专利名称：一种城市路灯主节点控制方法
技术领域：
本发明属于电子信息技术领域，涉及一种城市路灯主节点控制方法。
背景技术：
随着我国城市建设、小城镇建设的速度越来越快，城市照明建设作为体现城市形 象的作用日益明显，同时城市照明的管理范围日益扩大；城市的快速发展对道路照明以及 景观照明提出了更高、更新的要求，这就使得城市照明的管理难度越来越大，运营成本也在 不断提高。传统的控制方法以分散时控方式为主，即在路灯配电箱中安装定时器，按预定的 时间自行开/关灯。传统的方法既不能及时调整开/关灯的时间，更无法及时反映照明设 施的运行情况，并且故障率高、维修困难。随着城市的不断发展，控制范围越来越大，传统的 控制方法无法及时反映照明设施的运行情况，使得维修工作十分被动。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种城市路灯主节点控制方法，该 方法方便了路灯的管理，如打开路灯、关闭路灯、调节路灯亮度等，从而减少了路灯管理人 员的劳动量。本发明所使用的硬件包括微处理器模块、无线zigbee通信模块、GPRS模块和电池 模块。微处理器模块、无线zigbee通信模块、GPRS模块和电池模块构成一个城市路灯主控 节点；城市路灯节点由微处理器模块、无线zigbee通信模块和电池模块构成。整个系统由 一个城市路灯主控节点和若干城市路灯节点组成。微处理器模块采用基于ARM最新的内核Cortex-M3的微控制器STM32F103CBT6，用 于控制主节点中的zigbee模块和其它的路灯节点之间的通信，并对收到的路灯信息进行 分析和处理。无线zigbee通信模块采用原装进口的意法半导体的SPZB260模块，通过SPI接 口与微处理器模块互连；zigbee模块支持2. 4GHz zigbee/IEEE802. 15. 4标准，用于实现 zigbee网络内的通信。GPRS模块采用华为的EM310GPRS模块，用来和上位机服务器进行通信。电源模块采用两种方案一是电池供电，采用两节1. 5V的电池，串联形成3. OV电 压，给主控节点供电；二是5V电源供电，通过AS1117-3. 3芯片将5V电压转换成3. 3V给主 控节点供电。本发明方法的具体步骤是步骤(1)初始化路灯主控节点微处理器模块中的驱动、无线zigbee通信模块中的 协议栈和GPRS模块的驱动；由主控节点建立zigbee网络，允许其他路灯节点加入。步骤(2)主控节点中的GPRS模块接收来自服务器的命令，微处理器模块判断当前 的命令类型，所述的命令类型包括查看路灯信息命令、广播开灯命令、广播关灯命令、广播亮度调节命令、单播开灯命令、单播关灯命令和单播亮度调整命令；命令类型包含在命令数 据包中，命令数据包由8位命令类型、8位命令长度、N位数据内容和8位CRC校验码组成， 其中N位数据内容包括多个路灯编号和该路灯的设定亮度值，路灯编号占16位，路灯的设 定亮度值占8位，N的大小由需控制的路灯节点数量决定。如果当前通过GPRS模块收到的命令为查看路灯信息命令，则跳转至步骤(3)；如 果收到的命令为广播开灯命令，则跳转至步骤(4)；如果收到的命令为广播关灯命令，则跳 转至步骤(5)；如果收到的命令为广播亮度调整命令，则跳转至步骤(6)；如果收到的命令 为单播开灯命令，则跳转至步骤⑵；如果收到的命令为单播关灯命令，则跳转至步骤⑶； 如果收到的命令为单播亮度调整命令，则跳转至步骤(9)；如果收到的命令不是以上命令， 则丢弃该命令。步骤(3)分析查看路灯信息命令，从该命令得到需查看的路灯的编号，然后从微 处理器模块中调取含有此编号的路灯状态反馈至服务器。步骤(4)在无线zigbee通信模块中设置广播开灯命令，并将该命令发送到路灯节 点，然后跳转至步骤(2)；广播开灯命令的作用是打开zigbee网络中的全部路灯。步骤(5)在无线zigbee通信模块中设置广播关灯命令，并将该命令发送到路灯节 点，然后跳转至步骤(2)；广播关灯命令的作用是关闭zigbee网络中的全部路灯。步骤(6)在无线zigbee通信模块中设置广播亮度调整命令，此命令中含有路灯 设定亮度值，路灯节点按此值调整路灯的亮度，把设置好的命令通过无线zigbee通信模块 发送到路灯节点，然后跳转至步骤(2)；广播亮度调整命令的作用是按照设定亮度值调整 zigbee网络中全体路灯的亮度。步骤(7)分析单播开灯命令，从该命令得到需开灯的路灯的编号，在无线zigbee 通信模块中设置需开灯的路灯的单播开灯命令，并通过无线zigbee通信模块发送到路灯 节点，然后跳转至步骤(2)；单播开灯命令的作用是打开zigbee网络中的部分路灯。