ZigBee蜂窩網絡智能交通控制系統無線通信方案
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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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