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ZigBee蜂窩網絡智能交通控制系統無線通信方案
微波射頻網
摘要: 一、應用需求現代城市的發展,隨著城市車輛的增加,人、車、路三者關系的協調,已成為交通管理部門所面臨的...
Abstract:
Key words :

    一、應用需求

    現代城市的發展,隨著城市車輛的增加,人、車、路三者關系的協調,已成為交通管理部門所面臨的重要問題。城市交通控制系統" title="控制系統">控制系統是面向全市的交通數據監測、交通信號燈控制與交通誘導的計算機控制系統,它是現代城市交通監控系統中重要的組成部份,主要用于城市道路交通控制與管理,對提高城市道路的通行能力、緩和城市交通擁擠起著重要作用。

    城市道路的暢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內容。 城市道路交通控制主要是對交通信號的控制,道路交通信號燈是城市道路網中的主要控制設施。交通信號燈存在,它們就會或多或少地影響交通網絡的運行效率,因此信號燈必須以最優控制策略存在,以減小道路網絡中所有車輛的行程的時間,必須要有一個智能交通" title="智能交通">智能交通系統來達到城市道路的最大暢通。智能交通信號控制系統的管理模式就是集中管理,分級控制,充分利用現有通信和控制技術,按實際交通現狀先進行單個交叉路口的自適應協調,然后是主干線的協調控制,實現分布式協調的分級控制,最終達到區域控制的系統最優。

    二、Zigbee" title="Zigbee">Zigbee技術簡介

    zigbee是一種無線連接技術的商業化命名,該無線連接技術主要解決低成本、低功耗、低復雜度、低傳輸速率、近距離的設備聯網應用。

    ZigBee標準基于802.15.4協議棧而建立,具備了強大的設備聯網功能,它支持三種主要的自組織無線網絡類型,即星型結構、網狀結構(Mesh)和簇狀結構(Cluster tree),特別是網狀結構,具有很強的網絡健壯性和系統可靠性。

    星型網絡結構特點

    支持點對點、點對多點通信
    中心節點為ZIGBEE協調器,終端節點為ZIGBEE終端設備
    所有數據經過中心節點
    適合圓形分散、距離較近的傳感器聯網

    MESH網狀網絡結構特點

    系統采用多跳式路由通信
    網絡容量很大
    可以跨越很大的物理空間,適合距離較遠比較分散的結構

    MESH網狀網絡拓撲結構的網絡具有強大的功能,網絡的所有實體只有要通信范圍之內,都可以互相通信,如果沒有直接通路,還可以通過“多級跳”的方式來通信;該拓撲結構還可以組成極為復雜的網絡;除此之外,網絡還具備自組織、自愈功能。

    四、Zigbee技術特點

    通信可靠

    系統采用了CSMA-CA的碰撞避免機制,避免了發送數據時的競爭和沖突;采用完全確認的數據傳輸機制,保證信息傳輸的可靠性;

    網絡的自組織、自愈能力強

    zigbee的自組織功能:無需人工干預,網絡節點能感知其他節點的存在,并確定連接關系,組成結構化的網絡;

    zigbee自愈功能:增加、刪除或移動節點,節點發生故障等等,網絡都能夠自我修復無需人工干預,保證整個系統仍然能正常工作。

    成本低廉

    設備的復雜程度低,且Zigbee協議是免專利費的,這些可以有效地降低設備成本;Zigbee的工作頻段靈活,為免執照頻段的2.4GHz,就是沒有使用費的無線通信。

    網絡容量大

    一個ZigBee網絡可以容納最多254個從設備和一個主設備,一個區域內可以同時存在200多個ZigBee網絡。

    五、基于ZigBee技術的智能交通控制系統解決方案

    5.1 ZigBee無線太陽能交通信號控制系統

    新型的太陽能無線交通控制系統集結了交通管理、交通控制、綠色能源等全新的理念與技術,采用太陽能代替傳統的電能供電,通過交通燈柱頂端的太陽能電池板來進行聚集和儲存太陽能,然后通過zigbee主控制器向同一交通崗的各組交通燈發射控制信號,達到無線同步控制運行的效果。


    現有的紅綠燈控制系統在鋪設時其控制線路必須專門挖道布線,給整個交通調度帶來很大的不便。費用相應較高,日后的維護保養也十分不便。而傳統的有線方式面臨著布線困難,維護不易,成本較高等問題。

    采用ZIGBEE和太陽能結合的無線控制系統,無須挖路布設控制線路,各設備之間實現無線自動組網連接,既降低了系統安裝成本,更重要的是避免了傳統安裝方式對交通干擾所帶來的經濟損失。隨時可以施工。而且,也避免了由于城市快速發展,道路拓展等變化對原有預埋管線的干擾。由于系統沒有控制線路,避免了惡意破壞,大大減少了維護成本。

    5.2 ZigBee無線交通信號遠程控制系統

    智能交通信號控制系統的管理模式就是集中管理,分級控制,充分利用現有設施,按實際交通現狀先進行單個交叉路口的自適應協調,然后是主干線的協調控制,實現分布式協調的分級控制,最終達到區域控制的系統最優。交警指揮調度系統可與交通信號自動控制系統集成,實時采集路口的車輛的流量;在GIS地圖顯示各路口的交通狀況、紅綠燈狀態等相關交通信息;根據實際需要修改、配置道口機的參數,對信號自動控制系統道口機實現遠程控制。

    基于ZIGBEE無線網絡平臺的智能紅綠燈控制系統,系統具有以下幾個特點:

    無須挖路布設控制線路,各設備之間實現無線自動組網連接,既降低了系統安裝成本,更重要的是避免了傳統安裝方式對交通干擾所帶來的經濟損失。隨時可以施工。而且,也避免了由于城市快速發展,道路拓展等變化對原有預埋管線的干擾。由于系統沒有地面控制箱和控制線路,避免了惡意破壞,大大減少了維護成本;

    由于系統沒有地面控制箱和控制線路,避免了惡意破壞;而且,整個控制系統的各個模塊具有高集成度,高可靠性和低功耗,低成本,體積小等優點,維護保養十分方便,只需更換相應節點即可,避免了傳統控制線路本身帶來許多麻煩,從而大大減少了設備購置成本,建設安裝成本和系統維護成本;

    卓越的物理性能,整個網絡所使用的無線頻率是國際通用的免費頻段(2.4-2.48Ghz ISM), 傳輸的方式是抗干擾能力強的直序擴頻方式(DSSS),特別適合在干擾較大的環境中使用;

    網絡的自組織、自愈能力強,zigbee的自組織功能:無需人工干預,網絡節點能夠感知其他節點的存在,并確定連接關系,組成結構化的網絡;zigbee自愈功能:增加或者刪除一個節點,節點位置發生變動,節點發生故障等等,網絡都能夠自我修復,并對網絡拓撲結構進行相應地調整,無需人工干預,保證整個系統仍然能正常工作。

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