專利名稱：基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的太陽(yáng)能樓道照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及zigbee領(lǐng)域,具體涉及一種基于ZigBee技術(shù)與太陽(yáng)能技術(shù)的小區(qū)公共照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
ZigBee是一種短距離、低速率、低功耗的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，采用DSSS技術(shù)調(diào)制發(fā)射，用于多個(gè)無(wú)線傳感器組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。 新一代的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將采用802. 15. 4 (ZigBee)協(xié)議。ZigBee是一種提供給廉價(jià)的固定、便攜或移動(dòng)設(shè)備使用的低復(fù)雜度、低成本、低功耗、低速率無(wú)線連接技術(shù)，這個(gè)名字來(lái)源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來(lái)分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息。在標(biāo)準(zhǔn)化方面，IEEE802. 15. 4工作組主要負(fù)責(zé)制定物理層和MAC層的協(xié)議，其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，高層應(yīng)用、測(cè)試和市場(chǎng)推廣等方面的工作將由ZigBee聯(lián)盟負(fù)責(zé)。ZigBee聯(lián)盟成立于2002年8月，由英國(guó)Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國(guó)摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦半導(dǎo)體公司組成，如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無(wú)線設(shè)備公司和開發(fā)商的加入。ZigBee網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間理論上標(biāo)準(zhǔn)傳輸距離為75M，但可以無(wú)限擴(kuò)展從幾百米至幾十公里，而節(jié)點(diǎn)上限則為65000個(gè)，在通信上采用的是動(dòng)態(tài)路由自組網(wǎng)方式，所謂動(dòng)態(tài)路由是指網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂讲⒉皇穷A(yù)先設(shè)定的，而是傳輸數(shù)據(jù)前，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)時(shí)可利用的所有路徑進(jìn)行搜索，分析它們的位置關(guān)系以及遠(yuǎn)近，然后選擇其中的一條路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在我們的網(wǎng)絡(luò)管理軟件中，路徑的選擇使用的是“梯度法”，即先選擇路徑最近的一條通道進(jìn)行傳輸，如傳不通，再使用另外一條稍遠(yuǎn)一點(diǎn)的通路進(jìn)行傳輸，以此類推，直到數(shù)據(jù)送達(dá)目的地為止。在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，預(yù)先確定的傳輸路徑隨時(shí)都可能發(fā)生變化，或者因各種原因路徑被中斷，或者過于繁忙不能進(jìn)行及時(shí)傳送。動(dòng)態(tài)路由結(jié)合網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，就可以很好的解決這個(gè)問題，從而保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)源于上世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)主要是為了解決空間用電一通信衛(wèi)星供電而探索出來(lái)的，目前太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)主要由三部分組成，太陽(yáng)能電池板，控制器和蓄電池，太陽(yáng)能電池板是一種對(duì)光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，如單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體為例描述光發(fā)電過程。P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅，形成P-N結(jié)。