2024-01-23

Intelligente Kontrollleuchte mit Beleuchtungsmethode für hohes und niedriges Niveau

Bei der städtischen Straßenbeleuchtung wird zunehmend LED-Beleuchtungstechnik anstelle der herkömmlichen Beleuchtungstechnik eingesetzt, um den Stromverbrauch zu senken. Da die LED eine Niederspannungs-Gleichstromversorgung verwendet, ist es einfach, Erkennungs- und Steuerschaltungen anzuschließen, was die intelligente Verwaltung des Straßenlaternennetzwerks erleichtert und weitere Energieeinsparungen und Verbrauchsreduzierungen ermöglicht. Für die Verwaltung und Steuerung des Straßenlaternennetzwerks kann die Energieträger-Kommunikationstechnologie verwendet werden, und die schnelle Entwicklung der Technologie kann auch dazu führen, dass die drahtlose Kommunikationstechnologie mit kurzer Reichweite der Energieträger-Kommunikationstechnologie in Bezug auf Anwendungskosten, Zuverlässigkeit und Kommunikationsrate überlegen ist, wie z B. Zigbee, drahtlose Kommunikationstechnologie für kurze Distanzen. In diesem Artikel wird eine Lösung vorgeschlagen, die drahtlose Kommunikationstechnologie mit kurzer Reichweite nutzt, um ein drahtloses Sensornetzwerk von LED-Straßenlaternen aufzubauen, das einzelne oder mehrere Lichter oder alle Lichter im LED-Straßenlaternennetzwerk einschalten und dimmen sowie die Lichthelligkeit und -intensität erkennen kann aktuelle Parameter, um eine intelligente Verwaltung des LED-Straßenlaternennetzwerks zu realisieren. Als drahtloses Sensornetzwerk sollte seine Architektur vier grundlegende Ebenen umfassen: physikalische Schicht und Datenverbindungsschicht, Netzwerkschicht und Anwendungsschicht. Das drahtlose Sensornetzwerk für LED-Straßenlaternen übernimmt den IEEE 802.15.4-Standard als technischen Standard für seine physikalische Schicht und Datenverbindungsschicht, die Netzwerkschicht und die Anwendungsschicht sind miteinander integriert und die drei Relais-Kommunikationsmodi Single Hop, Double Hop und Variable Hop werden als Grundlage des Netzwerkprotokolls verwendet. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Architektur des drahtlosen LED-Sensornetzwerks, basiert auf der Netzwerktopologie und der Zusammensetzung der Kommunikationsknoten und erörtert das Protokollpaketformat der Netzwerkschicht, das Funktionsprinzip des Routings und den Entwurfsablauf der Knotenkommunikation.

1. Netzwerksystem

Das Netzwerksystem des drahtlosen LED-Sensornetzwerks ist die Grundlage für das Routing auf Netzwerkebene, einschließlich Knotenzusammensetzung und Netzwerktopologie.

1.1 Zusammensetzung der Sensornetzwerkknoten von LED-Straßenlaternen

Das LED-Straßenlaternennetzwerk besteht aus einer Reihe gleichmäßig verteilter Straßenlaternen, und jede LED-Straßenlaterne ist ein Kommunikationsknoten des Netzwerks zum Aufbau eines drahtlosen Sensornetzwerks. Wie in Abbildung 1 dargestellt, gibt es zum Aufbau des drahtlosen Sensornetzwerks für LED-Straßenlaternenknoten neben der Schaltung des Beleuchtungsteils auch zusätzliche Schaltungen wie LED-Stromabtastung, LED-Leuchtdichteerkennung und PWM-Steuerung der LED-Leuchtdichte. Jede LED-Straßenlaterne ist sowohl ein Sensorknoten als auch ein Netzwerk-Routing-Knoten; Jeder Knoten enthält einen Mikrocontroller (MCU, z. B. cc2530), der über eine HF-Kommunikationsfunktion verfügt und Signale sowohl senden als auch empfangen kann. Jeder Knoten hat eine 32-Bit (Bit) eindeutige ID-Nummer. Durch die Verwendung der IEEE 802.15.4-Protokollstandards in der physikalischen Schicht und der MAC-Schicht, kombiniert mit dem Protokoll der Netzwerkschicht und der Anwendungsschicht, werden alle diese Knoten organisch miteinander verbunden, um ein drahtloses Sensornetzwerk aus LED-Straßenlaternen zu bilden. Da einige vorhandene Netzwerkschicht- und Anwendungsschichtprotokolle wie Zigbee, RF4CE usw. für Netzwerkanwendungen von LED-Straßenlaternensensoren nicht sehr geeignet sind, ist eine Neugestaltung der Netzwerkschicht- und Anwendungsschichtprotokolle erforderlich.

1.2 Netzwerktopologie

Gemäß dem Verteilungsgesetz von LED-Straßenlaternen stellt jede LED-Straßenlaterne ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk als Netzwerkknoten dar, und ihre Topologie ist in Abbildung 2 dargestellt. (a) ist das Topologiediagramm des Punkt-für-Punkt-Signals (Einzelsprung). ) Relaisübertragung und (b) ist das Topologiediagramm der Signaltrennungspunkt-Relaisübertragung (Doppelsprung). Um den Entwurf und die Diskussion der folgenden Netzwerkanwendungsprotokolle zu erleichtern, werden die folgenden Definitionen vorgenommen:
(1) Alle Knoten können in zwei Kategorien unterteilt werden, nämlich LED-Straßenlaternenknoten (als LED-Knoten bezeichnet, z. B. a1, a2 ... an, b1, b2 ... bn) und Straßenlaternensteuerungsknoten (als LED-Knoten bezeichnet). als Kontrollknoten, z. B. a, b);
(2) Der Abstand zwischen benachbarten Knoten beträgt L und der Funksignalabdeckungsradius jedes Knotens ist größer oder gleich 2L.
(3) Entsprechend der relativen Position des Knotens kann der Knoten in einen Vorläuferknoten und einen Nachfolgeknoten unterteilt werden. Der Vorgängerknoten befindet sich in der Nähe des Controllers und der Nachfolgerknoten ist weit vom Controller entfernt. Beispielsweise ist a1 der Vorgängerknoten von a2 und a3 der Nachfolgerknoten von a2. Ebenso ist b2 der Vorläuferknoten von b4, b6 der Nachfolgeknoten von b4 und so weiter.

4) Zwischen dem Steuerknoten und dem LED-Knoten können die LED-Knoten untereinander kommunizieren, solange das drahtlose Signal abgedeckt werden kann. Es ist nicht erforderlich, eine Basisstation oder ein spezielles Routing-Koordinationsgerät einzurichten .
(5) Die eindeutige 32-Bit-ID-Nummer jedes Knotens besteht aus zwei Teilen, nämlich der Netzwerk-ID und der Knotenadresse (Nummer), die beide 16 Bit lang sind. Die Netzwerk-ID aller Knoten im selben Straßenlaternennetzwerk ist gleich; Ausgehend vom Controller-Knoten sind die Knotenadressen in aufsteigender Reihenfolge angeordnet.