专利名称：一种城市路灯移动手持设备控制方法
技术领域：
本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种城市路灯移动手持设备控制方法。
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，同时城市路灯照明系统中存在大量的电能浪费情况。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；而有些景观灯开关通常是人工手动控制方法。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。运行过程中的故障只有等待巡视人员到达现场才能发现，或者 被动地等待市民的电话反映，因此难以做到及时维修。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了 一种城市路灯移动手持设备控制方法。本发明所使用的硬件包括微处理器模块、zigbee射频模块、电源管理模块、触摸屏 模块、IXD显示屏模块和存储器模块。微处理器模块分别与zigbee射频模块、IXD显示屏模 块、触摸屏模块和存储器模块连接，电源管理模块为整个系统提供稳定电流。微处理器模块采用ST公司的STM32F103VCT6低功耗处理器，用于控制zigbee射 频模块与路灯节点的通信，并对路灯节点的数据进行分析与处理。zigbee射频模块采用SPZB260模块，用于实现移动手持设备与路灯节点间的通 信。该模块通过SPI接口与STM32F103VCT6处理器互连，支持2. 4GHzzigbee/IEEE802. 15. 4 标准，可通过自定义的通信协议与路灯节点进行数据和控制信息的传输。电源模块使用3. 7V，2800MA锂电池供电，通过TI的TPS61221电源芯片稳压成 3. 3V给系统供电，非常适用于便携式电子设备的紧凑设计。同时通过STM32F103VCT6的ADC 对锂电池的电压进行检测，能实时显示电量，并在电量不足时报警，提醒操作者及时保存数 据。电池容量能根据用户需求做出设当的调整，以保证操作者户外长时间使用。存储器模块使用三星的NAND FLASH系列芯片，通过FSMC控制总线与 STM32F103VCT6进行通信，FLASH容量可以根据道路上灯的多少进行更换，最大可扩展至 8GB,能满足各种道路的需求，方便存储路灯信息。触摸屏模块使用具有低功耗和高速率等特性的ADS7843芯片，ADS7843是TI公 司生产的四线电阻触摸屏转换接口芯片。它是一款具有同步串行接口的12位取样模数转 换器。在125KHz吞吐速率和2. 7V电压下的功耗为750 μ W，而在关闭模式下的功耗仅为0. 5 μ W，节能省电，使设备能更长时间的操作。IXD显示屏模块采用夏普3. 5寸262Κ色(18位色)带背光TFT屏，该屏分辨率 为 320X240，其驱动芯片为 SSD2119，通过 STM32F103VCT6 的 FSMC 总线中的 MPU Parallel 8080-series Interface与STM32F103VCT6通信，显示效率高，能满足用户操作需要。本发明首先需要初始化硬件驱动程序，包括微处理器模块的驱动、触摸屏模块驱 动、LCD显示屏模块驱动和zigbee射频模块中的协议栈。本发明中具有GUI系统，它的作 用是在显示屏上显示相关信息的图形用户界面，该GUI系统采用实验室自主开发的轻量级 的、支持嵌入式设备的HGUI系统，使移动式手持设备界面友好、运行稳定。而且需要完成的 操作可以通过触摸屏输入，使操作非常方便。本发明方法的步骤步骤⑴路灯移动手持设备申请加入zigbee网络。具体是该设备首先向 zigbee网络中的主节点路灯发送加入网络请求命令，主节点路灯收到此命令进行判断，如 果满足设定的条件，则允许该设备加入，并向该设备发送网络标识(panID)、设备网内地址 (nodeID)；如果不满足设定的条件，则等待该设备再次发送加入网络请求命令。