随着我国科学技术的快速发展，人们生活水平的不断提高，对城市基建要求也在不断提高，其中城市基础设施中的重要组成部分——城市路灯照明系统，受到越来越多的关注。伴随着城市建设，各种照明设备的不断增加，照明设备管理压力越来越大，旧有人工控制和维护的方式，已经不再适用，因此基于物联网的照明监控系统是当前实现智能化控制、且环保节能的有效措施。
1系统结构设计
本系统通过在每个照明设备嵌入一个无线通信模块，组成无线通信网络，控制中心接收照明设备的状态并给其下达相关控制指令;协调器采用ZigBee技术与建筑的所有照明设备通信，采用GSM与控制中心通信，根据控制中心的指令或时间和日照亮度对照明设备发出控制命令，自动调节整个建筑的功率平衡;控制中心由服务器、大屏显示、中央控制系统等组成，通过操作中央控制系统，可以多角度观察和实时控制每个照明设备;移动通信终端也能远程通过控制中心对照明设备进行遥测和控制，控制系统结构如图1所示。
2照明控制模块
照明控制模块主要由节点STM32主控系统进行控制，该模块结构如图2所示。无线通信模块作为网络通信节点，热释电和光照传感器用于检测人体信号和光线亮度。继电器用于控制照明设备。电源模块是供给整个节点测控系统的，为了保证各个模块的的正常工作，此电源模块设置了四路输出，分别为+12V、+5V、+3.3V、+2.8V。12V为红外热释电传感模块供电，+5V为继电器控制模块供电，+3.3V为STM32控制系统供电，+2.8V为CC2430模块供电。信号采集模块则分为亮度信号采集和人体信号采集两部分。亮度信号采集采用常用的光敏电阻，传感器装置可以不断检测周围环境的光线明暗程度，其价格低廉，实用性高，灵敏度较强，信号经过LM324进行比较，最后输出一个TTL电平，用于单片机的IO口检测控制。人体信号采集采用热释电红外传感器，探测到某个区域有人移动时，把相应信号传送至处理器。控制模块是照明设备测控器的执行机构，是实现电灯的全控制和关闭的执行部分。该控制模块主要用来采集、管理和控制建筑照明设备状况。节点层是收发命令的中间过程。当终端发来控制管理命令信息，节点层收到命令后进行判断处理，最后给节点主控制器STM32来控制照明设备。照明设备经过STM32反馈给CC2430，将信息信号采用无线方式发送出去，终端层收到发来的信息进行解析，最终在显示屏显示出所有信息。
3传输单元模块
传输单元模块是照明设备测控系统的核心部分，是无线传感器的终端网络节点，主要用于控制照明设备的工作状态。终端层用于检测照明设备的状态，如通断、光强、节点网络地址等。传输单元主要包括：ARM9控制器、网络协调器、路由器等，传输单元结构图如图3所示：网络通信采用ZigBee+GSM混合网络，限于ZigBee无线网及时采用扩展天线传输距离也只有200m，要覆盖整个城市的WSN难以实现。采用中继路由的方式成本过高且可靠性无法保证制。该系统采用由ZigBee构建的WSN控制照明设备作为子网，可覆盖几个至十几个街区。整个城市照明系统由若干子网组成，系统中央控制中心采用GSM网络与子网完成数据传输。
4系统软件设计
系统软件主要由传输单元模块、控制单元模块以及PC端应用软件模块组成。PC端应用软件模块主要由通信软件和控制管理部分组成。两者采用数据库实时通信。通信软件通过GSM网络对WSN控制照明设备进行控制。
4.1STM32控制软件设计
STM32控制器的作用主要是等待无线节点发送的数据，当STM32接收到无线节点发送的数据时，产生串口接收中断，在中断行数中判断是否为该STM32的设备号，从而决定是否接收数据命令;当数据命令接收完成后执行对照明设备的控制。其流程图如图4所示。
4.2传输单元模块设计
ARM网关采用ARM9-S3C2440处理器外接GSM短信猫，以便与电脑客服端软件实现数据通信;协调器(CC2430)与各个无线节点(CC2430)实现数据信息的传递。协调器是该模块的中心控制平台，主要用于组建网络，接收到网络节点发送的数据后，对数据进行分析处理，然后并发送对应的控制信号。网络协调器软件流程图如图5所示。
4.3PC端应用软件设计
PC客服端软件采用C#语言基于VS2005设计实现，通过SQLServer数据库实现数据上下传递信息的方式访问传递，通过短信猫实现数据的发送接收。客服端软件主要包括数据库设计、数据访问层设计;客服端软件的窗体表示层主要包括有登陆页面、主窗体页面、设备数据、照明控制、维护管理、系统设置等。
5结论
该系统主要采用ZigBee技术组建WSN控制照明设备子网，采用GSM网络与系统中央控制中心数据通信。构建了城市智能照明控制系统。实现了对城市的照明设备集中统一智能化的管理。采用该控制系统，降低了安装成本与难度系统，同时也便于迁移。另外采用该系统可将照明设备分类管理，并能根据环境变化实时智能调节光照强度，做到节能环保。
《照明协调控制系统设计》来源：《电子世界》，作者：李华
