基于物联网的智能路灯系统

必要的工具和机器

面包板，170 针

应用和在线服务

	Arduino IDE
	ThingSpeak API

关于这个项目

问题定义

正如前面所说，在许多城市中都看到路灯是一个城市的巨额开支之一。花费的成本是巨大的，所有的钠蒸气灯都消耗更多的功率。花在路灯上的费用可用于国家的其他发展。目前使用手动系统，其中灯将被打开/关闭，即灯将在晚上打开并在晚上关闭早上。因此，在开/关之间存在大量能量浪费。这是转向自动系统的主要原因之一，因为电力浪费更少，从而节省了大量金钱开支。除此之外，现有系统的其他缺点描述如下。

现有系统的缺点

• 手动关闭/打开路灯
• 更多的能源消耗
• 费用高
• 更多的人力

现在转向使用光传感器自动化的建议系统，不仅可以节省能源和确保安全，我们还可以看到以下更多优势。

拟议系统的优点

• 路灯自动切换
• 降低维护成本
• 减少二氧化碳排放
• 减少光污染
• 无线通讯
• 节能
• 减少人力

A.LDR 输入

光敏电阻 (LDR) 也称为 光敏电阻 是一种电阻系数是电磁辐射的函数的设备。因此，它们是类似于人眼的光敏设备。它们也被称为光电导体、导电电池或简称为光电管。它们由具有高电阻的半导体材料组成。 LDR 根据光导原理工作。光导率是一种光学现象，当光被材料实际吸收时，材料的电导率会降低。然而，当光线照射到 LDR 时，它的电阻下降，电流流入第一个晶体管的基极，然后流入第二个晶体管。可以调高或调低预设电阻来增加或减少电阻，这样可以使电路更灵敏或更灵敏。 LDR 向 Arduino 发送响应。

B.IR 传感器

红外传感器是一种电子仪器，用于通过发射和/或检测红外辐射来感知周围环境的某些特征。它还能够测量物体的热量并检测运动。人眼看不到红外线。在电磁光谱中，红外辐射是波长比可见光波长长但比微波短的区域。红外区域的范围大约为 0.75 至 1000 微米。 IR（红外线）传感器检测红外线。红外光转化为电流，并由电压或电流检测器检测。 IR Sensorsends response to arduino.

C. LED

发光二极管 (LED) 是一种结型二极管，在激活时会发光。当我们在其引线上施加电压时，电子能够与 LED 内的空穴复合，以光子的形式释放能量，从而发出光。因此，它是一种双引线半导体光源。

发光二极管代表我们的照明系统，它发出的光量与环境中的光量直接相关，即当外界光线小于 LED 发出的光强度时，反之亦然。

D. ESP8266

ESP8266 是乐鑫开发的支持 Wi-Fi 的片上系统 (SoC) 模块。主要用于IoT（物联网）嵌入式应用的开发。

ESP8266 具有以下功能

• 2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n，支持 WPA/WPA2)
• 通用输入/输出（16 个 GPIO）
• 集成电路间 (I²C) 串行通信协议
• 模数转换（10 位 ADC）
• 串行外设接口 (SPI) 串行通信协议
• I²S（IC 间声音）与 DMA（直接内存访问）接口（与 GPIO 共享引脚）
• UART（在专用引脚上，加上可以在 GPIO2 上启用仅传输的 UART）
• 脉宽调制 (PWM)

它采用基于 Tensilica Xtensa L106 的 32 位 RISC CPU，运行频率为 80 MHz（或超频至 160 MHz）。它具有 64 KB 引导 ROM、64 KB 指令 RAM 和 96 KB 数据 RAM。可以通过SPI访问外部闪存。

ESP8266 模块是低成本的独立无线收发器，可用于端点物联网开发。

与 ESP8266 模块通信，微控制器需要使用一组 AT 命令。微控制器使用指定波特率的UART与ESP8266-01模块通信。

有许多第三方制造商基于该芯片生产不同的模块。因此，该模块具有不同的引脚可用性选项，例如：

• ESP-01 带有 8 个引脚（2 个 GPIO 引脚）——PCB 走线天线。 （如上图所示）
• ESP-02 带有 8 个引脚（3 个 GPIO 引脚）——U-FL 天线连接器。
• ESP-03 带有 14 个引脚，（7 个 GPIO 引脚）– 陶瓷天线。
• ESP-04 带有 14 个引脚，（7 个 GPIO 引脚）——没有蚂蚁。

