基于ZigBee的风光互补危险路段预警与照明系统

发布时间：2020-03-30 02:14

【摘要】：山区的道路状况比较复杂,陡坡、急弯等危险路段较多,导致交通事故频发,影响山区的经济建设。因此,如何有效地预防和减少山区危险路段的交通事故成为急需解决的社会问题。目前的道路预警与照明系统采用市电对系统供电,并通过GPRS无线网进行数据传输,存在成本高、性价比低等缺点,不适用于山区道路危险路段。因此,本文结合ZigBee技术和风光互补电源技术的优势,针对一些风能、太阳能较丰富的山区道路危险路段,设计了一种基于ZigBee的风光互补危险路段预警与照明系统,该系统具有低复杂度、低成本和低功耗等特点。本文主要做了以下四个方面的工作。(1)在对现有预警与照明系统存在问题分析的基础上,针对山区危险路段供电和通信设施不完善的情况,设计了风光互补危险路段预警与照明系统的总体方案。系统由风光互补电源和ZigBee无线预警与照明系统两部分组成。风光互补电源为整个系统提供电能。ZigBee无线预警与照明系统通过布置在危险路段两侧的传感器节点采集路段信息并通过ZigBee技术进行网络内的数据传输,主控制器对汇总的信息进行综合分析处理,如果有险情,便通过预警装置向路段内的车辆和行人提醒。同时系统结合LED灯在夜晚提供照明功能。(2)设计了系统的硬件电路。根据系统协调器、路由器和终端节点的功能不同将硬件电路分为数据采集模块、无线通信射频模块、主控制器模块、预警照明模块和供电模块五个模块。数据采集模块通过微波传感器、人体红外传感器和光强传感器采集外界信息;无线通信射频模块采用CC2530芯片,组成ZigBee网络,完成节点间的数据传输以及和主控制器的通信;主控制器模块选用MSP430F169芯片,主要完成信息的综合处理;预警电路及照明驱动电路实现系统的预警措施和照明功能;供电模块将12V电压转换成系统需要的5V和3.3V电压。(3)实现了系统的软件设计。通过系统节点组网程序设计,ZigBee协调器、路由节点、终端节点程序设计和主控制平台程序设计完成协调器建立ZigBee网络,终端节点和路由节点请求加入网络;终端节点和路由节点完成传感器数据采集,并将数据发送给协调器,同时可以执行协调器的控制命令;协调器通过串口与MSP430主控制器通信等功能。(4)完成系统的ZigBee组网测试、无线传输质量测试和功能测试,并对本文内容总结。通过组网测试确定系统可以自组建稳定的信息传输网络。通过无线传输质量测试确定实际环境中节点的最佳通信距离,在设定的模拟测试环境中进行功能测试,通过对每个节点的串口数据监测,分析系统功能执行的可靠性。
【图文】：

布置图,十字路口,网络节点,布置图

具有更加灵活的消息路由方式，相邻的路由节点之通信。因此，网状拓扑的通信效率更高，而且也大大出现了故障，消息可以自动的沿着其他的路由路径进，NWK 层会提供相应的路由发现功能，以便寻找最优扑的选择及规划险路段布置传感器节点检测进入危险路段的行人和险路段范围内所有节点组成一个 ZigBee 无线传感器择对系统复杂度及信息传输时效等极为重要。危险路节点的通信距离为 30-40m，所以要通过多跳来实现跳，很难满足系统需要。网状网络的覆盖范围可以达高、抗干扰能力强等特点[40-42]，但是其结构复杂，状网络结构的通信距离也可以满足系统需要，虽然是能很好的满足系统需要，，重要的是树状网络结构也低。经过综合权衡，本系统选用树状网络拓扑。

微波,实物,模块,菲涅尔透镜

图 3.5 HW-M10-2 微波感应模块实物图选用的是 HC-SR501，该模块是基于红外线技的人体和动物，采用德国进口的 LHI778 探头，红外线经过菲涅尔透镜加强后汇集到红外感应，会在两个电极上产生电荷量导致电荷失去平的实物图，其主要性能参数及特性为：：直流 4.5V-20V，静态电流小于 50uA，延时时15-70 度；：32*24mm，感应透镜尺寸：直径 23mm，感应示，在加上菲涅尔透镜后，检测范围达到 7m。，当有人出现在感应范围内，触发传感器，则输时并且关闭高电平，输出 0V 低电平；，功耗低，可靠性好。
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU113.666;TN92

【参考文献】