2024-01-23

Lámpara de control inteligente con método de iluminación de alto y bajo nivel.

El alumbrado público urbano utiliza cada vez más la tecnología de iluminación LED en lugar de la tecnología de iluminación tradicional, cuyo objetivo es reducir el consumo de electricidad. Debido a que el LED utiliza una fuente de alimentación CC de bajo voltaje, es fácil conectar circuitos de detección y control, lo que aporta comodidad a la gestión inteligente de la red de alumbrado público y un mayor ahorro de energía y reducción del consumo. Para la gestión y el control de la red de alumbrado público, se puede utilizar tecnología de comunicación por portador de energía, y el rápido desarrollo de la tecnología también puede hacer que la tecnología de comunicación inalámbrica de corto alcance sea superior a la tecnología de comunicación por portador de energía en cuanto a costo de aplicación, confiabilidad y velocidad de comunicación, tales como como tecnología de comunicación inalámbrica de corto alcance Zigbee. Este documento propone una solución que utiliza tecnología de comunicación inalámbrica de corto alcance para construir una red de sensores inalámbricos de farolas LED, que puede encender y atenuar cualquier luz, una o varias, o todas las luces de la red de farolas LED, y detectar el brillo luminoso y parámetros actuales, para realizar una gestión inteligente de la red de alumbrado público LED. Como red de sensores inalámbricos, su arquitectura debe contener cuatro niveles básicos: capa física y capa de enlace de datos, capa de red y capa de aplicación. La red de sensores inalámbricos de alumbrado público LED adopta el estándar IEEE 802.15.4 como estándar técnico de su capa física y capa de enlace de datos, la capa de red y la capa de aplicación están integradas, y los modos de comunicación de tres relés de salto único, salto doble y salto variable Se utilizan como base del protocolo de red. Este artículo se centra en la arquitectura de la red de sensores inalámbricos LED, basada en la topología de la red y la composición de los nodos de comunicación, analiza el formato del paquete de protocolos de la capa de red, el principio de funcionamiento del enrutamiento y el flujo de diseño de la comunicación de los nodos.

1. Sistema de red

El sistema de red de la red de sensores inalámbricos LED es la base del enrutamiento de la capa de red, incluida la composición de los nodos y la topología de la red.

1.1 Composición de los nodos de la red de sensores de alumbrado público LED

La red de alumbrado público LED consta de varias farolas espaciadas uniformemente, y cada alumbrado público LED es un nodo de comunicación de la red para construir una red de sensores inalámbricos. Como se muestra en la Figura 1, para construir la composición del nodo de farola LED de la red de sensores inalámbricos, además del circuito de la parte de iluminación, también hay circuitos adicionales como el muestreo de corriente del LED, la detección de luminancia del LED y el control PWM. de luminancia LED. Cada farola LED es a la vez un nodo sensor y un nodo de enrutamiento de red; Cada nodo contiene un microcontrolador (MCU, como cc2530), que tiene función de comunicación RF, que puede enviar y recibir señales; Cada nodo tiene un número de identificación único de 32 bits (bit). Mediante el uso de los estándares de protocolo IEEE 802.15.4 en la capa física y la capa MAC, combinados con el protocolo de la capa de red y la capa de aplicación, todos estos nodos se combinan orgánicamente para formar una red de sensores inalámbricos de farolas LED. Debido a que algunos protocolos de capa de red y capa de aplicación existentes, como Zigbee, RF4CE, etc., no son muy adecuados para aplicaciones de red de sensores de alumbrado público LED, es necesario rediseñar los protocolos de capa de red y capa de aplicación.

1.2 Topología de red

De acuerdo con la ley de distribución de las farolas LED, cada farola LED constituye una red de comunicación inalámbrica como un nodo de red, y su topología se muestra en la Figura 2. (a) es el diagrama de topología de la señal punto por punto (un solo salto ) transmisión por retransmisión, y (b) es el diagrama de topología de la transmisión por retransmisión del punto de separación de señales (doble salto). Para facilitar el diseño y la discusión de los siguientes protocolos de aplicación de red, se realizan las siguientes definiciones:
(1) Todos los nodos se pueden dividir en 2 categorías, es decir, nodos de farolas LED (denominados nodos LED, como a1 a2... an, b1, b2... bn) y nodos controladores de alumbrado público (denominados como nodos de control, como a, b);
(2) La distancia entre nodos adyacentes es L y el radio de cobertura de la señal inalámbrica de cada nodo es mayor o igual a 2L;
(3) Según la posición relativa del nodo, el nodo se puede dividir en nodo precursor y nodo sucesor. El nodo predecesor está cerca del controlador y el nodo sucesor está lejos del controlador. Por ejemplo, a1 es el nodo precursor de a2 y a3 es el nodo sucesor de a2. De manera similar, b2 es el nodo precursor de b4, b6 es el nodo sucesor de b4, y así sucesivamente.

4) Entre el nodo de control y el nodo LED, los nodos LED entre sí, siempre que la señal inalámbrica pueda cubrirse, pueden comunicarse entre sí, no es necesario configurar una estación base o un dispositivo de coordinación de enrutamiento especial. .
(5) El número de identificación único de 32 bits de cada nodo consta de dos partes, a saber, el ID de la red y la dirección (número) del nodo, ambos de 16 bits. El ID de red de todos los nodos de la misma red de farolas es el mismo; A partir del nodo del controlador, las direcciones de los nodos se organizan en orden ascendente.