基于ZigBee的物联网

基于ZigBee的智能农业物联网系统研发摘要：随着物联网技术的发展，智能农业已经成为十分重要的领域之一。

本文提出了一种基于ZigBee技术的智能农业物联网系统，该系统能够实现农场环境可视化监测、智能自动化控制等功能。

系统采用ZigBee通信协议，通过无线传输技术实现多种农业设备之间的互联互通，可以方便地监测农场环境参数，使农民能够通过智能手机等设备进行实时监控与控制，实现对农作物的精准管理，提高生产效率和农业产量。

关键词：ZigBee、物联网、智能农业、环境监测、自动化控制正文：一、引言随着物联网技术的迅速发展，智能农业已经成为农业现代化的重要领域之一，物联网技术为智能农业提供了有力的支持。

智能农业物联网系统可以实现对农田环境、灌溉、施肥、防治病虫害等方面的科学精准管理，同时能够减少能耗，提高资源利用率，进而提高农业的生产效率和产量。

本文主要介绍了一种基于ZigBee技术的智能农业物联网系统。

二、系统概述本系统采用ZigBee通信协议，通过无线传输技术实现多种农业设备之间的互联互通，实现对农场环境和作物生长状态的监测和自动控制。

具体通信架构如图1所示。

图1 ZigBee通信架构该系统主要包括以下模块：1.环境监测模块：通过ZigBee节点终端实现温湿度、光照强度、土壤温湿度、二氧化碳浓度等环境参数的实时检测，并将检测数据上传到云端服务器；2.智能控制模块：通过云端服务器收集到的环境参数，自动调节灌溉、温度、光照强度等设备，使其能够适应不同的植物生长环境，精准控制农作物的生长；3.应用管理模块：农民可以通过手机APP对农场环境、作物生长状态进行实时监测和控制，控制灌溉、增加光照、调节温度等，从而实现对农作物的精准管理。

三、实验结果本文进行了实验室测试和实地实验，并取得了较好的结果。

实验结果表明，该系统能够实现农场环境参数的实时监测和控制，能够为科学精准的农业管理提供有效的手段，同时也有助于提高农业的生产效率和产量。

Zigbee技术的原理及应用1. 引言Zigbee是一种低功耗、近距离无线通信协议，被广泛应用于物联网领域。

本文将介绍Zigbee技术的原理，并探讨它在各个领域的应用。

2. Zigbee技术的原理•Zigbee协议：Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的通信协议。

它使用2.4GHz、900 MHz和868 MHz无线频段进行通信。

•网络拓扑：Zigbee网络采用星状、网状和树状等多种拓扑结构。

其中，星状拓扑最常见，由一个中心设备（协调器）和若干个终端设备组成。

•网络通信：Zigbee采用CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）的通信方式，确保数据的可靠传输。

•低功耗：Zigbee设备的功耗非常低，可以通过休眠和睡眠模式来降低能耗，在电池供电的应用中具有较长的使用寿命。

3. Zigbee技术的应用3.1 智能家居•环境监测：通过Zigbee传感器可以实时监测室内温度、湿度、光照等环境指标，实现智能调控。

•安防系统：Zigbee技术可以用于家庭安防系统，包括智能门锁、烟雾报警器和入侵检测器等。

•能源管理：通过智能插座和用电监控装置，实现对家电的远程控制和能源使用的监测。

3.2 工业控制•无线传感网络：Zigbee技术可以应用于工业领域的无线传感网络，实现对设备状态的监测和控制。

•远程监控：利用Zigbee传感器，可以实现对工业设备的远程监控和故障诊断。

•自动化控制：Zigbee网络可用于自动化控制系统，实现对设备的自动控制和优化。

3.3 医疗健康•远程监护：Zigbee技术可以用于监测和传输患者的生理参数，如心率、血压和血氧饱和度等。

•医疗设备：利用Zigbee传感器和控制器，可以实现医疗设备的远程操控，提高医疗效率。

•健康管理：通过与智能手机和云平台的连接，可实现对个人健康状况的实时监测和管理。

3.4 农业领域•农业监测：Zigbee网络可用于农业领域的远程监测，包括温度、湿度和土壤湿度的实时监测。

ZigBee传输模块下基于物联网的智能家居远程控制系统设计与实现作者：王学龙来源：《科学与信息化》2018年第18期摘要随着电子信息技术和物联网技术的不断发展和进步，GPRS/WIFI技术也融入了各类电子产品之中，嵌入式系统因而获得了良好的发展环境，智能家居受到人们的广泛关注和应用。

