城智慧路灯监控系统设计硬件子系统(附件)
“智慧城市”是近年来大热的一个话题，然而更好的感知这个城市，收集城市的各种信息却并不容易，城市智慧路灯便是一个绝佳的载体。但如何利用城市智慧路灯更好的更高效的采集到所需的信息却成为一个难题，这便是本次论文研究的重点。在本次的论文中，将会深入讨论如何在节约能源的条件下更好的发挥城市智慧路灯的作用，以及为智慧城市的数据库提供更多的信息，更好的承担起智慧路灯的框架作用。另外更好的为人们的出行提供方便，保障人们的安全。关键词 智慧路灯，信息,节能,高效
目录
1 绪论 1
1.1 智慧路灯的研究背景和意义 1
1.2 智慧路灯的发展现状 2
1.3 智慧路灯研究的主要内容 4
1.3.1 本课题的主要内容 4
1.3.2 拟解决的关键性问题 4
1.3.3 预期成果 4
2 各单元模块的硬件设计 6
2.1 MSP430单片机介绍 6
2.2 采集 6
2.2.1 粉尘检测介绍 7
2.2.2 温湿度监测介绍 10
2.2.3 噪声检测介绍 17
2.2.4 光强传感器介绍 17
2.3 通讯 19
2.3.1 GPRS及GPS 19
2.3.2 WIFI模块 22
3 设计概况 25
3.1 硬件设计概况 25
3.2 通讯设计概况 28
结论 31
致谢 32
参考文献 33
1 绪论
在“更全面的感知各种信息”日益成为智慧城市的需求的情况下，利用何种媒介能更好的，更便利的达到这一目标已经成为人们需要思考的问题。路灯作为城市基础设施中重要的一部分，它的功能决定了其布局广、覆盖性强、规律性的特点，因此利用路灯作为智慧城市的框架是最好的选择。
此外，如今我们积极响应“金山银山，不如绿水青山”的口号，路灯作为不可或缺的用电大户，为了更好地达到节约能源的目的，设计一款更好用的智慧路灯就尤显重要了。
智慧路灯作为城市中必不可少的设施分布在城市的大街小巷，完美的布局可以使得路灯能深入的收集城市的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
各种数据和信息，能更方便地整合城市的各方面的数据和信息，达到资源整合的目的，为城市的运营和管理提供更多的底层资源。智慧路灯上可以附加的如摄像机、温湿度传感器、PM2.5传感器、噪声传感器等组成感知末端，可以帮助管理者进行指挥和行动。
为了能更好的发挥智慧路灯的效果，各国对于智慧路灯的研究一直在不断进行，其中硬件所需要配备的各种传感器也是人们研究的重要方向，如何对路灯的配置进行各种创新以期作为基础设施能更好的发挥作用极为重要。另一方面，对路灯进行更为有效管理和监控，节约能源，降低成本。当然，这其中也包括设备成本以及管理成本，这一点也极其重要。总而言之，建设一种节能环保、智慧程度高的路灯已经成为当务之急。
1.1 智慧路灯的研究背景和意义
在城市空间中，因为供电、传输、安装条件等问题导致各种高新技术传感设备在城市中无法进行安装和应用。此外，大部分城市在建造初期并没有为城市提供稳定的供电体系和通讯传输体系，所以对基础设施进行大量繁重的改造和重建工作就成了新设施安装的必要过程。比如，当我们需要安装新的设备的时候我们就需要重新挖开道路，用以铺设其所需的线路，施工结束之后还需要再进行回填，重建，因此改造成本十分高昂，这会对政府的经费支出造成巨大负担，并且进行太多的市政改造也不利于城市的交通管理。但是，路灯是城市中必不可少的组成部分，它的功能决定了它的特点，即布局密、覆盖广、规律性强，并存在供电上的先天优势。因此，路灯网络是智慧城市难得的基础设施载体。我们可以积极研究各种新型路灯，可以在其上实现更多的功能，使路灯能够作为城市中的基础设施，能够作为城市的框架，从而获得事半功倍的效果。
为了方便管理者对路灯经有效的管理和监控，同时也为了节约能源，降低成本，减轻管理人员的劳动强度，世界各国都在进行不断的研究，利用最新技术对路灯进行改造。路灯监控系统是监控和数据检测系统中的一个分支。监控和数据检测系统广泛应用于供电系统、供水系统、石油化工等领域的采集信息和监视等方面。其中，各个领域对监控和数据检测系统的精度和需求都不同，因而各个实用领域的监控和数据检测系统的发展成都不一样，规模也不一样。一般来说，路灯监控系统是一个中等规模的系统，其规模大概能覆盖一个城市。所以如何在飞速迈进城市化的今天，研究好智慧路灯是我们必须要做的一个课题。
