基于ZigBee的智能LED路灯监控系统的设计方案

但功能完善的ZigBee 收发器，其接口简单，易于使用，具备防水、防雷和防冲击的性能，并且可以满足室外各路灯间的距离要求。是一款把ZigBee 协议内置进Flash里的ZigBee 模块，其内部已经包含了所有外围电路和完整协议栈，能够立即投入使用。PC 上有专门的配置工具X-CTU，采用串口和用户产品进行通讯，并可以对模块进行发射功率，信道等网络拓扑参数的配置，使用起来简单快捷。本项目中XBee 模块通过UART 接口直接与MEGA 2560 控制器的串口0 相应管脚交叉相连。

　　XBee 模块的通信系统原理结构如下图3 所示：

　　2.3 传感器模块

　　路灯上采用热释电红外传感器来检测有无行人，行人检测原理如下图4 所示。热释电红外传感器具有成本低、无需发射源、灵敏度高、可流动安装等特点。实际应用中，在传感器前加菲涅尔透镜可以提高接受的灵敏度，增加检测距离和范围。实验证明，热释电红外传感器不加菲涅尔透镜时检测距离为2m ;而配上菲涅尔透镜后检测距离可达到7m 以上。

　　路灯上的亮度检测传感器采用TAOS 公司推出的第二代光强数字转换芯片TSL2561，其具有高速、低功耗、宽量程、可编程灵活配置等优点。并且具有直接的I2C 接口，将光照强度转换成数字信号输出。

　　3 系统软件设计

　　3.1 下位机软件结构

　　路灯节点的微控制器控制XBee 模块与主控平台保持实时信息交流结构如图5 所示。路灯开灯条件为亮度低于设定值且在路灯旁有人经过时，则会自行打开路灯。当路灯出现故障时，单片机便自行发送故障信息，及时告知路灯维护人员。

　　3.2 上位机软件结构

　　PC 机服务器采用QT 编写程序，采用QT 是因为其可移植性高和利于编写良好人机界面的特点。本软件结构如图6所示，以实时数据库为核心来实现功能，它要求能够实时地从协调器获取数据，进行运算、显示、故障报警等。该系统管理软件有如下一些主要功能：主界面是对路灯的实时观测，反馈路灯的状态、运行时间、环境光强、功耗等实时信息。

　　4 实验结果

　　制作了4 个路灯节点模型，在小范围进行模拟实验，通过PC智能路灯管理软件远程操作可以完成三种模式的要求，并实时监测路灯信息，反馈给PC 软件。

　　5 结束语

　　文章介绍了基于MEGA 2560 微控制器的智能LED 路灯控制系统，利用XBee S2 自组网与GSM 移动通信相结合的通信网络来实现智能无线监测路灯的功能，并自己设计开发了路灯管理软件。