步骤(8)分析单播关灯命令，从该命令得到需关灯的路灯的编号，在无线zigbee 通信模块中设置需关灯的路灯的单播关灯命令，并通过无线zigbee通信模块发送到路灯 节点，然后跳转至步骤(2)；单播关灯命令的作用是关闭zigbee网络中的部分路灯。步骤(9)分析单播亮度调整命令，从该命令得到需亮度调整的路灯的编号和该路 灯的设定亮度值，在无线zigbee通信模块中设置单播亮度调整命令，通过无线zigbee通信 模块发送到路灯节点，然后跳转至步骤(2)；单播亮度调整命令命令的作用是按照设定的 路灯亮度调整值调整路灯亮度。步骤(10)微处理器模块的A/D在设定的周期内采集zigbee网络中所有路灯节点 的电流，确定路灯的状态并存储；路灯状态确认的具体方法为如果采样得到的电流值大于零，则路灯为开灯状态， 再根据电流值的大小确定路灯亮度，电流值与路灯亮度成正比；如果采样得到的电流值等于零，则路灯为关开灯状态。步骤(11)重复步骤(2) 步骤(10)，保持路灯主控节点对于处于zigbee网络中 所有路灯节点的控制。本发明采用zigbee无线通信方式设计的城市路灯主节点控制方法能够建立 zigbee网络，并通过zigbee发送控制命令控制网络中的路灯节点或获取路灯节点的工作
5状态，本方法使路灯的控制更加智能、快捷、简单，减少路灯管理投入的同时降低了能耗。
图1是本发明所使用的硬件结构示意图；图2是本发明的流程图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步说明如图1所示，本发明所使用的硬件基础包括电源模块1、GPRS模块2、微处理器模 块3和无线zigbee通信模块4。电源模块1包括5V电源1-1和以ASl 117-3. 3芯片为核心的电压转换电路模块 1-2 ；两节1. 5V的电池，串联形成3. OV电源1-3。系统采用这两种供电模式，电源模块1为 其余三个模块供电。GPRS模块2采用华为的EM310 GPRS,用来和上位机服务器进行通信。微处理器模块3采用基于ARM最新的内核Cortex_M3的微控制器STM32F103C6T6， 其控制器具有强大的处理能力和丰富的片内外设。其中，微处理器模块3通过USART和GPRS 模块2互连，通过SPI接口与无线zigbee通信模块4互连，用于控制主控节点的无线zigbee 通信模块与其它的路灯节点之间的通信，并对收到的命令信息进行分析和处理。无线zigbee通信模块4采用原装进口的意法半导体的SPZB260模块，SPZB260模 块第一接口 4-1连接有SPI接口的MOSI数据线、SPI接口的MISO数据线、SPI 口时钟和MCU 的SPI从设备片选；SPZB260模块第二接口 4-2连接有模块的中端输出、模块的唤醒信号、 带内部上拉的复位信号；SPZB260模块第三接口 4-3，连接有带内部上拉的复位信号、模块 中的中端输出、MCU的SPI从设备片选、SPI接口的MOSI数据线、SPI接口的MISO数据线、 SPI 口时钟和模块的唤醒信号。zigbee模块支持2.4GHz zigbee/IEEE802. 15. 4标准，用于 实现zigbee网络中的路灯节点之间的通信。图2是本发明的流程图，路灯主控节点首先对微处理器模块中的驱动、GPRS模块 的驱动和无线zigbee模块SPZB260中的协议栈进行初始化；由本主控节点建立zigbee网 络，并允许其他路灯节点加入。路灯主控节点通过GPRS接收来自服务器的命令，对命令进 行分析，若命令为查看路灯信息，则从该命令得到需查看的路灯的编号，然后从微处理器模 块中调取含有此编号的路灯状态反馈至服务器。若命令为广播开灯，则由zigbee设置广播 开灯命令并通过zigbee发送到路灯节点；若命令为单播开灯命令，则按照单播开灯命令数 据包中的路灯编号，依次在程序中设置需开灯的路灯节点的开灯命令并通过zigbee发送 到各路灯节点；若命令为广播关灯，则由zigbee设置广播关灯命令并通过zigbee发送到路 灯节点；若命令为单播关灯，则按照关灯命令数据包中的路灯编号，依次设置需关灯的路灯 节点的关灯命令并通过zigbee发送到各路灯节点；若命令为广播调亮，则按照广播调亮命 令数据包中的亮度调节值设置zigbee并通过zigbee发送到路灯节点；若命令为单播调亮， 则按照命令数据包中的路灯编号和亮度调节值设置zigbee，依次发送命令到需调节亮度的 路灯节点。同时路灯节点用通过自带的A/D采样当前的路灯状态，并通过zigbee网络发送 至路灯主节点，这样路灯主节点能有效的掌握当前网络中的每个路灯节点的状态，从而实