1.2 智慧路灯的发展现状
国内的路灯监控系统从上世纪80年代末发展至今，我们已经走过了二十多个春秋，但就整个过程而言，国内的路灯监控系统仍然在飞速发展的过程中，从数据通讯这上面看，总共有四个阶段：
（1） 上世纪80年代末采用220V强电有线的方式进行控制；
（2） 上世纪90年代初期到中期利用电力线、电话线载波的方式进行控制；
这两个阶段都是线路控制型，就是通过照明路线在路线中架设电缆，在路灯控制终端一起进行控制。这种控制方式的有利之处就是能很准确的进行控制，能使用PC端进行各种控制，不便之处就是基础建设花费多、容易产生故障、不利于维修，一般只适合在大楼的照明控制中使用。
（3）上世纪90年代中期到末期采用专门的FM频道使用无线数据传输的方式进行控制；这种控制一般采用无线电的信道作为传输途径，采取双音多频的方法进行控制，用以控制路灯的开关。无线电控制的优点是：技术方面比较发达、铺设比较灵活、方便进行控制设备的架设、可以添加很多功能，能够实现双向通信；缺点是：能够对它产生干扰的因素很多、控制不够精细、不能实现太多的控制内容、作为终端的电台的射频发射功率很小，所以能够实现控制的地域很小、，且基础设施的前期投资多，性价比低。
（4） 21世纪初期到现在主要利用移动、联通的短消息和通用分组无线服务技术/码分多址的3G信号实现传输控制信息的方式。这种方式利用无线电信号实现数传达到控制灯光照明的目的。优点是铺设方式灵活、安装方便、能够实现多种控制、可以利用PC端进行控制，安全性高；缺点是需要在短时间内投入大笔资金、性价比不高。而MUCU因为它的特殊性，又增加了它独有的控制方法自控型。这种方法是利用路灯自身的控制机制来实现。自控型又分为分时段开关和光强反应开关。自控型照明控制器的优点是基础设施花费较小、前期建设和后期维护简单灵活，但分时段的方式对对环境光强的变化不能很好地适应，而利用光强进行控制则易受粉尘、极端天气状态的影响，它们会让设备灵敏度降低，并且可以实现的功能很少，路灯状态不统一，控制不便，随时需要人工控制。
目录
1 绪论 1
1.1 智慧路灯的研究背景和意义 1
1.2 智慧路灯的发展现状 2
1.3 智慧路灯研究的主要内容 4
1.3.1 本课题的主要内容 4
1.3.2 拟解决的关键性问题 4
1.3.3 预期成果 4
2 各单元模块的硬件设计 6
2.1 MSP430单片机介绍 6
2.2 采集 6
2.2.1 粉尘检测介绍 7
2.2.2 温湿度监测介绍 10
2.2.3 噪声检测介绍 17
2.2.4 光强传感器介绍 17
2.3 通讯 19
2.3.1 GPRS及GPS 19
2.3.2 WIFI模块 22
3 设计概况 25
3.1 硬件设计概况 25
3.2 通讯设计概况 28
结论 31
致谢 32
参考文献 33
1 绪论
在“更全面的感知各种信息”日益成为智慧城市的需求的情况下，利用何种媒介能更好的，更便利的达到这一目标已经成为人们需要思考的问题。路灯作为城市基础设施中重要的一部分，它的功能决定了其布局广、覆盖性强、规律性的特点，因此利用路灯作为智慧城市的框架是最好的选择。
此外，如今我们积极响应“金山银山，不如绿水青山”的口号，路灯作为不可或缺的用电大户，为了更好地达到节约能源的目的，设计一款更好用的智慧路灯就尤显重要了。
智慧路灯作为城市中必不可少的设施分布在城市的大街小巷，完美的布局可以使得路灯能深入的收集城市的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
各种数据和信息，能更方便地整合城市的各方面的数据和信息，达到资源整合的目的，为城市的运营和管理提供更多的底层资源。智慧路灯上可以附加的如摄像机、温湿度传感器、PM2.5传感器、噪声传感器等组成感知末端，可以帮助管理者进行指挥和行动。
