基本信息
- 项目名称：
- 基于Zigbee和GPRS的智能城市道路照明监控系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 城市规模不断扩大，交通路灯数量增多，城市路灯管理正从人工机械的管理模式和有线网络控制系统向无线智能化控制系统转变，网络化、智能化的城市路灯管理已成为城市发展的趋势。本系统利用Zigbee的通信技术优势，采用低功耗无线通信Xbee模块，创造性的与GPRS网络技术结合，构建一个在网络服务内采用GPRS传输数据，局域内采用Zigbee节点网络传输数据的网络构架，以网站为监控平台，实现对路灯的智能化管理。
- 详细介绍：
- 路灯作为城市基础设施的组成部分，标志着城市实力和成熟的程度，成为城市景观的重要组成部分。城市路灯的传统管理模式落后，存在浪费大、路灯使用寿命短、远程操控和巡查无法监控，人工作业量大、故障维修效率低、统计查询功能弱等现象。有线路灯控制系统存在缺陷,然而现有的智能照明控制系统大多采用有线网络,不仅施工复杂,灵活性不够, 安全性和可靠性较低，而且影响了城市的规划管理。 基于Zigbee和GPRS的智能城市道路照明监控系统针对城市管理的现状，实现对城市路灯的实时监测、故障报警和远程控制。系统采用低功耗的Zigbee节点设备，系统结合城市路段的实际情况，实现对路灯的单点式控制、区域式控制、自动式控制，并根据节点采集的信息，调节路灯亮度，实现绿色节能的目的。 本系统利用Zigbee模块Xbee Pro ZNet 2.5构建一个ZigBee无线传感网络，对整条公路的路灯实现无线远程监控，并根据交通路段的实际情况通过全局控制，区域控制，单点控制等多种控制方式合理智能地对其进行控制，也可根据光照亮度自动设置路灯状态，同时定时采集路灯状态，监视路灯工作状况，即时发现故障灯并报警，从而可以大大减少路灯维护成本。 监控系统结合Zigbee网络和GPRS网络，实现四大功能，分别是：路灯实时监测、路灯故障报警、路灯远程控制、控制模式选择多样等功能。 1、路灯实时监测功能：路灯环境监测；路灯状态查询；路灯历史记录查询 2、路灯报警功能：路灯故障报警；故障路灯定位 3、路灯远程控制功能：定时控制路灯开关；实时远程路灯开关；实时调节路灯亮度 4、控制模式多样化：单灯控制；区域控制；全局控制；自动控制 本系统创造性地提出构建智能化路灯监控系统的设想，以节能、高效、智能化为主题，结合无线短距离通信技术Zigbee和GPRS网络通信技术，实现对城市路灯的无线远程控制。本系统致力于城市路灯的高效智能化管理，紧密结合城市路灯的实际情况，解决了城市管理模式的缺陷，降低了城市路灯管理的成本，节省了人力资源和能源。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- ★发明的目的和基本思路：本系统旨在城市路灯管理提供一个计算机信息网络管理平台，创新性的结合Zigbee通信技术和GPRS通讯技术，构建一个短距离zigbee数据传输和广域内GPRS网络数据传输的网络构架，实现对路灯的单点式控制、区域式控制、全局式、自动式控制。 本系统利用Zigbee模块Xbee Pro ZNet 2.5构建一个ZigBee无线传感网络，并根据交通路段的实际情况通过全局控制，区域控制，单点控制等多种控制方式，在路灯信息监测、路灯故障报警、路灯远程控制三方面对城市路灯进行高效、智能化、网络化的管理。 ★创新点：1、Zigbee数据传输稳定性高，适用于不同网络拓扑结构；2、采用GPRS通讯网络作为系统传输网络，稳定性高；3、数据交互性高，Zigbee和GPRS构建的网络构架有利于数据的交互，实现实时监测和远程控制等功能；4、系统拓展性强，可拓展天气预报、交通安全报警等功能；5、适用于太阳能路灯、风能路灯等绿色节能路灯 ★技术关键：基于Zigbee节点网络的无线通信；基于GPRS 通讯网络的数据传输；基于B/S网站监控的数据交互 ★技术指标：⑴Zigbee网络容纳的节点数量 500个（2）Zigbee数据传输速率250Kb/s （3）GPRS网络带宽115kbps（4）路灯节点半开、全开工作功率参数
科学性、先进性