步骤(2)路灯锁定在进行路灯锁定之前，工作人员需要手持本移动手持设备站 在距离目标路灯最近的区域，表示欲锁定和控制该节点路灯，按下设备上的路灯锁定按键， 若反馈回来锁定成功，那么即可进行相应的路灯控制操作。按下路灯锁定键，激活手持设备锁定功能，手持设备执行以下步骤1)该设备广播发送锁定(LOCK)命令，命令中包含覆盖半径radius。2) zigbee网络中节点路灯的无线zigbee模块收到该设备的广播命令后，产生 一个L0CK_REPLY应答，该应答包括网络标识、节点类型、节点状态、接收的信号强度指示 (RSSI)；所述的节点类型包括路由器和协调器。3)该设备接收到设定覆盖半径范围内的广播应答，根据指定的锁定策略，选择待 锁定的节点路灯。所述的锁定策略如下设计a 根据信号强度指示进行锁定，RSSI值越大，代表节点路灯离手持设备越近，节 点路灯越有可能是待锁定的节点路灯。b 待锁定的节点路灯的类型是路由器。c 待锁定的节点路灯所在的网络与该设备处于同一网络。解锁时，只需要走到预配置的另外一个灯下，按下锁定键，即锁定下另外的路灯， 原路灯就自动解锁了。步骤(3)修改节点路灯的网络参数因为出厂设置的物理路灯号都为0x00，所以 主要是修改路灯的物理路灯号，物理灯号是路灯所在物理位置的编号，通过此编号可确定 路灯的实际位置，当发现路灯损坏时通过此编号可以方便查找到路灯。具体方法是，路灯移 动手持设备配置节点路灯的物理路灯号，然后通过无线zigbee模块发送到待锁定的节点 路灯，节点路灯将更新物理路灯号。步骤(4)查看并设置节点路灯状态信息在路灯移动手持设备中设置节点路灯信 息查看命令，该命令主要应用ezspSendUnicastO函数实现，并通过无线zigbee模块发送 到已锁定的节点路灯，等待该锁定的节点路灯的反馈信息，反馈信息包括开关状态、损坏信息、输入电流、输出电流和路灯亮度，当反馈信息发送至路灯移动手持设备后，上述信息将 反映在该设备显示屏上。路灯移动手持设备也可以设置路灯状态，该设备设置开/关灯命 令或亮度调节命令，通过无线zigbee模块发送到被锁定的节点路灯，可以控制被锁定的节 点路灯的开关和亮度。步骤(5)对节点路灯进行测试目前有两种测试方法，一种测试是使节点路灯产 生闪烁效果，具体方法是路灯移动手持设备通过无线zigbee模块周期性地向已锁定的节 点路灯交替发送开灯命令和关灯命令，这样节点路灯就会交替的开关，产生闪烁的效果，当 然可以设定更小的时间间隔使闪烁加快；另一种测试是使节点路灯产生渐变效果。具体方 法是路灯移动手持设备设置一组节点路灯亮度调节命令，设定的亮度值由大到小，通过无 线zigbee模块将这组命令发送至已锁定的节点路灯，已锁定的节点路灯收到该组命令并 顺序执行该组命令中的所有命令，执行的效果是路灯由亮逐渐变暗。路灯测试可以检测出 路灯是否损坏、网络是否通畅等。本发明相对于现有技术，具有以下有益效果本发明基于zigbee无线通信方式设计的移动手持设备，可将路灯实时采集到的 信息，如开关状态、损坏信息、输出百分比、变压器温度、输入/输出电流、输入/输出电压 等，通过zigbee无线通信的方式将采集到的数据发送至该移动手持式设备；同时路灯节 点可接收手持式设备发出的控制指令，并根据指令要求进行相关的操作(包括分配物理灯 号、路灯测试等)。具体来说，在zigbee路灯无线网络中引入手持设备，有以下优势1.路灯控制简单灵活。若要控制或测试一盏路灯，只需要手持本发明走到待操作 路灯灯下，即可完成对该灯的锁定。通过手持设备高效率、界面友好的GUI系统，可以轻松 完成对锁定路灯的控制和测试。2.系统鲁棒性强。能满足城市突发状况时的路灯照明要求；在服务器端无法操 作路灯网络时，起到临时性的城市路灯开关灯需求，增强了系统的健壮性；同时，解决了 zigbee网络在出厂设置一致时建网时的网络ID冲突。3.适用范围广泛。本移动式手持路灯管理设备可适用于任何采用zigbee无线路 灯组网的城市路灯系统，一个手持式路灯管理设备便可以管理一个城市内所有道路上的所 有路灯。4.数据处理速度快，功能强。本发明使用32位高性能的STM32F103VCT6作为处理 器，该MCU集成了 ARM CortexM3内核，具有强大的数据处理能力，同时增强了系统可靠性并 有利于今后的系统升级和功能更新。5.电路结构清晰，工作稳定可靠。节点设备各功能模块和接口定义清晰，其中 STM32F103VCT6处理器作为整个节点设备的控制中心，协调各功能模块完成数据的通信、处 理及传输功能。6.维护成本低相对于现有的路灯管理方式，该方式提高了路灯管理和维护者的 工作效率，实现了一站式的无纸化办公，即节约了电费，又降低了人力成本。
