开发研究
王彰云
IKRTV
(广西工业职业技术学院，广西南宁530001)
摘要：提出采用ZigBee-WiFi无线数据采集技术，由ZigBee协调器对ZigBee路灯终端进彳亍组网，接收路灯终端采集的数据，然后通过WiFi模块把数据发送给上位机，实现对路灯环境有效监测。 关键词：ZigBee；WiFi；数据采集
0前言
随着“工业4.0”和“中国制造2025”的提出，全球的科技工作者都在致力于制造业由自动化向智能化方向的转变。其中，数据的传输与控制是智能化系统必不可少的一部分。然而在当今的路灯控制领域，路灯环境参数大多采用有线的方式进行传输，这些传输线路将影响城市的美观、布线的成本，同时线路的维护也需要花费大量的时间和精力，并且不利于远程控制。针对上述的诸多问题，本文提出一种基于ZigBee-WiFi技术的无线数据采集与控制系统的方案。因为ZigBee技术功耗低、成本低，能实现双向无线传输， 并且组网简单、信号安全可靠、网络容量大。通过ZigBee 路灯终端对人流量、道路光照亮度、路灯的电流电压等参数进行采集撚后通过WiFi通信方式，将数据上传到上位机，也可以通过手机客户端对设备数据进行实时监控，增加了路灯监控的灵活性。处理器选择CC2530芯片和ESP8266芯片。
1监测系统的设计
基金项目：广西高校中青年教师基础能力提升项目"基于物联
网技术的智能路灯监控系统研究”(2017KYU76)o
作者简介：王彰云(1976-)，湖南邵阳人，硕士，副教授，研究方向：电气自动化。
(1)当变速器DS不配取力器Q时，变速器一轴输入动
力，通过双中间轴受力，变速器法兰盘输出动力。上下中间轴齿轮对一轴齿轮的径向力为大小相等，方向相反。因此一
轴轴承理论上不承受径向力m。该变速器所有齿轮均为直齿渐开线齿轮，无轴向力。因此一轴球轴承既不承受径向力 也不承受轴向力，轴承的强度足够，不会有轴承失效的问题。
(2)当变速器DS配取力器Q后，取力器从下中间轴齿轮上取力。试验进行时，变速器相当于单中间轴受力，下中间轴上齿轮与一轴齿轮啮合时产生一对径向力，一轴轴承此时承受该径向力产生的径向载荷。
(3)该取力器输出扭矩400N•m，速比为1，此时输入轴输入扭矩400N・m，全部由下中间轴承受。变速器正常工作时一轴最大输入扭矩600N-m，上下中间轴各承受300N•m扭矩。因此，取力器工作时，一轴轴承承受的径向力远超过该球轴承正常工作时的载荷。
综上原因，导致该球轴承早期失效，且故障表现稳定。
监测系统是通过传感器完成对路灯环境参数的采集，然后将采集的相关参数通过ZigBee模块传输到监控终端，由于外网不能直接跟Zigbee通信，故采用WiFi作为中转，
将采集到的路灯环境参数经WiFi模块及无线网络上传给上位机，上位机对数据进行处理、存储、显示「現
图1监测系统原理图
2硬件电路设计
无线传感器模块中采用TI公司片上系统CC2530芯
片，该芯片功耗低、电路简单，并且芯片集成了〜2.4MHz DSSS的收发器和高性能的8051微处理器，能支持多种ZigBee协议。每一个路灯对应一个无线传感器，一条道路可能有多个无线传感器，它们之间可以通过ZigBee协议进行组网。
2.1无线传感器结构
每一个路灯杆安装一个无线传感器模块，作为智能路灯照明终端节点，包括人流量检测模块、声音检测模块、亮
3改进措施与实验验证
基于以上分析，采取以下解决措施：选用相同安装尺寸的圆柱滚子轴承代替原一轴深沟球轴承。圆柱滚子轴承相对于球轴承，在满足极限转速，且无轴向力的前提下径向力承载能力更大。
更改圆柱滚子轴承后，继续进行试验。试验持续进行
至结束(120h)后，该一轴轴承仍然运行良好，故障未出现。另持续关注售后市场，跟踪该轴承的实际使用效果，未见任何异常。轴承改进效果良好。
双中间轴变速器在配装取力器时，会对变速器的各方面产生较大的影响，工程师需要仔细幡，详细验证各轴承的受力情况，防止类似工程问题的出现。
参考文献：
[1]冯刚.双中间轴变速器受力分析[D].武汉：武汉理工大学,
1997:25-40.
(收稿日期：2019-08-26)
《湖北农机化》2019年第18期
开发研究
电子防丢器
度检测模块、电流电压检测模块、路灯驱动模块、显示模块、 按键以及天线⑶。
图2处理器及其模块
2.2 WiFi 模块的设计
WiFi 模块使用ESP8266，该芯片是一款高性能串口
WiFi 戦，磁郴J 、、仙脱快、通信协议简单、
操作简单等优点，并且该芯片内嵌TCP/IP 协议，傲購传 递更加方便。WiFi 模块可以直接与CC2530单片机进行串 口通信,CC2530单片机采境的相关皱，然后通
过串口把相关嫩据发送给WiFi 模块,WiFi 模块通过TCP/
盛德提银机
IP 协议与以太网进行通信；同时上位机也可以通过WiFi 模
引向器块把控制指令下发给路灯照明终端节点，对路灯进行监控。
图4路灯终端节点程序流程
图3 ESP8266芯片
3系统软件设计
系统的软件设计包括了路灯终端节点程序和ZigBee-
WiFi 程序。
3.1路灯终端节点程序
路灯终端节点程序主要完成路灯环境数据的采集。系 统上电后进行初始化，其次加入到协调器创建的ZigBee 网络，当监听到ZigBee 协调器指令系统时，按照原来设
定好的通信协议进行数据的采集和对路灯的控制。其流
程图如图4。
3.2 ZigBee-WiFi 程序设计
系统上电后，系统完成初始化，然后创建ZigBee 网络, 然后收集路灯终端节点采集的数据，再通过串口与WiFi 模
点子通
块进行数据转换,WiFi 模块收到数据后，将数据无线发送 到上位机。其流程图如图5所示。
图5 ZigBee-WiFi 程序流程
4结论
本文设计的基于ZigBee-WiFi 的路灯环境监测系统， 利用ZigBee 技术组网简单、安全性高、功耗低以及WiFi 技术传输速率高等优点，实现对路灯环境参数的自动采集
和磁传输，节约了畅安装成本。参考文献：
[1]梅志坚，马娅婕，肖凡男.基于ZigBee 和GPRS 的大气
污染监测系统设计⑴.武汉科技大学学报,2015,38(1)：
63-66.
⑵张俊涛，姜澜波，陈晓莉.基于无线传感网络的城市照明控
制系统[J].测控技术,2013,32(7):53-56.防辐射内裤
[3]孙海艳，陈伟，王娜.基于ZigBee 无线传感器网络的智能
照明系统设计与实现[J ].现代电子技术,2017,40(11)： 183-186.
（收稿日期= 2019-06-25）
《湖北农机化》2049年第48
期
