1 系統功能

　　1.1 控制方案的確定

　　對于物聯網路燈的控制方案，在遵循基本設計原則的前提下，確定了以CC2530為核心的節點收發控制方案。路燈1、2……n的開關動作通過CC2530單片機進行控制，為了實現遠程監控，除了設置了本地控制的單片機外，路燈信息和控制信號經ZigBee、GPRS傳輸到監控中心計算機。為了控制成本，對于某段路的無線節點的接入，可采用圖1所示的同一路段共用一個中心節點的方式對路燈信號進行收發。例如，某條路段可共用一個路由節點，路燈信號經ZigBee采集傳輸到中心節點，中心節點將信息傳給本地單片機實現本地控制，且可由該中心節點通過GPRS通信和上位機進行交互。

　　在圖1所示的控制方案中：

　　(1)上位機主要實現對路燈狀態的監控，便于實現路燈的自動控制，易于實現管理和對路燈的維護;

　　(2)Zigbee中心節點：將某一路段的路燈組成無線網絡，并經GPRS與上位機通信;

　　(3)Zigbee終端控制節點：負責發送傳感器采集到的信息，接收來自中心節點的控制信號，并由無線單片機控制路燈的按時按需開啟和關斷。

　　1.2 功能模式的分析

　　基于ZigBee技術的物聯網路燈，在光照度和紅外對射傳感器的共同作用下，通過監控中心的遠程監控，實現單燈控制、多策略控制、白天模式、黑夜模式、深夜模式、故障檢測和霧霾防護等功能。

　　1.2.1 控制方式

　　單燈控制和多策略控制是路燈照明系統的核心功能。所謂單燈控制，即是指每盞路燈的狀態都獨立地受到上位機和本地單片機的控制。而多策略控制，表明既可根據環境變化來實現路燈的智能化本地控制，也可在特殊時候通過上位機實現人工操作，比如節假日時期人工開燈。

　　1.2.2 模式選擇

　　道路照明系統根據不同情況采用不同照明方案的原則，將系統分為白天模式、黑夜模式和深夜模式。三種模式的開始結束的時間段可人工設定。

　　在白天模式中，路燈默認是關閉狀態。而當出現臺風、暴雨等惡劣天氣的時候，光照度傳感器能自動感知環境光線強度降到一定值，繼而發送消息至單片機，單片機經過分析判斷后，發送控制指令控制路燈變亮。

　　黑夜模式則是根據當地一年四季的日出日落時間來設定相應的開關燈時間。每月一次地查詢當地未來一個月的日出日落時間，并選擇一相近值來作為傍晚路燈開啟、早上路燈關閉的時間。

　　最后是深夜模式。我們知道，晚上12點后，路上的行人和車流量都很少，于是采取單雙號間隔開關燈的方式。當有車經過時，紅外對射傳感器出現瞬時遮擋，產生感應，路燈全部點亮。車經過一段時間后，路燈自動熄滅，恢復原始狀態。

　　1.2.3 霧霾防護功能

　　眾所周知，霧霾天氣可見度低，嚴重影響行人、車輛的安全出行。為此，引入國家氣象局提供的天氣預報API接口，將天氣情況轉入上位機。若為霧霾天氣，則點亮路燈底部的防霧小黃燈，來幫助車輛識別道路走向和邊緣信息，及時發現路燈停靠的車輛和行人，減少交通安全隱患的發生。

　　1.2.4 故障檢測功能

　　當路燈發生故障時，路燈控制單元檢測故障部位的電位會發生變化。終端控制節點將采集到的此種變化發送至上位機，上位機會自動實現報警，并顯示故障路燈的具體位置，方便工作人員及時地開展維修工作。

　　2 硬件及實現方法

　　2.1 概覽

　　硬件上，我們采用TI出品的CC2530芯片，在CC2530模塊的基礎上進行外設模塊的設計;組網上，主要使用Zigbee和GPRS相結合的方式來進行指令的傳輸和系統的控制;軟件上，根據Zigbee協議棧采用C語言進行CC2530語言的編寫，采用VC的上位機編寫，共同實現數據的傳輸和控制。

　　2.2 ZigBee路燈節點結構

　　終端節點主要由TI的CC2530模塊、路燈控制模塊、傳感器模塊、電壓電流采集模塊組成，實現對路燈數據的實時采集和路燈控制，相應的終端節點的硬件連接如圖2所示。