城智慧路灯监控系统设计终端节点软件子系统(附件)
设计基于 MSP430单片机为主控制单元，WIFI通讯技术为信息传输单元智慧路灯监控系统——终端节点软件子系统。该系统中包括温湿度传感器、PM2.5传感器 和光照传感器，对单个路灯周边的温湿度、PM2.5和光照强度进行采集，并将采集到的数据发送MSP43单片机，由单片机对收到的数据进行分析处理并发给网关软件系统，并通过GPRS通讯将收集到的数据传输给上位机进行处理。给出了系统的整体框图、采集电路和系统软件流程图。实际测试表明，系统能够准确的完成温湿度、PM2.5浓度和光照强度的采集，功耗较低，具有智能化传感器网络的特点，在智能领域有着很好的市场前景和推广价值。关键词 MSP430，WIFI，无线传输
目 录
1 引言1
1.1 课题研究背景于意义1
1.2 课题国内外研究现状2
1.3 课题研究内容3
2 系统方案设计3
2.1 智慧路灯监控系统方案设计3
2.2 控制要求5
3 系统硬件配置5
3.1 主控制器的选用5
3.2 WIFI模块6
3.3 PM2.5检测模块7
3.4 温湿度传感器7
3.5 光照强度传感器8
3.6 声音检测传感器8
4 智慧路灯监控系统软件方案9
4.1 开发软件和开发语言9
4.1.1 编程软件IAR9
4.1.2 C语言的特征9
4.2 系统软件设计9
4.3 PM2.5模块11
4.4 温湿度检测模块13
4.5 光强检测传感器13
4.6 声音检测模块16
4.7 WIFI模块17
4.8 串口通信模块19
5 WIFI通讯协议23
5.1 软件调试23
5.2 串口调试24
结论 25
致谢 26
参考文献27
1 绪论
1．1 课题研究背景与意义
由于城市夜晚进入午夜后，人们已 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
经开始休息，街上车／人流量逐渐减少，某些路段在特殊时段基本不需要过多的路灯照明，导致能源浪费，增加了不必要的成本。此外，由于路灯数量庞大，使用人工巡检，既浪费大量人力，且难以获取路灯的实时状态，导致路灯故障维护、排查效率极低。路灯管理和控制是城市建设中的重要环节，好的路灯管理方式和机制，可以有效的提高效率、节约路灯用电消耗、提升城市形象、减轻城市建设财政负担、美化城市夜间面貌，同时也间接的实现节约能源，减少污染排放，使社会更加稳定的目标。
作为智慧城市的重要组成部分，智慧照明是智慧城市的公共服务应用项目之一，将其更好的融合到智慧城市建设的大潮中，具有重要意义。智慧照明是综合计算、网络、物理环境的多位复杂系统。照明与通信相结合，甚至于传感器、物联网等的结合，都是崭新的课题。国内外都没有相应的系列标准，这就需要我们研究构建相应的标准体系，确立标准框架，使各类智慧照明产品的质量能从安全、性能和电磁兼容等方面进行科学合理的评价，为智慧照明行业发展简历标准方面的技术基础。
随着计算机技术和物联网技术的飞速发展，具体到单个路灯的智能管理和控制已经不是遥不可及的梦想了，对于路灯的管理也不仅仅是停留在路灯的开关上。只要是在路上的灯都可以称为路灯。对路灯的管理控制，已经由对普通的道路路灯的开关转变为对普通路灯、隧道灯、园林灯、以及投光灯等等的智能控制和管理。城市智慧路灯监控系统是将WIFI无线通讯技术、GPRS无线通讯技术、不同网络类型的组网技术、物联网技术、嵌入式开发技术、数据库服务技术等诸多技术组合起来的完整结合，实现了对城市路灯的智能控制、智能调光运行、突发情况报警、各种运行计算统计等功能。让城市智慧路灯的所有路灯全部展现在管理者面前，能够使所有路灯的运行状态一目了然。非常有效的提高了路灯的管理和运行效率，并且大大节约了人力资源和能源。
该系统的开发，为目前工业，农业以及制造业等以物联网为技术基础的科技领域提供了一个比较好的示范。由于当前互联网技术的快速发展，还有很多工厂的设备分布在不同地区，比较离散化，无法对设备进行集中的管理。如果通过类似该系统的移植奖设备进行组网，能够极大的节约人力资源、自然资源，从而提高能源利用和管理效率。另外，该系统上线后，管理人员可以通过互联网的方式比较方便的远程控制数量较大的路灯，只要上位机登录进入系统，就可以监控整个控制区域的路灯的运行情况，即便是在无人管理的情况下，路灯也会根据原先设定好的开、关和调光程序进行自动运行。这就给管理者带来了极大的方便。