本篇文章所设计的基于物联网的智能家居远程控制系统利用了云平台服务器，能够实现在Android应用软件平台上来对家具设备进行操控，在ZigBee传输模块下控制设备中传感器以及信息数据的采集，同时，用户可实现通过GPRS/WIFI来进行远程操控。

该系统界面简洁、操作简单，具有很强的扩展性，对于智能家居产业的发展具有重要意义。

关键词云服务；物联网；GPRS；Android；WiFi近年来随着电子信息技术的不断发展和互联网的普及，万物皆可互联深入人心，物联网也成为网络技术应用的重要领域，成为研究者的研究热点之一。

与此同时，随着我国经济的高速发展，人们对于生活品质和家居环境的需求和逐年增高，智能家居市场在这样的大环境背景之下获得了良好的发展，其需求也越来越强烈。

基于此，将家庭中日常所使用的电气设备通过互联网平台予以整合，同时进行远程操控或实时监测已然成为人们的迫切需求，智能家居控制系统所要实现的主要目的是通过智能手机终端和云端服务器来实现对家居设备的监测和控制，最终实现远程操控，按照人们的意愿进行工作。

本篇文章研究了ZigBee、无线传输模块和GPRS/WIFI通信技术，并对其进行了有效整合，构建了新型的智能家居控制系统，能够达到予以设定的功能，具有良好的市场应用前景[1]。

1 系统总体设计本次所设计的智能家居远程控制系统中，实现了通过移动终端设备以及应用软件来对家居设备中的温度、湿度以及烟雾传感器的控制，通过组建了物联网系统，作为智能家具系统中的重要控制节点，手机应用软件可通过通信技术实现对控制器中断的信息互联和蔡总，即使用户距家千里，也能够对家电设备予以有效控制。

ZigBee协议解析无线个人局域网的工作原理与物联网应用无线个人局域网（Wireless Personal Area Network，简称WPAN）是一种短距离无线通信技术，ZigBee作为其一种重要的协议，已经在物联网应用中得到广泛应用。

本文将详细解析ZigBee协议的工作原理，并探讨其在物联网中的应用。

一、ZigBee协议的工作原理ZigBee协议是基于IEEE 802.15.4标准的一种低功耗、短距离、低数据速率无线通信协议。

其工作原理如下：1. 网络拓扑结构ZigBee网络可以采用星形、树形、网状等多种拓扑结构。

其中，星形结构由一个协调器（Coordinator）和多个终端节点（End Device）组成，协调器负责网络的组网与管理。

树形结构则是在星形结构的基础上，增加了路由器（Router）节点，实现了终端节点之间的数据转发。

网状结构是最灵活的，不仅可以进行节点之间的数据转发，还可以自动选择最佳的传输路径。

2. 网络通信方式ZigBee协议采用两种主要的通信方式，分别是直接通信（Direct Communication）和间接通信（Indirect Communication）。

直接通信是指两个节点之间直接建立通信链路，可以实现低延时的数据传输；间接通信则是通过路由器节点进行数据传输，适用于节点之间距离较远或传输条件较差的情况。

3. 网络协调ZigBee网络中的协调器负责网络的组网与管理，包括网络的初始化、频道选择、路由调度等。

协调器还可以与外部设备进行无线通信，用于与其他网络的互联。

4. 节能机制为了实现低功耗的通信，ZigBee协议引入了一系列的节能机制。

其中包括低功耗睡眠模式、快速唤醒模式、层次化网络等。

节点可以在不使用时进入睡眠模式，只有当数据传输时才会唤醒，从而有效节省能耗。

二、物联网应用中的ZigBee协议ZigBee协议在物联网应用中具有广泛的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 智能家居ZigBee协议可以实现智能家居中各个设备的互联互通。

