ZigBee蜂窝网络智能交通控制系统无线通信方案

2011-04-07 22:20:31来源: 微波射频网

    一、应用需求

    现代城市的发展,随着城市车辆的增加,人、车、路三者关系的协调,已成为交通管理部门所面临的重要问题。城市交通控制系统是面向全市的交通数据监测、交通信号灯控制与交通诱导的计算机控制系统,它是现代城市交通监控系统中重要的组成部份,主要用于城市道路交通控制与管理,对提高城市道路的通行能力、缓和城市交通拥挤起着重要作用。

    城市道路的畅通采用有效的控制措施,最大限度地提高道路的使用效率是城市道路交通控制的重要内容。 城市道路交通控制主要是对交通信号的控制,道路交通信号灯是城市道路网中的主要控制设施。交通信号灯存在,它们就会或多或少地影响交通网络的运行效率,因此信号灯必须以最优控制策略存在,以减小道路网络中所有车辆的行程的时间,必须要有一个智能交通系统来达到城市道路的最大畅通。智能交通信号控制系统的管理模式就是集中管理,分级控制,充分利用现有通信和控制技术,按实际交通现状先进行单个交叉路口的自适应协调,然后是主干线的协调控制,实现分布式协调的分级控制,最终达到区域控制的系统最优。

    二、Zigbee技术简介

    zigbee是一种无线连接技术的商业化命名,该无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用。

    ZigBee标准基于802.15.4协议栈而建立,具备了强大的设备联网功能,它支持三种主要的自组织无线网络类型,即星型结构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree),特别是网状结构,具有很强的网络健壮性和系统可靠性。

    星型网络结构特点

    支持点对点、点对多点通信
    中心节点为ZIGBEE协调器,终端节点为ZIGBEE终端设备
    所有数据经过中心节点
    适合圆形分散、距离较近的传感器联网


    MESH网状网络结构特点

    系统采用多跳式路由通信
    网络容量很大
    可以跨越很大的物理空间,适合距离较远比较分散的结构


    MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能,网络的所有实体只有要通信范围之内,都可以互相通信,如果没有直接通路,还可以通过“多级跳”的方式来通信;该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络;除此之外,网络还具备自组织、自愈功能。

 

    四、Zigbee技术特点

    通信可靠

    系统采用了CSMA-CA的碰撞避免机制,避免了发送数据时的竞争和冲突;采用完全确认的数据传输机制,保证信息传输的可靠性;

    网络的自组织、自愈能力强

    zigbee的自组织功能:无需人工干预,网络节点能感知其他节点的存在,并确定连接关系,组成结构化的网络;

    zigbee自愈功能:增加、删除或移动节点,节点发生故障等等,网络都能够自我修复无需人工干预,保证整个系统仍然能正常工作。

    成本低廉

    设备的复杂程度低,且Zigbee协议是免专利费的,这些可以有效地降低设备成本;Zigbee的工作频段灵活,为免执照频段的2.4GHz,就是没有使用费的无线通信。

    网络容量大

    一个ZigBee网络可以容纳最多254个从设备和一个主设备,一个区域内可以同时存在200多个ZigBee网络。

    五、基于ZigBee技术的智能交通控制系统解决方案

    5.1 ZigBee无线太阳能交通信号控制系统

    新型的太阳能无线交通控制系统集结了交通管理、交通控制、绿色能源等全新的理念与技术,采用太阳能代替传统的电能供电,通过交通灯柱顶端的太阳能电池板来进行聚集和储存太阳能,然后通过zigbee主控制器向同一交通岗的各组交通灯发射控制信号,达到无线同步控制运行的效果。


    现有的红绿灯控制系统在铺设时其控制线路必须专门挖道布线,给整个交通调度带来很大的不便。费用相应较高,日后的维护保养也十分不便。而传统的有线方式面临着布线困难,维护不易,成本较高等问题。

    采用ZIGBEE和太阳能结合的无线控制系统,无须挖路布设控制线路,各设备之间实现无线自动组网连接,既降低了系统安装成本,更重要的是避免了传统安装方式对交通干扰所带来的经济损失。随时可以施工。而且,也避免了由于城市快速发展,道路拓展等变化对原有预埋管线的干扰。由于系统没有控制线路,避免了恶意破坏,大大减少了维护成本。


    5.2 ZigBee无线交通信号远程控制系统

    智能交通信号控制系统的管理模式就是集中管理,分级控制,充分利用现有设施,按实际交通现状先进行单个交叉路口的自适应协调,然后是主干线的协调控制,实现分布式协调的分级控制,最终达到区域控制的系统最优。交警指挥调度系统可与交通信号自动控制系统集成,实时采集路口的车辆的流量;在GIS地图显示各路口的交通状况、红绿灯状态等相关交通信息;根据实际需要修改、配置道口机的参数,对信号自动控制系统道口机实现远程控制。


    基于ZIGBEE无线网络平台的智能红绿灯控制系统,系统具有以下几个特点:

    无须挖路布设控制线路,各设备之间实现无线自动组网连接,既降低了系统安装成本,更重要的是避免了传统安装方式对交通干扰所带来的经济损失。随时可以施工。而且,也避免了由于城市快速发展,道路拓展等变化对原有预埋管线的干扰。由于系统没有地面控制箱和控制线路,避免了恶意破坏,大大减少了维护成本;

    由于系统没有地面控制箱和控制线路,避免了恶意破坏;而且,整个控制系统的各个模块具有高集成度,高可靠性和低功耗,低成本,体积小等优点,维护保养十分方便,只需更换相应节点即可,避免了传统控制线路本身带来许多麻烦,从而大大减少了设备购置成本,建设安装成本和系统维护成本;

    卓越的物理性能,整个网络所使用的无线频率是国际通用的免费频段(2.4-2.48Ghz ISM), 传输的方式是抗干扰能力强的直序扩频方式(DSSS),特别适合在干扰较大的环境中使用;

    网络的自组织、自愈能力强,zigbee的自组织功能:无需人工干预,网络节点能够感知其他节点的存在,并确定连接关系,组成结构化的网络;zigbee自愈功能:增加或者删除一个节点,节点位置发生变动,节点发生故障等等,网络都能够自我修复,并对网络拓扑结构进行相应地调整,无需人工干预,保证整个系统仍然能正常工作。

关键字:ZigBee  蜂窝网络  智能交通  控制系统

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0407/article_5258.html
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