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基于WSN 的路灯监控管理系统
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更新于2023-03-03
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介绍了一个基于无线传感器网络的远程路灯监控管理系统,系统主要由传感器节点、远程控制终端(RTU)和监控中心组成。在单个路灯中嵌入无线传感模块,形成具有采集、收发信息数据,控制各个路灯节点以及自组织等功能的无线传感器网络。节点与节点之间采用多跳通信协议, 监控中心与各个监控终端之间的通信方式采用通用分组无线业务通信技术(GPRS)。通过简单的监控终端软件设置,可实现分时、多级调光控制等不同亮灯模式,达到合理分布光源,节约能源的管理目标。该系统可为城市道路、生活小区和高速公路等场景提供高效照明,同时也可为城市的数字化管理提供一个崭新的通讯平台。
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基于 WSN 的路灯监控管理系统
Monitor and Management System of Street Lamps Based
on Wireless Sensor Network
摘要: 介绍了一个基于无线传感器网络的远程路灯监控管理系统,系统主要由
传感器节点、远程控制终端(RTU)和监控中心组成。在单个路灯中嵌入无线
传感模块,形成具有采集、收发信息数据,控制各个路灯节点以及自组织等功
能的无线传感器网络。节点与节点之间采用多跳通信协议, 监控中心与各个
监控终端之间的通信方式采用通用分组无线业务通信技术(GPRS)。通过简单
的监控终端软件设置,可实现分时、多级调光控制等不同亮灯模式,达到合理
分布光源,节约能源的管理目标。该系统可为城市道路、生活小区和高速公路
等场景提供高效照明,同时也可为城市的数字化管理提供一个崭新的通讯平台。
关键词: 路灯; 传感器节点; 无线传感器网络; 远程控制
Abstract: This paper presents a monitor and management system
of remote street lamps, which is based on wireless sensor network.This
system is composed of the sensor node, the remote terminal unit (RTU) and
the monitoring center. Wireless sensor module isembedded into every single
street lamp to perform a wireless sensor network with the function of
gathering, receiving and dispatchingmessage data, controlling each street
lamp node and self-organizing. Multi-hop protocol is used for the nodes to
communicate witheach other and the communication mode between the
monitoring center and each monitoring terminal is the General Packet Radio

Service(GPRS). Di+erent lighting modes, such as time- sharing and
multistage dimming, can be realized by simple software settings ofthe
monitoring terminal. And the management goal of reasonable lighting
distribution and energy saving is achieved. This system can
provide high e+ective lighting for the city street, the living area or
the highway. Furthermore, it can also provide a new
communication
platform for digital management of the city.
Key words: street lamp; sensor node; wireless self-organized
sensor network; remote control
1 引言
路灯照明是城市基础设施中不可缺少的组成部分,在城市
的交通安全、社会治安、人民生活和市容风貌中处于举足轻重
的地位,发挥着不可替代的作用。因此,保证路灯正常开关及照
明质量对市政建设来说是一个重大的研究课题。无线传感器网
络(WSN)作为21 世纪信息产业的三大支柱(计算、通信和传感
器)相结合的产物,受到世界主要科技大国的高度关注,并在国
家层面上制订了相关的政策和战略。美国的很多大学、研究机
构和公司都已开展了WSN 研究,Crossbow、Dust Networks(tm)、
Ember、Chips、Intel、Free-scale 等公司推出了商用WSN 芯片、节
点设备和解决方案。在城市的照明设施中,灯杆沿着道路两侧
均匀分布,每个灯杆的距离在25 米~50 米之间,若在每个灯杆

上安装路灯状态传感器,而每个传感器又通过对等通讯形成自
组织网络结构,便可构成一个理想的无线传感器网络(WSN)的
应用环境。路灯工作状态或变压器工作状态传感器将采集到的
路灯通断、电流电压等状态数字化,并将其发送到接近目标的
相邻传感器,并通过相关传感器的通讯接力,将其发送到监控
计算机;同理,由监控计算机发出的针对具体一盏灯或变压器
的控制指令,通过相关传感器的通讯接力,传送到与设备现场
相连的传感器从而实现对每一盏灯或每一台变压器的控制。
本文采用无线传感器网络实现了城市路灯的远程监控管
理,比较好地解决了当前路灯监控管理系统中普遍存在的问
题,采用单灯控制方案并且综合运用“分时”、“分路段”和“多级
调光”等控制手段,达到合理分布光源,实现节约能源的管理目
标;融合GPRS 和GIS 等技术,实现真正的免人工巡检,从而实
现“路灯网络”的全面智能化。
2 系统结构
基于无线传感器网络的路灯监控管理系统由主监控中心、
远程控制终端(RTU)、GPRS 模块和无线传感器节点构成。图1
是本系统的结构框图,在每个路灯上安装有传感器节点,负责
检测与控制单个路灯的运行,通过接收RTU 发送来的指令执
行开关灯操作,此外,传感器节点还可以根据特殊情景(如车辆
流量、天气状况等)实现半夜灯、1/2、1/3、1/4 等亮灯模式,实现
绿色照明。由于传感器节点受电源供应的限制,节点与节点之
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