6现高效地控制。
权利要求
一种城市路灯主节点控制方法，其特征在于该方法包括如下步骤步骤(1)初始化路灯主控节点微处理器模块中的驱动、无线zigbee通信模块中的协议栈和GPRS模块的驱动；由主控节点建立zigbee网络，允许其它路灯节点加入；步骤(2)主控节点中的GPRS模块接收来自服务器的命令，微处理器模块判断当前的命令类型，所述的命令类型包括查看路灯信息命令、广播开灯命令、广播关灯命令、广播亮度调节命令、单播开灯命令、单播关灯命令和单播亮度调整命令；命令类型包含在命令数据包中，命令数据包由8位命令类型、8位命令长度、N位数据内容和8位CRC校验码组成，其中N位数据内容包括多个路灯编号和该路灯的设定亮度值，路灯编号占16位，路灯的设定亮度值占8位，N的大小由需控制的路灯节点数量决定；如果当前通过GPRS模块收到的命令为查看路灯信息命令，则跳转至步骤(3)；如果收到的命令为广播开灯命令，则跳转至步骤(4)；如果收到的命令为广播关灯命令，则跳转至步骤(5)；如果收到的命令为广播亮度调整命令，则跳转至步骤(6)；如果收到的命令为单播开灯命令，则跳转至步骤(7)；如果收到的命令为单播关灯命令，则跳转至步骤(8)；如果收到的命令为单播亮度调整命令，则跳转至步骤(9)；如果收到的命令不是以上命令，则丢弃该命令；步骤(3)分析查看路灯信息命令，从该命令得到需查看的路灯的编号，然后从微处理器模块中调取含有此编号的路灯状态反馈至服务器；步骤(4)在无线zigbee通信模块中设置广播开灯命令，并将该命令发送到路灯节点，然后跳转至步骤(2)；广播开灯命令的作用是打开zigbee网络中的全部路灯；步骤(5)在无线zigbee通信模块中设置广播关灯命令，并将该命令发送到路灯节点，然后跳转至步骤(2)；广播关灯命令的作用是关闭zigbee网络中的全部路灯；步骤(6)在无线zigbee通信模块中设置广播亮度调整命令，此命令中含有路灯设定亮度值，路灯节点按此值调整路灯的亮度，把设置好的命令通过无线zigbee通信模块发送到路灯节点，然后跳转至步骤(2)；广播亮度调整命令的作用是按照设定亮度值调整zigbee网络中全体路灯的亮度；步骤(7)分析单播开灯命令，从该命令得到需开灯的路灯的编号，在无线zigbee通信模块中设置需开灯的路灯的单播开灯命令，并通过无线zigbee通信模块发送到路灯节点，然后跳转至步骤(2)；单播开灯命令的作用是打开zigbee网络中的部分路灯；步骤(8)分析单播关灯命令，从该命令得到需关灯的路灯的编号，在无线zigbee通信模块中设置需关灯的路灯的单播关灯命令，并通过无线zigbee通信模块发送到路灯节点，然后跳转至步骤(2)；单播关灯命令的作用是关闭zigbee网络中的部分路灯；步骤(9)分析单播亮度调整命令，从该命令得到需亮度调整的路灯的编号和该路灯的设定亮度值，在无线zigbee通信模块中设置单播亮度调整命令，通过无线zigbee通信模块发送到路灯节点，然后跳转至步骤(2)；单播亮度调整命令命令的作用是按照设定的路灯亮度调整值调整路灯亮度；步骤(10)微处理器模块的A/D在设定的周期内采集zigbee网络中所有路灯节点的电流，确定路灯的状态并存储；路灯状态确认的具体方法为如果采样得到的电流值大于零，则路灯为开灯状态，再根据电流值的大小确定路灯亮度，电流值与路灯亮度成正比；如果采样得到的电流值等于零，则路灯为关开灯状态；步骤(11)重复步骤(2)～步骤(10)，保持路灯主控节点对于处于zigbee网络中所有路灯节点的控制。
全文摘要
本发明涉及一种城市路灯主节点控制方法。现有的路灯控制主要依赖于人工，且不能根据实际情况进行亮度的调节。本发明方法首先初始化路灯主控节点微处理器模块中的驱动、无线zigbee通信模块中的协议栈和GPRS模块的驱动；其次判断接受到命令类型，命令类型包括查看路灯信息命令、广播开灯命令、广播关灯命令、广播亮度调节命令、单播开灯命令、单播关灯命令、单播亮度调整命令，根据上述命令类型微处理器模块作不同的处理；最后路灯节点中的微处理器模块的A/D发送路灯的状态至路灯主节点。本方法使路灯的控制更加智能、快捷、简单，减少路灯管理投入的同时降低了能耗。
文档编号H05B37/02GK101938872SQ201010251580
公开日2011年1月5日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者任彧 申请人:杭州电子科技大学