基于无线传感器的交通灯的远程控制

引 言

道路交通信号灯是交通管理中一种比较重要的工具，有时会由于人为或环境等因素，导致交通信号灯出现故障。考虑到交通信号灯的特殊性，应尽快修好。但故障通常通过执勤交警在日常站岗巡逻过程中发现或热心市民通过报警等方式告知，还需要相关部门人员首先通知交通设施部门，然后再安排维修人员维修，不仅浪费时间，还无法获得确定的信息，因此在无形中拉长了维修时间。本文使用无线传感器网络在交通信号灯处采集其故障信息，通过DSP 处理器将所收集的信号发送至无线通信接口，最终送至上位机。

1 系统概述

无线传感器网络中融入了传感器技术、嵌入式技术、无 线通信网络技术等，可通过不同类型的集成化微型传感器共 同监察、感知和采集不同情形下的数据，通过自组织多跳的网 络方式发送到用户终端，帮助人们探索未知事物。且无线传感 器网络加强了人们捕捉信息的能力，能够把客观世界的物理信 息同传输网络紧密结合起来，其结构由分布在监控区域内的 大量传感器节点、通信网络、汇任务管理节点结合而成。传感 器节点使用能量有限的电池供电。利用传感器节点能够获取大 量外界信息，通过传感器节点将勘察到的信息通过其他传感器 节点逐跳传送，经多跳后路由到汇聚节点，经过卫星或互联网 发送至任务管理节点，如图 1 所示。

2 硬件设计

无线节点的硬件结构框图如图 2 所示，主要包括数据采 集模块、数据处理模块、无线收发模块。传感器节点收集到 交通灯故障信号时，经信号处理器 DSP 分析处理后，将以上 数据通过无线通讯模块发送至无线终端模块，并在上层界面 中展示。

2.1 数据采集模块

无线传感器网络除了可以完成特定的环境数据采集功能， 还具备存储和简单的处理功能，不仅可将数据转发给汇聚节 点、终端节点，还能够作为路由使用，将远离汇聚节点的采集 节点采集的数据转发给汇聚节点。汇聚节点由网络通信模块、 数据处理模块、能源管理模块构成，对比终端节点，汇聚节点 缺少传感器数据采集模块，当传感器节点捕捉到交通灯故障 信息时，将捕捉到的数据传给网关节点，网关节点汇集节点传 送来的监视范围内的数据，并通过传输介质即移动通信网络将 监测到的数据传到数据管理中心与 DSP 处理器。

2.2 数据处理模块

DSP 是一种专门实现信号处理算法的微处理器芯片。 DSP 具有实时处理的特点，能够在短时间内完成处理并输出 结果，对外界事件迅速做出反应。处理器必须配置完整的辅 助器件才能正常工作，当用于分析处理的外部接口电路 FPGA 作为 DSP 辅助接口时，终端节点将图像数据发送到 DSP 处理器，通过无线通讯接口将数据传到上位机接口，并最终在界面 中显示出来。

2.3 供电模块

无线传感器节点由电量有限的电池供电，资源匮乏，导致 传感器网络的能量资源、计算能力、存储能力受到限制。而 勘察数据一般随机散布在整个网络的覆盖范围内，搜集和分 析数据使得节点之间的通信需花费大量能量。由于低功耗高 性能无线传感器网络节点应用于实时性要求高的场所，所以提 供了供电模块，避免节点因能耗降低而影响信号收集的实时性。

3 软件设计

上位机软件可以在 PC 机上完成对传感节点的控制与传感 器节点间的通讯。采用 VC++ 环境对上位机进行编译。上位 机界面软件通过串口与簇头节点结合，使无线传感器网络将上 位机界面软件的控制命令传递到相应的传感器节点，再把传 感节点的数据传送到上位机界面软件。

4 结 语

本文利用无线传感网络收集数据，经过 DSP 处理数据后， 将数据通过无线通信的方式上传到上位机界面，能够更快地 对故障交通灯做出处理，节约了出现故障到发现故障的时间， 降低了故障带来的影响。