當(dāng)光線照射太陽(yáng)能電池表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過程的實(shí)質(zhì)是光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程，太陽(yáng)能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ堋Ｆ渌郊庸δ苋绻饪亻_關(guān)、時(shí)控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)。蓄電池一般為鉛酸電池，有12V和24V這兩種，在微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池、甚至使用超級(jí)電容。其作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存起來(lái)，到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。自從19世紀(jì)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了晶體硅的半導(dǎo)體特性后，它幾乎改變了一切，甚至人類的思維。在人類不斷自我反省的過程中，對(duì)于光伏發(fā)電這種如此清潔和直接的能源形式已愈加親切，不僅在空間應(yīng)用，在其它眾多領(lǐng)域中也大顯身手，如太陽(yáng)能庭院燈、太陽(yáng)能個(gè)人用戶發(fā)電系統(tǒng)、村寨供電的獨(dú)立系統(tǒng)、光伏水泵(飲水或灌溉)、通信電源、石油輸油管道陰極保護(hù)、光纜通信泵站電源、海水淡化系統(tǒng)、城鎮(zhèn)中道路路標(biāo)、高速公路路標(biāo)等。歐美等先進(jìn)國(guó)家將光伏發(fā)電并入城市用電系統(tǒng)及邊遠(yuǎn)地區(qū)自然界村落供電系統(tǒng)納入發(fā)展方向。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供了一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的太陽(yáng)能樓道照明系統(tǒng)，利用ZigBee的無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)，把每棟樓之間的太陽(yáng)能控制器連接起來(lái)，并通過TCP/IP或GPRS把所獲得的數(shù)據(jù)傳給監(jiān)控中心，維護(hù)人員或用戶通過監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫(kù)軟件可以實(shí)時(shí)了解并控制所有燈、電池、太陽(yáng)能板的工作情況。·為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的太陽(yáng)能樓道照明系統(tǒng)，主要由樓道控制器、小區(qū)信息采集器和監(jiān)控中心服務(wù)器三大模塊構(gòu)成；所述樓道控制器與所述小區(qū)信息采集器通過zigbee無(wú)線模塊相互通信，所述小區(qū)信息采集器與GPRS接收模塊連接，所述GPRS接收模塊與所述監(jiān)控中心服務(wù)器通信，所述監(jiān)控中心服務(wù)器模塊與監(jiān)控主機(jī)相連。進(jìn)一步的，所述樓道控制器采用的ZigBee技術(shù)還可以使自己成為其它控制器模塊的信息轉(zhuǎn)發(fā)路由。進(jìn)一步的，所述樓道控制器分別連接太陽(yáng)能電池板、免維護(hù)蓄電池和各樓層照明電路，通過所述太陽(yáng)能電池板來(lái)獲取電源給所述蓄電池充電，所述蓄電池給所述照明電路供電。進(jìn)一步的，所述小區(qū)信息采集器通過GPRS信號(hào)與所述GPRS接收模塊相互通信。本實(shí)用新型的工作原理是本系統(tǒng)主要由樓道控制器模塊，小區(qū)信息采集器模塊和服務(wù)器模塊三大模塊構(gòu)成。樓道控制器模塊主要功能是控制太陽(yáng)能電池板對(duì)蓄電池的充電，蓄電池對(duì)照明電路供電，以及監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能電池板，蓄電池，及其它系統(tǒng)相關(guān)部件狀態(tài)，并通過ZigBee無(wú)線模塊將所采集到的信息傳輸給小區(qū)信息采集中心，白天日照時(shí)，太陽(yáng)能電池板電壓升高，通過控制器的充電電路開始給蓄電池充電，當(dāng)蓄電池儲(chǔ)存足夠電能時(shí)，充電電路會(huì)自動(dòng)斷開對(duì)電池的充電過程，以免過充損壞電池，采集充電過程信息可以判斷電池板功率大小是否設(shè)計(jì)合理，如果充電過程過長(zhǎng)則應(yīng)該加大電池板功率或調(diào)整電池板方向，從而達(dá)到最大充電效果。而每一個(gè)樓層的照明燈均由獨(dú)立開關(guān)控制(可采用觸摸延時(shí)開關(guān)或人體感應(yīng)開關(guān))，樓道控制器根據(jù)每個(gè)樓道燈的電流來(lái)確定燈是否有故障存在，并通過監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)信息的分析來(lái)確定電池所儲(chǔ)存電量是否足夠使用，以免電量不足造成照明亮度不夠影響用戶使用?？刂破髂K采用的ZigBee技術(shù)還可以使自己成為其它控制器模塊的信息轉(zhuǎn)發(fā)路由，這樣就可以將小區(qū)信息采集中心設(shè)在小區(qū)任何一個(gè)方便的地方，而不用擔(dān)心離它最遠(yuǎn)樓層的信號(hào)強(qiáng)弱問題。