1.2 课题国内外研究现状
当前国内外对城市路灯的管理仍然不够精细化、规范化和智能化，大部分路灯采用时控方式，或者人工手动控制的方式，较少部分通过GPRS网路对路灯终端进行控制，还有很少一部分采用B/S的方式或C/S的方式对路灯进行管理和控制，即通过网页对路灯进行管理和控制。但控制方式单调，例如仅仅有开关功能，而且实时监测性不好，可视化效果差，使用起来十分不方便，无法避免人工巡查的弊端，浪费大量人力物力。据统计，我国的能源使用效率仅为美国的26.9%，日本的11.5%，而城市公共照明在我国照明耗电中占30%的比例，由此可见路灯的节能升级具有较大的经济效益。然而我国的路灯智能化程度并不高，大部分不具有智能化功能，虽然在路灯动态控制方面已有相关的研究，但更多的是停留在理论的研究层面，而没有实际的工程应用，或仅仅实现了定时自动开关灯，非智能调光的远程开光灯功能，并没有实现块动态控制功能，更没有极大限度的发挥系统的节能效果。
2016年7月，住建部、国家发改委、财政部“三部委”联合发出《关于开发特色小城镇培育工作的通知》，提出到2020年要培养1000个左右各具特色、富有活力的特色小镇。根据通知的相关精神，特色小镇的建设要以信息基础设施智能化为基础，以实现公共管理与公共服务的智慧化，而这也恰好是智慧城市的核心内容：城市物联网建设，即：将城市生态系统中原本相对孤立的资源或应用，互联互通形成一个相互联系、相互促进、彼此影响的整体，推动城市和谐、可持续发展。
学者人提出的系统设计包括道路现场智慧传感控制系统和后台监控中心系统，现场控制系统和后台控制中心通过互联网连接在一起，而现场控制系统通过GPRS无线网络技术接入互联网。监控中心系统由防火墙、服务器、数据库、和平台管理软件组成。在现场控制系统中，智能中控器是一个主节点，单灯控制器是分节点，主节点和分节点之间通过电力线载波通信进行数据传输，当然各个单灯控制器之间也需要相互通信。智能中控器和单灯控制器都采用了微波传感器HB100和其他辅助的传感器对人车行为进行准确的检测，一个智能中控器可以管理多个路灯，单灯控制器的被动控制命令和检测数据都是通过智能中控器才能传送至后台监控中心。本系统在设计上已经考虑到灵活组网工作的需要，现场控制系统的智能中控器和单灯控制器可以脱离后台监控中心独立运行，用户可以根据实际需要灵活配置系统，以达到最佳的性价比。
目 录
1 引言1
1.1 课题研究背景于意义1
1.2 课题国内外研究现状2
1.3 课题研究内容3
2 系统方案设计3
2.1 智慧路灯监控系统方案设计3
2.2 控制要求5
3 系统硬件配置5
3.1 主控制器的选用5
3.2 WIFI模块6
3.3 PM2.5检测模块7
3.4 温湿度传感器7
3.5 光照强度传感器8
3.6 声音检测传感器8
4 智慧路灯监控系统软件方案9
4.1 开发软件和开发语言9
4.1.1 编程软件IAR9
4.1.2 C语言的特征9
4.2 系统软件设计9
4.3 PM2.5模块11
4.4 温湿度检测模块13
4.5 光强检测传感器13
4.6 声音检测模块16
4.7 WIFI模块17
4.8 串口通信模块19
5 WIFI通讯协议23
5.1 软件调试23
5.2 串口调试24
结论 25
致谢 26
参考文献27
1 绪论
1．1 课题研究背景与意义
由于城市夜晚进入午夜后，人们已 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
经开始休息，街上车／人流量逐渐减少，某些路段在特殊时段基本不需要过多的路灯照明，导致能源浪费，增加了不必要的成本。此外，由于路灯数量庞大，使用人工巡检，既浪费大量人力，且难以获取路灯的实时状态，导致路灯故障维护、排查效率极低。路灯管理和控制是城市建设中的重要环节，好的路灯管理方式和机制，可以有效的提高效率、节约路灯用电消耗、提升城市形象、减轻城市建设财政负担、美化城市夜间面貌，同时也间接的实现节约能源，减少污染排放，使社会更加稳定的目标。