zigbee的工作原理Zigbee是一种低功耗、短距离无线通信技术，主要用于物联网设备之间的通信。

它基于IEEE 802.15.4标准，并在其基础上添加了网络层和应用层协议。

Zigbee网络由一个协调器（Coordinator）和多个设备（Device）组成，协调器负责网络的管理和控制。

Zigbee的通信距离一般在几十米到几百米之间，传输速率较低，可达到250kbps。

它采用的是低功耗的射频技术，以确保设备的电池寿命较长。

此外，Zigbee使用的是mesh网状网络拓扑，设备之间可以通过多跳传输进行通信，提高了网络的覆盖范围和稳定性。

Zigbee的工作原理如下：1.设备加入网络：当设备加入Zigbee网络时，它会发送一个加入请求，协调器验证设备的身份后，将其分配给合适的网络节点。

设备可以是有源设备（Powered Device，PD）或无源设备（End Device，ED）。

有源设备可以直接与协调器通信，而无源设备需要通过其他设备进行中继。

2.建立网络拓扑：Zigbee网络采用mesh网状拓扑结构，其中每个设备都可以是路由器（Router），即可以进行中继的节点，或终端设备（End Device），即不能进行中继的节点。

设备之间可以通过多跳传输进行通信，数据可以沿着多个路径传递，提高了网络的可靠性和覆盖范围。

3.网络管理与路由选择：协调器负责网络的管理和控制，它会维护网络拓扑结构，并执行路由选择算法。

路由选择算法决定了数据传输的最佳路径，通过选择具有最佳信号强度和跳数的路由器进行数据传输，保证了数据的快速传递和可靠性。

4.数据传输和通信：设备之间可以通过两种方式进行通信，即直接通信和间接通信。

直接通信是指设备直接发送数据给目标设备，而间接通信是指设备通过中继节点进行数据传输。

设备可以根据需求选择合适的通信方式，以达到最佳的传输效果。

总的来说，Zigbee通过建立mesh网状网络拓扑，利用低功耗的射频技术实现设备之间的无线通信。

基于zigbee的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生了解并掌握Zigbee无线通信技术的基本原理和应用场景。

2. 使学生了解Zigbee协议栈的架构和关键参数配置。

3. 帮助学生掌握基于Zigbee的传感器网络节点的设计与实现。

技能目标：1. 培养学生运用Zigbee模块进行无线数据传输的能力。

2. 培养学生设计和搭建基于Zigbee的传感器网络系统的实际操作能力。

3. 提高学生分析并解决Zigbee通信过程中问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对物联网技术的兴趣和热爱，激发学生探索新技术的好奇心。

2. 培养学生的团队合作意识，提高学生在团队项目中的沟通与协作能力。

3. 引导学生关注无线通信技术在日常生活中的应用，认识到科技对社会发展的积极作用。

课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合当前物联网技术的发展趋势，以Zigbee技术为核心，培养学生的实际操作能力和创新意识。

学生特点：学生具备一定的电子技术基础和编程能力，对新兴技术充满好奇，喜欢动手实践。

教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生在实际操作中发现问题、解决问题，提高学生的动手能力和技术应用能力。

通过课程学习，使学生能够达到课程目标所设定的具体学习成果。

二、教学内容1. Zigbee技术概述：介绍Zigbee技术的起源、发展历程、主要特点和应用领域，使学生建立对Zigbee技术的基本认识。

教材章节：第一章《无线传感网络概述》2. Zigbee协议栈：讲解Zigbee协议栈的架构、关键层及其功能，分析Zigbee协议参数配置方法。

教材章节：第二章《Zigbee协议栈》3. Zigbee硬件设计：介绍Zigbee模块硬件设计方法，包括传感器接口设计、电源管理、天线设计等。

教材章节：第三章《Zigbee硬件设计》4. Zigbee软件开发：讲解Zigbee软件开发流程，分析Zigbee协议栈编程方法，介绍常见的编程工具和调试技巧。

基于ZigBee与MQTT的物联网网关通信框架的设计与实现作者：谭方勇王昂刘子宁来源：《软件工程》2017年第04期摘要：提出了一种基于ZigBee与MQTT的物联网网关协议转换的通信框架的设计方法，主要目的是解决多协议、多消息格式的兼容与扩展的问题。

用C#语言定义了符合框架的传感器设备类和数据类，并利用“观察者模式”和“简单工厂模式”的设计思想，解决了多协议扩展和通信效率的问题。

关键词：ZigBee；MQTT；物联网网关；通信框架；JSON中图分类号：TP393.03 文献标识码：AAbstract：The paper proposes a design method of the communication framework for internet of things gateway protocol conversion based on ZigBee and MQTT.The main purpose is to solve the compatibility and expansion problems of multi-protocol and multi-message formats.It defines the framework of the sensor device class and data class with the C# language，and solves the low efficiency problem of multi-protocol extension and communication through the design philosophy of Observer Pattern and Simple Factory Pattern.Keywords：ZigBee；MQTT；IOT Gateway；communication framework；JSON1 引言（Introduction）随着“智慧地球”“感知中国”等一系列有关物联网相关的口号的提出，物联网的在各行各业应用方案也在不断地被提出并实施，这也使人们的生活变得更加便利和智能化[1]。