樓道控制器模塊由CC2530及其外圍電路構(gòu)成，CC2530內(nèi)置51增強(qiáng)型內(nèi)核，太陽(yáng)能板對(duì)電池充電，電池對(duì)燈放電，燈的控制等均由它內(nèi)置嵌入式軟件來(lái)完成，為了加強(qiáng)樓道控制器的無(wú)線傳輸距離，可以采用CC2591來(lái)放大ZigBee信號(hào)。小區(qū)信息采集器模塊主要功能是將所有樓道控制器所發(fā)出的信息集中起來(lái)，并通過TCP/IP或GPRS傳給上層服務(wù)器，小區(qū)控制器一般只作為信號(hào)采集傳輸?shù)闹欣^器，所以對(duì)數(shù)據(jù)處理能力要強(qiáng)，并有暫存數(shù)據(jù)的功能，以便GPRS信號(hào)故障或服務(wù)器故障時(shí)不至于丟失數(shù)據(jù)，并能在和服務(wù)器通信恢復(fù)時(shí)自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)，因此可以采用ARM32位單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)采用的是LM3S6965，LM3S6965是一款自帶以太網(wǎng)接口的32位單片機(jī)，具有體積小，速度快，功耗低等特點(diǎn)，當(dāng)無(wú)需GPRS傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，也可直接通過以太網(wǎng)傳輸信號(hào)。服務(wù)器模塊服務(wù)器上配備專業(yè)軟件進(jìn)行照明信息管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢。系統(tǒng)管理軟件基于WINDOWS平臺(tái)，以中文顯示，具有良好的容錯(cuò)性能和全面分布式的SQL server數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，具備極大的擴(kuò)展能力，可以在多個(gè)服務(wù)器之間實(shí)行安全的數(shù)據(jù)交 換，可以故障自動(dòng)恢復(fù)。軟件采用瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)，這樣用戶可以通過INTEL網(wǎng)絡(luò)登錄查看本樓道燈，電池狀態(tài)，可以遠(yuǎn)程控制燈(如有特殊情況可讓樓道燈常亮或常閉)，也可以遠(yuǎn)程報(bào)修。軟件具有電子地圖功能，方便維護(hù)人員直觀的找到故障點(diǎn)并迅速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，軟件也具有報(bào)表查詢，數(shù)據(jù)下載，打印的功能，方便數(shù)據(jù)的存檔。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型主要針對(duì)電費(fèi)和系統(tǒng)維護(hù)兩方面問題，太陽(yáng)能源于自然，是綠色無(wú)污染的清潔能源，一次投資，以后不需再收取電費(fèi)。ZigBee傳輸技術(shù)將每個(gè)樓道自組聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)故障點(diǎn)，再將信息通過GPRS傳給監(jiān)控中心，原則可以做到多個(gè)小區(qū)統(tǒng)一管理，大大降低了維護(hù)成本。所以從市場(chǎng)角度來(lái)看，不僅可以對(duì)新建住宅小區(qū)安裝本系統(tǒng)，也可以對(duì)原有樓道照明系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，根據(jù)用戶要求加裝太陽(yáng)能電源系統(tǒng)和ZigBee物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，由于綠色節(jié)能和維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，使本系統(tǒng)前景廣闊適于推廣。而太陽(yáng)能電源是獨(dú)立供電，不受市電制約，在發(fā)生各種自然災(zāi)害導(dǎo)致停電時(shí)也可正常工作，也可以在ZigBee網(wǎng)絡(luò)上搭載門禁、監(jiān)控、防盜、火災(zāi)報(bào)警等其它功能，應(yīng)用功能十分強(qiáng)大。對(duì)于小區(qū)智能化有著重大意義。

圖I為本實(shí)用新型的系統(tǒng)框架示意圖；圖2為本實(shí)用新型的樓道控制器工作示意圖；圖3為本實(shí)用新型的小區(qū)信息采集器工作示意圖。圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明1、樓道控制器，2、小區(qū)信息采集器，3、監(jiān)控中心服務(wù)器，4、GPRS接收模塊，5、監(jiān)控主機(jī)，6、太陽(yáng)能電池板，7、蓄電池，8、照明電路。
具體實(shí)施方式