图1是本发明的硬件结构示意图2是本发明的工作时序示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步说明下面结合附图对本发明提供的基于zigbee的路灯移动手持设备作进一步描述。如图1所示，该硬件设备包括电源管理模块1、微处理器模块2、TFT-IXD模块3、触 摸屏模块4、zigbee射频模块5 (选用SPZB260)、存储器模块6、按键模块7和USB模块8。 TFT-LCD模块3、触摸屏模块‘zigbee射频模块5 (选用SPZB260)、存储器模块6、按键模块 7和USB模块8构成外设。电源管理模块包括一块3. 7V的锂电板1-2，经过TPS61221为核心的电压转换电 路模块1-3，稳压为3. 3V给上述所有模块供电。手持设备可通过BQ2057芯片1_1对锂电 板1-2进行充电，该芯片是美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片，非常适用于便携 式电子仪器的紧凑设计。微处理器模块采用STM32F103VCT6微处理单元。ST公司的STM32F103VCT6微处理 芯片基于ARM Cortex TM-M3内核、哈佛总线结构，其控制器具有强大的处理能力和丰富的 片内外设。在待机模式下，典型的耗电值仅为2UA，非常适合电池供电的手持式设备应用； 该芯片内部集成48K的RAM和256K的FLASH，可以满足一般条件下需求。其中，微处理器 模块通过SPIl与触摸屏芯片ADS7843进行通信，ADS7843是基于四线的电阻式触摸屏，完 成了对触摸事件的响应；通过FSMC控制总线读写K9WAG08U1A FLASH芯片(存储器模块)， FLASH芯片用于从上位机导入数据；无线zigbee模块采用ST公司的SPZB260，集成了最新 的zigbee 2007 Pro协议，通过SPI2接口与STM32进行通信；LCD显示屏采用集成了电源 电路设计、门驱动和源驱动芯片的SSD2119模块，通过FSMC控制总线与STM32主芯片进行通信。图2为本发明的工作时序示意图。J0INNETW0RK表示手持设备通过 emberJoinNetworkO函数发送申请加入网络请求，zigbee网络中的主节点收到此命令后 进行回复，REPLY中包括本网络的网络标识(panID)和设备的网内地址；手持设备发送广播 命令，zigbee网络中的路灯收到该命令后反馈给手持设备锁定路灯所需要的信息，手持设 备根据BR0AD_REPLY反馈的信息确定锁定的路灯，这里假设锁定路灯A ；ASSIGN表示设置 路灯A的网络参数，出厂设置的物理路灯号为0x00，根据路灯所在的物理位置设置此路灯 的物理路灯号，ASSIGN_REPLY表示设置完成后反馈给手持设备的确认信息，如果返回1则 表示成功，如果返回0则表示失败；GET_INF0表示通过设置查看路灯状态命令获得路灯A 的工作状态信息，GET_REPLY表示路灯A反馈的工作状态，包括开/关状态、损坏信息、输入 电流、输出电流、路灯亮度，这些信息会反映在本设备的显示屏上；SET_INF0表示手持设备 设置路灯A的开/关和亮度值，SET_REPLY返回路灯A按照手持设备要求完成操作后的结 果，返回值1表示成功，返回值0表示失败；TEST表示对路灯进行测试，目前有两种测试方 法，一种测试是使路灯产生闪烁效果，具体实施方式