都是物联网解决方案，WiFi和ZigBee都有何优劣势？首先，我们要了解WiFi和ZigBee两种无线通信技术的基本工作原理。

ZigBee的工作原理ZigBee的工作原理是基于ZigBee的无线设备在868MHZ、915MHZ和2.4GHZ的频带中工作。

其最大数据速率为250Kbps。

ZigBee技术应用最广泛的领域应该是电池供电了，在这些应用场景中，一般来说对电池的寿命、成本、数据速率要求都很高，ZigBee技术就很好的满足这些需求，很多ZigBee设备都能运行多年而不需要换电池。

WiFi的工作原理WiFi是无线电波传输，其使用的原理当然是基于麦克斯韦电磁场理论的无线传输理论。

其工作原理利用2.4G带宽实现基站与终端之间的点对点无线通信，链路层以以太网协议为核心，实现信息传输的地址验证。

WiFi无线通信技术主要由路由器和WiFi设备组成。

如果使用WiFi技术作为IoT解决方案，则IoT设备必须支持WiFi协议。

当IoT设备通过路由器连接到WAN时，您可以远程控制任何地方的设备。

ZigBee和WiFi技术在很多方面都有应用，但这两种技术的作用和功能是不同的。

例如，在智能家庭解决方案中，ZigBee通信技术主要由ZigBee设备和ZigBee网关两部分组成。

ZigBee设备主要负责传感器数据信息的收集，但这些数据信息不能直接传输到互联网，必须通过ZigBee网关，数据经过转换后通过互联网传输。

WiFi的优点●可以与手机无缝通信。

●可以直接访问互联网。

●普及度较广，基本上每个家庭都有路由器设备，设备价格相对较低，使用成本相对较低。

●具体的传输速度取决于与WiFi信号强度连接的设备，但是与ZigBee相比相当大。

●WiFi网络方便，仅需要连接，协议统一，使用TCP/IP协议。

●网络带宽相对较大，现在向家庭普及200Mbps。

企业内部网络可以达到1000Mbps。

●传输距离在20-200米之间，远高于其他无线电技术WiFi的缺点●耗电量比较大，不适合电池供电的设备。

物联无线温度湿度传感器·为您打造更舒适家居空间人体对室内的温湿度最是敏感的，我们的系统可根据室内的温湿度系数,自动打开或关闭空调、加湿器等，给您带来精致的睡眠环境.·节能更环保日益趋向设施先进，健康环保的居家环境是人们不断追求的新境界。

物联无线温度湿度传感器的介入，能最大程度上减少家中耗电量较大电器设备所造成的浪费,降低对环境的污染程度.·让酒店成为您旅途中舒适的家根据客人需要灵活调节室内温湿度,当客人在前台登记入住时，监控平台通过与酒店管理系统的接口获取客人的入住信息，室内的无线温湿度传感器自动获取相关数据，并根据需求将与之相联的空调系统和加湿器设定到较为舒适的温湿度，为客人提供舒适的客房环境.客人取卡离开后，可将客房内温湿度设定在特定值,使空调与加湿器低速运行, 降低客房能耗.客人再次进入房间内，插卡取电后，系统恢复客人离开前设定的模式，以减少客人重复设定的麻烦.客房内实际温湿度及客人设定温湿度均可实时传送到监控平台服务器,方便进行客房管理.·双重享受宴会厅一般是酒店贵宾相对比较集中的地方。