等

例如，下图显示了 ESP-01 模块引脚。

ESP8266-01 模块管脚说明

3V3 :- 3.3 V 电源引脚。

地 :- 接地引脚。

RST :- 低电平有效复位引脚。

中文 :- 高电平有效使能引脚。

发送 :- UART的串行发送引脚。

接收 :- UART的串行接收引脚。

代码

• 物联网智能灯
• 代码第 2 部分

物联网智能灯Arduino

int smooth;int LDR;int threshold =40;//太阳的强度int亮度 =0;int ledState =0;int sensor1 =11;int sensor2 =8;int sensor3 =9;int led1=5;int led =6;int led2=2;int carPresent =0;int carPresent1 =0;float beta =0.65;void setup() { // 把你的设置代码放在这里，运行一次：Serial.begin(115200); pinMode（传感器1，输入）； pinMode（传感器2，输入）； pinMode(sensor3, INPUT); pinMode（led，输出）； pinMode（led1，输出）； pinMode(led2,OUTPUT);}void loop() { smooth =smooth - (beta * (smooth - analogRead(A0)));延迟（1）； LDR =round(((float)smooth / 1023) * 100);如果（LDR <=40）亮度=0； else { 亮度 =地图（LDR, 40, 100, 0, 255）; } checkSensors();如果（carPresent ==1）{ ledState =1;数字写入（led，高）；数字写入（led1，高）；模拟写入（LED，亮度）；模拟写入（led1，亮度）； } else if (carPresent ==0) { ledState =0;数字写入（led，高）； //digitalWrite(led1,HIGH);模拟写入（led，ledState）； //analogWrite(led1,ledState);如果（carPresent1 ==1）{ ledState =1; if(ledState ==1) {analogWrite(led1,brightness);模拟写入（led2，亮度）； } } else if (carPresent1 ==0) { ledState =0;数字写入（led1，高）；数字写入（led2，高）；模拟写入（led1，ledState）；模拟写入（led2，ledState）； } } String data =(String)ledState+","+(String)brightness+";";Serial.print(data); // Serial.print(digitalRead(sensor1));// Serial.print("\t");// Serial.print(digitalRead(sensor2));// Serial.print("\t");// Serial.print(ledState);// Serial.print("\t");// Serial.println(brightness);delay(100);}void checkSensors(){ if (digitalRead(sensor1) ==0)/ /汽车在第一个传感器中捕获 { if (digitalRead(sensor2) ==1)//汽车仍然没有到达第二个传感器 carPresent =1; } else if (digitalRead(sensor2) ==0)//汽车到达第二个传感器{ //在第一辆车后面没有检测到汽车 if (digitalRead(sensor1) ==1) { car​​Present =0; carPresent1 =1; } else if (digitalRead(sensor1) ==0 ) {analogWrite(led,brightness);模拟写入（led1，亮度）；模拟写入（led2，亮度）；数字写入（led，高）；数字写入（led1，高）；数字写入（led2，高）； } } else if(digitalRead(sensor3) ==0)//汽车到达第三个传感器{ //在第一辆车后面没有检测到汽车 if (digitalRead(sensor2) ==1) { car​​Present =0; carPresent1 =0; } else if (digitalRead(sensor2) ==0) { car​​Present =0; carPresent1 =1; } } }

代码第 2 部分Arduino

#include // 网络信息const char* ssid ="ardent";const char* password ="12345678";String ledState ="";String Brightness ="";char thingSpeakAddress[] ="api .thingspeak.com";String writeAPIKey ="NUEBLW9OA58DLL4N"; // 请务必将其更改为您的频道 Write API keyWiFiClient client;void setup(){ Serial.begin(115200); // 您可能需要根据您的硬件调整速度。 connectWifi();}void loop(){ filterData(); HTTPPost();延迟（15000）； // 如果您移除睡眠，请确保添加更多延迟，以免过于频繁地向 ThingSpeak 发帖。}int connectWifi(){ WiFi.begin( ssid , password ); while (WiFi.status() !=WL_CONNECTED) { //Serial.println("连接到WiFi");延迟（2500）； } //Serial.println("已连接"); // 通知串行监视器}void HTTPPost() { // 此函数构建用于发布到 ThingSpeak 的数据字符串，并为 wifi 客户端与 ThingSpeak 通信提供正确的格式。 // 它将发布“numFields”个数据条目，并从传递给它的 fieldData 参数中获取数据。 // 请务必将 numFields 增加到您需要的字段数，并在您的频道视图中激活这些字段。 if (client.connect( thingSpeakAddress , 80 )) { // 构建 Posting 数据字符串。如果您有多个字段，请确保字符串不超过 1440 个字符。 String PostData ="api_key=" + writeAPIKey; PostData +="&field1=" + ledState; PostData +="&field2=" + 亮度； // 通过 HTTP POST 数据 client.println( "POST /update HTTP/1.1" ); client.println("主机：api.thingspeak.com"); client.println("连接：关闭"); client.println("内容类型：应用程序/x-www-form-urlencoded"); client.println("内容长度：" + String( PostData.length() ) );客户端打印（）； client.println( PostData );客户端停止（）； }}void filterData() { if (Serial.available()) { String buffer ="";缓冲区 =Serial.readStringUntil(';'); int i1 =buffer.indexOf(','); ledState =缓冲区[0]; buffer.remove(0, i1 + 1);亮度 =缓冲区； }}

示意图