是路灯移动手持设备每秒钟通过无线 zigbee模块向路灯A交替发送开灯命令和关灯命令，这样路灯就会交替的开关，产生闪烁 的效果；另一种测试是使路灯产生渐变效果。
具体实施方式
是路灯移动手持设备设置一组 路灯亮度调节命令，设定的亮度值由大到小，通过无线zigbee模块将这组命令发送出去，被锁定路灯收到命令后执行的效果是路灯由亮逐渐变暗。TEST—REPLY返回路灯A每执行完 一个命令后的结果，如果返回1则表示成功，如果返回0则表示失败。通过路灯测试可以检 测出路灯是否损坏、网络是否通畅等。
权利要求
1. 一种城市路灯移动手持设备控制方法，其特征在于该方法包括如下步骤 步骤(1)路灯移动手持设备申请加入Zigbee网络；具体方法是路灯移动手持设备设 备首先向zigbee网络中的主节点路灯发送加入网络请求命令，主节点路灯收到此命令进 行判断，如果命令满足设定的条件，则允许该设备加入，并向该设备发送网络标识和设备网 内地址；如果命令不满足设定的条件，则等待该设备再次发送加入网络请求命令； 步骤(2)路灯锁定，具体方法为1)路灯移动手持设备广播发送锁定命令，该命令中包含覆盖半径；2) zigbee网络中节点路灯的无线zigbee模块收到广播命令后，产生应答，该应答包括 网络标识、节点类型、节点状态和接收的信号强度指示；所述的节点类型包括路由器和协调器；3)路灯移动手持设备接收到设定覆盖半径范围内的广播应答，根据指定的锁定策略， 选择待锁定的节点路灯；所述的锁定策略如下设计a、根据信号强度指示进行锁定，接收的信号强度指示值越大，代表节点路灯离手持设 备越近，节点路灯越有可能是待锁定的节点路灯；b、待锁定的节点路灯类型是路由器；C、待锁定的节点路灯所在的网络与路灯移动手持设备处于同一网络； 步骤(3)修改节点路灯的网络参数，具体方法为路灯移动手持设备配置节点路灯的 物理路灯号，然后通过无线zigbee模块发送到待锁定的节点路灯，节点路灯将更新物理路 灯号；步骤(4)查看并设置节点路灯状态信息；查看节点路灯状态信息的具体方法为在路灯移动手持设备中设置节点路灯信息查 看命令，通过无线zigbee模块发送到已锁定的节点路灯，等待该锁定的节点路灯的反馈信 息，反馈信息包括开关状态、损坏信息、输入电流、输出电流和路灯亮度，当反馈信息发送至 路灯移动手持设备后，上述信息将反映在路灯移动手持设备显示屏上；设置节点路灯状态信息的具体方法为路灯移动手持设备设置开命令、关灯命令或亮 度调节命令，通过无线zigbee模块将上述命令发送到被锁定的节点路灯，实现控制被锁定 的节点路灯的开关或亮度；步骤(5)对节点路灯进行测试测试的方法有两种，一种测试是使节点路灯产生闪烁 效果，另一种测试是使节点路灯产生渐变效果；使节点路灯产生闪烁效果的方法为路灯移动手持设备通过无线zigbee模块周期性 地向已锁定的节点路灯交替发送开灯命令和关灯命令；使节点路灯产生渐变效果的方法为路灯移动手持设备设置一组节点路灯亮度调节命 令，设定的亮度值由大到小，通过无线zigbee模块将这组命令发送至已锁定的节点路灯， 已锁定的节点路灯收到该组命令并顺序执行该组命令中的所有命令，实现使节点路灯产生 渐变效果。
全文摘要
本发明涉及一种城市路灯移动手持设备控制方法。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。本发明方法首先由路灯移动手持设备申请加入zigbee网络；其次是对网络内的路灯锁定，锁定策略如下根据信号强度指示进行锁定，接收的信号强度指示值越大，代表节点路灯离手持设备越近，路灯越有可能是待锁定的路灯；待锁定节点路灯的类型是路由器；待锁定路灯所在的网络与该设备处于同一网络；然后修改节点路灯的网络参数，最后查看并设置节点路灯状态信息。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H05B37/02GK102006700SQ20101027208
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者任彧 申请人:杭州电子科技大学