为了能更好的发挥智慧路灯的效果，各国对于智慧路灯的研究一直在不断进行，其中硬件所需要配备的各种传感器也是人们研究的重要方向，如何对路灯的配置进行各种创新以期作为基础设施能更好的发挥作用极为重要。另一方面，对路灯进行更为有效管理和监控，节约能源，降低成本。当然，这其中也包括设备成本以及管理成本，这一点也极其重要。总而言之，建设一种节能环保、智慧程度高的路灯已经成为当务之急。
1.1 智慧路灯的研究背景和意义
在城市空间中，因为供电、传输、安装条件等问题导致各种高新技术传感设备在城市中无法进行安装和应用。此外，大部分城市在建造初期并没有为城市提供稳定的供电体系和通讯传输体系，所以对基础设施进行大量繁重的改造和重建工作就成了新设施安装的必要过程。比如，当我们需要安装新的设备的时候我们就需要重新挖开道路，用以铺设其所需的线路，施工结束之后还需要再进行回填，重建，因此改造成本十分高昂，这会对政府的经费支出造成巨大负担，并且进行太多的市政改造也不利于城市的交通管理。但是，路灯是城市中必不可少的组成部分，它的功能决定了它的特点，即布局密、覆盖广、规律性强，并存在供电上的先天优势。因此，路灯网络是智慧城市难得的基础设施载体。我们可以积极研究各种新型路灯，可以在其上实现更多的功能，使路灯能够作为城市中的基础设施，能够作为城市的框架，从而获得事半功倍的效果。
为了方便管理者对路灯经有效的管理和监控，同时也为了节约能源，降低成本，减轻管理人员的劳动强度，世界各国都在进行不断的研究，利用最新技术对路灯进行改造。路灯监控系统是监控和数据检测系统中的一个分支。监控和数据检测系统广泛应用于供电系统、供水系统、石油化工等领域的采集信息和监视等方面。其中，各个领域对监控和数据检测系统的精度和需求都不同，因而各个实用领域的监控和数据检测系统的发展成都不一样，规模也不一样。一般来说，路灯监控系统是一个中等规模的系统，其规模大概能覆盖一个城市。所以如何在飞速迈进城市化的今天，研究好智慧路灯是我们必须要做的一个课题。
1.2 智慧路灯的发展现状
国内的路灯监控系统从上世纪80年代末发展至今，我们已经走过了二十多个春秋，但就整个过程而言，国内的路灯监控系统仍然在飞速发展的过程中，从数据通讯这上面看，总共有四个阶段：
（1） 上世纪80年代末采用220V强电有线的方式进行控制；
（2） 上世纪90年代初期到中期利用电力线、电话线载波的方式进行控制；
这两个阶段都是线路控制型，就是通过照明路线在路线中架设电缆，在路灯控制终端一起进行控制。这种控制方式的有利之处就是能很准确的进行控制，能使用PC端进行各种控制，不便之处就是基础建设花费多、容易产生故障、不利于维修，一般只适合在大楼的照明控制中使用。
（3）上世纪90年代中期到末期采用专门的FM频道使用无线数据传输的方式进行控制；这种控制一般采用无线电的信道作为传输途径，采取双音多频的方法进行控制，用以控制路灯的开关。无线电控制的优点是：技术方面比较发达、铺设比较灵活、方便进行控制设备的架设、可以添加很多功能，能够实现双向通信；缺点是：能够对它产生干扰的因素很多、控制不够精细、不能实现太多的控制内容、作为终端的电台的射频发射功率很小，所以能够实现控制的地域很小、，且基础设施的前期投资多，性价比低。
（4） 21世纪初期到现在主要利用移动、联通的短消息和通用分组无线服务技术/码分多址的3G信号实现传输控制信息的方式。这种方式利用无线电信号实现数传达到控制灯光照明的目的。优点是铺设方式灵活、安装方便、能够实现多种控制、可以利用PC端进行控制，安全性高；缺点是需要在短时间内投入大笔资金、性价比不高。而MUCU因为它的特殊性，又增加了它独有的控制方法自控型。这种方法是利用路灯自身的控制机制来实现。自控型又分为分时段开关和光强反应开关。自控型照明控制器的优点是基础设施花费较小、前期建设和后期维护简单灵活，但分时段的方式对对环境光强的变化不能很好地适应，而利用光强进行控制则易受粉尘、极端天气状态的影响，它们会让设备灵敏度降低，并且可以实现的功能很少，路灯状态不统一，控制不便，随时需要人工控制。
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