下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。參見圖I所示，基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的太陽(yáng)能樓道照明系統(tǒng)，主要由樓道控制器I、小區(qū)信息采集器2和監(jiān)控中心服務(wù)器3三大模塊構(gòu)成；所述樓道控制器I與所述小區(qū)信息采集器2通過zigbee無(wú)線模塊相互通信，所述小區(qū)信息采集器2與GPRS接收模塊4連接，所述GPRS接收模塊4與所述監(jiān)控中心服務(wù)器3通信，所述監(jiān)控中心服務(wù)器模塊3與監(jiān)控主機(jī)5相連。進(jìn)一步的，所述樓道控制器I采用的ZigBee技術(shù)還可以使自己成為其它控制器模塊的信息轉(zhuǎn)發(fā)路由。參見圖2所示，進(jìn)一步的，所述樓道控制器I分別連接太陽(yáng)能電池板6、免維護(hù)蓄電池7和各樓層照明電路8，通過所述太陽(yáng)能電池板6來(lái)獲取電源給所述蓄電池7充電，所述蓄電池7給所述照明電路8供電。參見圖3所示，進(jìn)一步的，所述小區(qū)信息采集器2通過GPRS信號(hào)與所述GPRS接收模塊4相互通信。
在每一棟樓安裝一個(gè)樓道控制器1，一個(gè)太陽(yáng)能電池板6和一個(gè)免維護(hù)蓄電池7，通過太陽(yáng)能電池板6來(lái)獲取電源給蓄電池7充電，在晚上可見度低時(shí)通過蓄電池7給照明電路8供電，各個(gè)樓層的照明可以采用LED高亮燈，通過延時(shí)開關(guān)或人體感應(yīng)開關(guān)來(lái)控制燈，通過軟件設(shè)置啟用時(shí)間，如白天或電池電量不足時(shí)關(guān)閉照明電路，以便節(jié)約用電和保護(hù)電池過量放電。樓道控制器I可監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能板在白天時(shí)的電壓信息，蓄電池7放電信息，照明燈每天開關(guān)次數(shù)和開關(guān)時(shí)間，根據(jù)這些信息可以調(diào)整太陽(yáng)能板的日照方向，蓄電池7功率選擇，照明燈和開關(guān)的故障更換等等。在小區(qū)中間或是機(jī)房安裝一個(gè)小區(qū)信息采集器2，將各個(gè)樓道控制器I發(fā)送的信息集中傳輸給服務(wù)器3，如果是單個(gè)小區(qū)系統(tǒng)，則可以將小區(qū)信息采集器2和服務(wù)器3放置在一起，只需通過TCP/IP連接，大大減少了小區(qū)各樓層之間的布線。上述實(shí)施例只是為了說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的是在于讓本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡是根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的實(shí)質(zhì)所作出的等效的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的太陽(yáng)能樓道照明系統(tǒng)，其特征在于主要由樓道控制器(I)、小區(qū)信息采集器⑵和控制中心服務(wù)器⑶三大模塊構(gòu)成；所述樓道控制器⑴與所述小區(qū)信息采集器(2)通過zigbee無(wú)線模塊相互通信，所述小區(qū)信息采集器(2)通過GPRS信號(hào)與GPRS接收模塊(4)連接，所述GPRS接收模塊(4)與所述監(jiān)控中心服務(wù)器(3)通信，所述監(jiān)控中心服務(wù)器模塊(3)與監(jiān)控主機(jī)(5)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的太陽(yáng)能樓道照明系統(tǒng)，其特征在于所述樓道控制器(I)采用的ZigBee技術(shù)還可以使自己成為其它控制器模塊的信息轉(zhuǎn)發(fā)路由。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的太陽(yáng)能樓道照明系統(tǒng)，其特征在于所述樓道控制器⑴分別連接太陽(yáng)能電池板(6)、免維護(hù)蓄電池(7)和各樓層照明電路⑶，通過所述太陽(yáng)能電池板(6)來(lái)獲取電源給所述蓄電池(7)充電，所述蓄電池(7)給所述照明電路⑶供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的太陽(yáng)能樓道照明系統(tǒng)，其特征在于所述小區(qū)信息采集器(2)通過GPRS信號(hào)與所述GPRS接收模塊(4)相互通信。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的太陽(yáng)能樓道照明系統(tǒng)，主要由樓道控制器、小區(qū)信息采集器和監(jiān)控中心服務(wù)器三大模塊構(gòu)成；所述樓道控制器與所述小區(qū)信息采集器通過zigbee無(wú)線模塊相互通信，所述小區(qū)信息采集器與GPRS接收模塊連接，所述GPRS接收模塊與所述監(jiān)控中心服務(wù)器通信，所述監(jiān)控中心服務(wù)器模塊與監(jiān)控主機(jī)相連。本實(shí)用新型的能源為太陽(yáng)能，是綠色無(wú)污染的清潔能源，一次投資，以后不需再收取電費(fèi)。ZigBee傳輸技術(shù)將每個(gè)樓道自組聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)故障點(diǎn)，再將信息通過GPRS傳給監(jiān)控中心，原則可以做到多個(gè)小區(qū)統(tǒng)一管理，大大降低了維護(hù)成本。
文檔編號(hào)H04W84/18GK202696995SQ20122038724
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月7日
發(fā)明者帥珠龍, 沈鳴飛, 陳鋼, 莊虹 申請(qǐng)人:蘇州元澄智能科技有限公司