2024-01-23

Интеллектуальная контрольная лампа с режимом отключения высокого и низкого уровня освещения.

В городском дорожном освещении все чаще используются светодиодные технологии освещения вместо традиционных технологий освещения, целью которых является снижение потребления электроэнергии. Поскольку светодиод использует низковольтный источник питания постоянного тока, к нему легко подключить схемы обнаружения и управления, что обеспечивает удобство интеллектуального управления сетью уличных фонарей и дополнительную экономию энергии и снижение потребления. Для управления и контроля сети уличных фонарей можно использовать технологию связи с носителем энергии, а быстрое развитие технологии также может сделать технологию беспроводной связи ближнего действия превосходящей технологию связи с носителем энергии по стоимости применения, надежности и скорости связи, например, технология беспроводной связи ближнего действия Zigbee. В этом документе предлагается решение, использующее технологию беспроводной связи ближнего действия для создания беспроводной сенсорной сети светодиодных уличных фонарей, которая может включать и затемнять любой одиночный или несколько источников света или все огни в сети светодиодных уличных фонарей, а также определять яркость света и параметры тока, чтобы реализовать интеллектуальное управление сетью светодиодных уличных фонарей. Архитектура беспроводной сенсорной сети должна содержать четыре основных уровня: физический уровень и уровень канала передачи данных, сетевой уровень и прикладной уровень. Сеть беспроводных датчиков светодиодного уличного освещения принимает стандарт IEEE 802.15.4 в качестве технического стандарта физического уровня и уровня канала передачи данных, сетевой уровень и прикладной уровень интегрированы вместе, а в качестве основы сетевого протокола используются режимы связи с одним прыжком, двойным прыжком и тремя релейными интервалами с переменным прыжком. В этом документе основное внимание уделяется архитектуре беспроводной сенсорной сети LED, основанной на топологии сети и составе узлов связи, обсуждается формат пакета протоколов сетевого уровня, принцип работы маршрутизации и поток проектирования узловой связи.

1. Сетевая система

Сетевая система беспроводной сенсорной сети LED является основой маршрутизации сетевого уровня, включая состав узлов и топологию сети.

1.1 Состав узлов сенсорной сети светодиодных уличных фонарей

Сеть светодиодных уличных фонарей состоит из нескольких равномерно расположенных уличных фонарей, и каждый светодиодный уличный фонарь является узлом связи сети для построения сети беспроводных датчиков. Как показано на рисунке 1, для построения состава беспроводной сенсорной сети узла светодиодного уличного фонаря, помимо схемы осветительной части, существуют также дополнительные схемы, такие как выборка тока светодиодов, обнаружение яркости светодиодов и ШИМ-управление яркостью светодиодов. Каждый светодиодный уличный фонарь является одновременно сенсорным узлом и узлом сетевой маршрутизации; Каждый узел содержит микроконтроллер (MCU, например cc2530), который имеет функцию радиочастотной связи и может как отправлять, так и принимать сигналы; Каждый узел имеет 32-битный (битный) уникальный идентификационный номер. Благодаря использованию стандартов протокола IEEE 802.15.4 на физическом уровне и уровне MAC в сочетании с протоколом сетевого уровня и прикладного уровня все эти узлы органично объединяются вместе, образуя беспроводную сенсорную сеть светодиодных уличных фонарей. Поскольку некоторые существующие протоколы сетевого уровня и уровня приложений, такие как Zigbee, RF4CE и т. д., не очень подходят для сетевых приложений светодиодных датчиков уличного освещения, необходимо перепроектировать протоколы сетевого уровня и уровня приложений.

1.2 Топология сети

В соответствии с законом распределения светодиодных уличных фонарей каждый светодиодный уличный фонарь представляет собой сеть беспроводной связи как сетевой узел, а его топология показана на рисунке 2. (а) представляет собой топологическую схему поточечной (одинарной) релейной передачи сигнала, и (б) представляет собой топологическую диаграмму ретрансляционной передачи с точкой разделения сигнала (двойной переход). Чтобы облегчить разработку и обсуждение следующих протоколов сетевых приложений, даны следующие определения:
(1) Все узлы можно разделить на 2 категории, то есть узлы светодиодных уличных фонарей (называемые узлами светодиодов, например a1 a2... an, b1, b2... bn) и узлы контроллера уличного освещения (называемые узлами управления, например a, b);
(2) Расстояние между соседними узлами равно L, а радиус покрытия беспроводного сигнала каждого узла больше или равен 2L;
(3) В зависимости от относительного положения узла узел можно разделить на узел-предшественник и узел-преемник. Узел-предшественник находится рядом с контроллером, а узел-преемник находится далеко от контроллера. Например, a1 является узлом-предшественником a2, а a3 — узлом-преемником a2. Аналогично, b2 является узлом-предшественником b4, b6 является узлом-преемником b4 и так далее.

4) Между узлом управления и узлом светодиодов, узлы светодиодов между собой, пока может быть покрыт беспроводной сигнал, могут взаимодействовать друг с другом, нет необходимости устанавливать базовую станцию или специальное устройство координации маршрутизации.
(5) 32-битный уникальный идентификационный номер каждого узла состоит из двух частей, а именно идентификатора сети и адреса (номера) узла, обе из которых являются 16-битными. Сетевой идентификатор всех узлов в одной сети уличных фонарей одинаков; Начиная с узла контроллера, адреса узлов располагаются в порядке возрастания.