作为智慧城市的重要组成部分，智慧照明是智慧城市的公共服务应用项目之一，将其更好的融合到智慧城市建设的大潮中，具有重要意义。智慧照明是综合计算、网络、物理环境的多位复杂系统。照明与通信相结合，甚至于传感器、物联网等的结合，都是崭新的课题。国内外都没有相应的系列标准，这就需要我们研究构建相应的标准体系，确立标准框架，使各类智慧照明产品的质量能从安全、性能和电磁兼容等方面进行科学合理的评价，为智慧照明行业发展简历标准方面的技术基础。
随着计算机技术和物联网技术的飞速发展，具体到单个路灯的智能管理和控制已经不是遥不可及的梦想了，对于路灯的管理也不仅仅是停留在路灯的开关上。只要是在路上的灯都可以称为路灯。对路灯的管理控制，已经由对普通的道路路灯的开关转变为对普通路灯、隧道灯、园林灯、以及投光灯等等的智能控制和管理。城市智慧路灯监控系统是将WIFI无线通讯技术、GPRS无线通讯技术、不同网络类型的组网技术、物联网技术、嵌入式开发技术、数据库服务技术等诸多技术组合起来的完整结合，实现了对城市路灯的智能控制、智能调光运行、突发情况报警、各种运行计算统计等功能。让城市智慧路灯的所有路灯全部展现在管理者面前，能够使所有路灯的运行状态一目了然。非常有效的提高了路灯的管理和运行效率，并且大大节约了人力资源和能源。
该系统的开发，为目前工业，农业以及制造业等以物联网为技术基础的科技领域提供了一个比较好的示范。由于当前互联网技术的快速发展，还有很多工厂的设备分布在不同地区，比较离散化，无法对设备进行集中的管理。如果通过类似该系统的移植奖设备进行组网，能够极大的节约人力资源、自然资源，从而提高能源利用和管理效率。另外，该系统上线后，管理人员可以通过互联网的方式比较方便的远程控制数量较大的路灯，只要上位机登录进入系统，就可以监控整个控制区域的路灯的运行情况，即便是在无人管理的情况下，路灯也会根据原先设定好的开、关和调光程序进行自动运行。这就给管理者带来了极大的方便。
1.2 课题国内外研究现状
当前国内外对城市路灯的管理仍然不够精细化、规范化和智能化，大部分路灯采用时控方式，或者人工手动控制的方式，较少部分通过GPRS网路对路灯终端进行控制，还有很少一部分采用B/S的方式或C/S的方式对路灯进行管理和控制，即通过网页对路灯进行管理和控制。但控制方式单调，例如仅仅有开关功能，而且实时监测性不好，可视化效果差，使用起来十分不方便，无法避免人工巡查的弊端，浪费大量人力物力。据统计，我国的能源使用效率仅为美国的26.9%，日本的11.5%，而城市公共照明在我国照明耗电中占30%的比例，由此可见路灯的节能升级具有较大的经济效益。然而我国的路灯智能化程度并不高，大部分不具有智能化功能，虽然在路灯动态控制方面已有相关的研究，但更多的是停留在理论的研究层面，而没有实际的工程应用，或仅仅实现了定时自动开关灯，非智能调光的远程开光灯功能，并没有实现块动态控制功能，更没有极大限度的发挥系统的节能效果。
2016年7月，住建部、国家发改委、财政部“三部委”联合发出《关于开发特色小城镇培育工作的通知》，提出到2020年要培养1000个左右各具特色、富有活力的特色小镇。根据通知的相关精神，特色小镇的建设要以信息基础设施智能化为基础，以实现公共管理与公共服务的智慧化，而这也恰好是智慧城市的核心内容：城市物联网建设，即：将城市生态系统中原本相对孤立的资源或应用，互联互通形成一个相互联系、相互促进、彼此影响的整体，推动城市和谐、可持续发展。
学者人提出的系统设计包括道路现场智慧传感控制系统和后台监控中心系统，现场控制系统和后台控制中心通过互联网连接在一起，而现场控制系统通过GPRS无线网络技术接入互联网。监控中心系统由防火墙、服务器、数据库、和平台管理软件组成。在现场控制系统中，智能中控器是一个主节点，单灯控制器是分节点，主节点和分节点之间通过电力线载波通信进行数据传输，当然各个单灯控制器之间也需要相互通信。智能中控器和单灯控制器都采用了微波传感器HB100和其他辅助的传感器对人车行为进行准确的检测，一个智能中控器可以管理多个路灯，单灯控制器的被动控制命令和检测数据都是通过智能中控器才能传送至后台监控中心。本系统在设计上已经考虑到灵活组网工作的需要，现场控制系统的智能中控器和单灯控制器可以脱离后台监控中心独立运行，用户可以根据实际需要灵活配置系统，以达到最佳的性价比。
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