- 本系统针对城市路灯传统模式落后和有线路灯控制系统存在缺陷的现状，创新性的结合Zigbee通信技术和GPRS通讯技术，实现对路灯的单点式控制、区域式控制、全局式、自动式控制。与其他路灯控制系统相比，网路数据传输稳定，数据通信可靠性强，网站平台监控高效，实现管理智能化、无线化、网络化。 本系统采用Xbee Pro ZNET 2.5 模块，相对比其他无线传输技术，Zigbee模块数据传输可靠、兼容性强、网络容量大，成本低，在网络传输质量明显提升的基础上降低系统成本。系统运用GPRS通讯技术，传输速率高，接入时间段，有利于实现路灯的实时远程控制。 系统框架图、硬件设计、通信程序设计方面符合智能化路灯管理的要求，并且本系统通过大规模的公路模拟实验，Zigbee节点网络和GPRS的通信的出错率很低，网站平台能根据用户的需求发送命令至Zigbee网络，对路灯进行远程控制。 相对比其他路灯控制系统，本系统运营成本低，易获得大规模效应，网路数据传输稳定，数据通信可靠性强。
获奖情况及鉴定结果
- 第十一届“挑战杯”广东省大学生课外学术科技作品竞赛理工科类一等奖 应用于家庭监护的Zigbee和GPRS核心技术在第二届广州市高校学生知识产权创新赛获得提名奖 应用于医疗救护的Zigbee和GPRS核心技术在2010年华南赛区博创杯比赛中获得二等奖
作品所处阶段
- 已完成技术方案设计，按照设计思路做出实物样品，并已投入2公里公路模拟实验测试。
技术转让方式
- 普通许可
作品可展示的形式
- 论文展示、图片展示、视频展示、实物展示、现场解说使用
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- ★使用说明：用户登陆路灯管理系统，用户可进行路灯实时监测，根据系统反馈的路灯信息，用户可选择单灯控制；区域控制；全局控制；自动控制模式，远程控制路灯，若路灯出现故障，系统提示用户具体故障信息。 ★技术特点： （1）结合无线通信Zigbee技术和GPRS通讯技术（2）Zigbee数据传输稳定性高，网络容量大（3）GPRS网关广域传输数据至以太网（4）数据交互性高，监控平台运作高效 ★使用范围和扩展前景：适用于太阳能路灯和风能路灯推广区域和较偏僻区域的路灯控制。本系统通过采集路灯亮度信息，实现单点式路灯控制、区域式路灯控制和路灯自动控制，解决了城市路灯管理模式的缺陷。 ★市场分析和效益预测：在城市路灯传统管理模式落后和有线路灯管理模式存在缺陷的现状下，本系统根据市场的城市路灯管理需求，不仅实现了路灯的高效、智能化、网络化管理，而且降低了管理成本和提高了网络数据传输的稳定性。本产品适用于城市政府交通管理部门管理城市，有利于提高城市路灯管理水平，降低城市路灯管理成本和人力成本。
同类课题研究水平概述
- ★传统路灯管理系统技术落后 路灯控制和管理一直采用几十年沿袭下来的传统模式。城市路灯仅仅依靠人工对路灯的控制、维护及工作状态的检测，在控制和检测的实时性等方面的矛盾日益突出。目前，城市路灯控制方法多为“时控”和“光控”。“时控”不适应季节变化与天气突变等自然情况；“光控”容易受外部环境干扰，灵敏度低且可靠性较差。 关于实现形式，该系统在路灯开关箱内嵌入时控器或光控器，人工检测维修城市路段路灯；关于性能方面，路灯使用寿命短，人工作业量大、故障维修效率低、统计查询功能弱；关于价格方面，人力资源成本消耗高，路灯资源成本消耗大。 与本智能系统相对比，路灯的传统管理系统由人工机械控制、采用时控器或光控器控制路灯开关，存在浪费大、路灯使用寿命短、远程操控和巡查无法监控，人工作业量大、故障维修效率低、统计查询功能弱等现象，不符合绿色节能概念。 ★有线路灯控制系统存在缺陷 目前国内主要的几种智能照明系统技术中，电力线路载波等有线系统占据着大部分市场。有线路灯控制系统能弥补当前路灯控制器的不足，将现代计算机技术、单片机技术及电力载波技术应用于路灯控制领域，实现路灯控制的智能化。 关于实现形式，该系统需搭建专用有线线路（双绞线、同轴电缆等）和搭建一个有线网络，实现数据传输；关于性能方面，数据传输稳定、网络成熟、可无缝接入Internet，实现数据高速传输；；关于价格方面，需专用电路铺搭，投入成本高，建设成本高。 与本智能系统相对比，该系统需要监控的点多面广，且地点比较分散，若采用自动化信息的传输系统，使用有线传输涉及到布线施工、建设成本、安全性和可靠性等一系列问题，无法适应智能化网络化无线化时代趋势，无法获得大规模效应，系统依赖于有线通信网络，而且运营成本高。 ★ GPRS、Zigbee等无线系统冲击市场份额 GPRS、GSM、Zigbee等无线网络系统正以迅猛之势占据越来越大的市场份额。采用ZigBee协议设计智能照明控制系统,它不仅能降低系统成本,还能大幅度提升系统的性能。Zigbee、GPRS等无线网络相对于有线监控系统，具有无需布线、线路开通速度快、扩展性强、误码率小、无衰减、移动性高、无线覆盖范围大、安装成本非常的低廉、维护成本低、通信安全、良好抗干扰能力等优势。
