Курсовой проект по дисциплине

«Системы и сети связи с подвижными объектами»

Радиосистема управления освещением

Часть 1.

Необходимо создать систему для организации сети дистанционного управления/мониторинга светодиодных светильников. Терминал пользователя должен обеспечивать:

  • ·        включение/выключение светильника
  • ·        установка дежурного освещения

·        плавная регулировка яркости любого из имеющегося в сети светильника/группы светильников

В обратном направлении подается:

  • ·        температура излучающей панели
  • ·        температура источника питания
  • ·        ток потребления лампы.

Основные требования к системе:

·        минимально возможная мощность излучения терминала

·        минимальный диапазон используемых частот.

 

Исходные данные к проекту

- Максимальное количество светильников в сети: до 100

- Радиус зоны обслуживания: 200 м

- Количество различных команд управления светом: не менее 5

- Модель предсказания потерь: в соответствии с рекомендациями МСЭ

- Тип местности: торговое/выставочное/складское помещение

- Вероятность ошибки на бит Pb: 1* 10-5

- Мощность излучения подвижной станции Ризл АС : < 0.1 Вт

- Диапазон частот, вид модуляции выбирается самостоятельно.

В данном КП проработана идея создания сети как целостной системы. Для примера возьмем систему освещения помещения для выставки автомобилей, в котором содержится 100 светильников, абсолютно автономных, способных выполнять функцию освещения без какого-либо радиоуправления. Разработаем дополнительную опцию к этой системе – сеть дистанционного управления/мониторинга светодиодными светильниками. Пользователь может изменять настройки освещения выбранных светильников с помощью Центрального Терминала, состоящего из определенного ПО, установленного на ПК. ПК содержит в себе радиомодуль, выполняющий функции точки доступа в этой сети. В составе системы имеются виды оборудования, такие как:  Центральный Терминал (ЦТ), через который происходит управление системой освещения; и приборы освещения – светильники, управляемые этим ЦТ.


Рис.1. Структурная схема системы освещения.

В качестве источника сообщений выступает ЦТ, передающий на Т команды управления светильником. Так же источником сообщений может служить Т в случае передачи на ЦТ пакета телеметрии.

Трафик в системе имеет небольшой объем, т.к. идет передача только сообщений, содержащих номера команд управления или пакеты телеметрических данных.

Функционирование сети.

Пользователь посредством специального ПО, установленного на ПК выбирает необходимые ему светильники и параметры их освещения. Пользователь может выбрать все светильники, группу светильников либо определенные устройства освещения. Тогда сообщения для Т, содержащие команды управления освещением будут иметь адресный, групповой или широковещательный характер. При доставке сообщений в передающемся пакете будет указываться тип адресации:

·        Если команда предназначена конкретному светильнику, то поле «Тип адресации» будет содержать значение «А» -  адресное сообщение. Это значит, что команда предназначена конкретному светильнику, а в поле «Адрес» будет содержаться ID этого терминала, (наименования и размеры полей более подробно расписаны в ч.2 КП).

·        Светильники объединены в определенные группы и в ПО содержатся сведения о каждой группе – ID всех светильников входящих в неё. В случае, если команда предназначена группе светильников, то поле «Тип адресации» будет содержать значение «G» - групповая адресация, а в поле «Адрес» будет содержаться адрес всей группы.

·        «B» - широковещательная – в случае, если сообщение адресовано всем терминалам, то поле «Адрес» будет отсутствовать, а в поле «Тип адресации» будет находиться значение «В».

 В ПО формируется сообщение, содержащее адрес, номер команды, которую выбрал пользователь для светильника.  Это сообщение необходимо передать выбранным терминалам. С ТД на выбранные Т отправляется уведомление о наличии команды для исполнения и запрос о готовности её принять. Т не все время находится в режиме ожидания команд.

Для обеспечения энергосбережения необходимо минимизировать время «активности» терминалов. Терминал основную часть времени проводит в неактивном «спящем режиме». Это режим, в котором для экономии электроэнергии отключено питание приемо/передающего тракта терминала. Через определенные промежутки времени, которые назначила ТД, Т включает приемо/передающий тракт - переходит в режим ожидания команд от ТД. Если за то время, пока Т находился в спящем режиме, ему была направлена команда, ТД уведомит Т о наличии команды для передачи и запрос о готовности принять команду управления. При получении положительного ответа от Т о готовности принять команду, сообщение, содержащее команды управления   передается на выбранные Т. Если это сообщение содержало команду изменения параметров освещения, Т исполняет команду и отправляет ТД уведомление об исполнении команды и Т переходит в «спящий режим». Если же это была команда запроса пакета телеметрии, тогда Т передает ТД сообщение, содержащее телеметрические данные и ждет от ТД уведомления о доставке пакета телеметрии, после чего так же переходит в «спящий режим». Для непосредственного мониторинга за электропотреблением системы, каждый Т должен самостоятельно отправлять свои телеметрические данные на ЦТ с интервалом времени, заданным пользователем.

Функциональная схема Светильника:


Рис.2. Функциональная схема светильника.

  1.      РМ – радиомодуль – для осуществления беспроводной приема/передачи данных от Т к ТД
  2.      ИП – источник питания – регулирует подаваемое напряжение на светодиод, изменяя его яркость.
  3.     МУ – модуль управления светильником – устройство обработки информации. Наличие модуля управления в Т необходимо для реализации сценария взаимодействия Т и ТД. В данном модуле прописан сценарий взаимодействия Т и ТД. В МУ находится информационная подситема для хранения данных о светильнике, таких как ID светильника, список номеров возможных команд от ЦТ, принадлежность этого светильника к какой либо группе.
  4.      С – светодиод
  5.    Телеметрический датчик – датчики температуры излучающей панели, источника питания и ток потребления лампы.

Функциональная схема ЦТ:


Рисунок 3. Функциональная схема Центрального Терминала

  1.      Для обеспечения беспроводной связи ТД и Т, в ЦТ присутствует радиомодуль (РМ), выполняющий функции ТД. 
  2. ПП - программа пользователя. Графическое отображение сведений о светильниках, и средство управления системой пользователем.
  3.      Для реализации взаимодействия  ТД и Т необходим сценарий, которому будет следовать ТД в различных ситуациях. Этот сценарий будет расположен в модуле управления. Так же в МУ присутствует информационная система, в которой хранятся различные журналы с данными. ИС  содержит:

 - ID T.  Журнал идентификаторов всех Т, которые могут управляться дистанционно. Наличие данного журнала необходимо с целью адресной и групповой доставки сообщений.

- Память данных. Здесь хранится журнал данных телеметрии, которая передается от Т к  ТД. (температура излучающей панели и источника питания, ток потребления лампы и ID Т). Данный журнал может вместить в себя данные со 100 терминалов за определенный промежуток времени, выбранный пользователем.



  1. Бакке А.В. "Лекции по курсу ССПО".
  2. http://omoled.ru/publications/view/430  КП "Радиосистема управления освещением". Часть 1. Белова Т.
  3. http://omoled.ru/publications/view/319  КП “Радиосистема управления освещением” Часть 1 (Доработанная)
  4. http://omoled.ru/publications/view/314  Радиосистема управления освещением. Часть 1. Доработанная.
  5. http://omoled.ru/publications/view/297  Тема 5. Радиосистема управления освещением. Доработанная .Часть 1.