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基于ZigBee的校园路灯物联网系统的设计与实现
刘畅;侯黎阳
【期刊名称】《自动化与仪表》
【年(卷),期】2018(33)8
【摘要】为提高校园等特定环境下路灯的工作效率,在保证便捷的前提下实现最大化节能具有十分重要的意义.该文基于ZigBee无线通信技术,结合设计的单片机信息处理系统,通过外部执行机构实时追踪太阳方位保证最大化利用太阳能蓄电,有效检测行人并且自动传输信息提前点亮前方道路路灯,在一定程度上实现了最小化程度管理与理论最大化的能源节约.通过计算机仿真和搭建实物平台测试表明,该系统实用智能、性能可靠、便于推广使用.
【总页数】5页(P80-83,88)
【作者】刘畅;侯黎阳
【作者单位】河南大学计算机与信息工程学院,开封 475004;河南大学计算机与信息工程学院,开封 475004
【正文语种】中文
【中图分类】TP273;TH39
【相关文献】
1.基于ZigBee的路灯控制器设计与实现 [J], 郑洁;秦会斌
2.基于Zigbee的路灯控制节点设计与实现 [J], 苗冬青;罗菊
3.基于ZigBee的涡阳农田物联网系统的设计与实现 [J], 兑志魁;严曙;汪六三;黄伟;
胡晓波
4.基于ZigBee的自适应智慧路灯系统的设计与实现 [J], 陶奉春;陶皖;欧坤
5.基于Zigbee技术的路灯智能控制系统设计与实现 [J], 占华林;徐涛涛;陈如明;叶立颖;张开轩
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用于物联网旳几种无线通信技术wifi\bt\zigbee简介随着物联网市场旳加速发展，物联网变得更为触手可及，环绕物联网旳宣传更快锣密鼓，并且令人更加困惑。

我们是时候面对现状，去鉴定现状并且评估事情走向。

有些困惑已经消除了，而有些则变本加厉——让我们一起从简化了旳方面开始探讨吧。

无线电技术两年前，世界对也许有助于物联网旳不同无线电技术掀起了讨论热潮。

某些公司主张，WiFi和蓝牙旳存在就已足够，而其他公司开始推动IEEE 802.15.4(即ZigBee和Thread 旳底层无线电技术)。

事实上，如今大多数旳联网技术决策者能坦然接受并完全明白，物联网会针对不同旳应用程序使用所有三种技术。

为了弥补WiFi旳劣势(相对于ZigBee而言)，市场开始履行使低功耗WiFi(IEEE 802.11ah)原则化旳活动。

虽然该领域旳活动仍在如火如荼地进行，并且也许会由此制定出原则，但全球对此旳接纳限度却难以预测。

由于世界不同地区所用旳规格和型号不同，该原则并非是放诸四海而皆准旳。

雪上加霜旳是，虽然这一全新旳低功耗原则被称为WiFi，但其并不兼容「真正」旳WiFi，而是一种完全不同旳无线电和MAC技术。

既然如此,那为什么不采用IEEE 802.15.4呢?这已经是一种通用原则，并且涵盖了新旳低功耗WiFi开发商为之奋斗旳所有特性，而新类型旳「WiFi」并没有多大意义。

而蓝牙作为物联网原则而言，存在致命性缺陷——其设计理念是替代点对点有线传播技术而非联网技术旳。

为理解决该缺陷，某些公司开始针对蓝牙研究网络层(「蓝牙网格」(Bluetooth Mesh))，但面临着严峻挑战。

此前，许多业内联网工程师已经见证了类似旳mesh联网所作出旳努力均以失败告终。

例如IEEE 802.11s虽然存在，但几乎未曾使用，并只应用于单跳网格拓扑(中继器)之中，其重要问题是，在支持多跳时无法控制延时。

因此，网络技术工程师对新旳蓝牙mesh状况持怀疑旳态度也在乎料之中。

物联网无线传输技术WIFI、蓝牙、UWB、MTC、ZigBee、NFC等技术介绍随着万物互联时代的到来，物与物之间的连接方式也在不断发展和更新。

如果说，传感器是物联网的触觉，那么，无线传输就是物联网的神经系统，将遍布物联网的传感器连接起来。

在物联网出现以前，网络的接入需求主要体现在PC、移动终端对互联网的接入需求。

如今，随着物联网技术的发展，无线接入不仅仅体现在PC、移动终端对网络的连接需求，还有工业生产环境下物与物之间的连接需求。

近距离无线传输技术包括WIFI、蓝牙、UWB、MTC、ZigBee、NFC，信号覆盖范围则一般在几十厘米到几百米之间。

近距离无线传输技术主要应用在局域网，比如家庭网络、工厂车间联网、企业办公联网。

WiFiWi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例，最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。

然而，它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。

WiFi技术并不是为了取代蓝牙或者其他短距离无线电技术而设计的，两者的应用领域完全不同，虽然在某些领域上会有重叠。

WiFi设备一般都是设计为覆盖数百米范围的，若是加强天线或者增设热点的话，覆盖面积将会更大，甚至是整幢办公大楼都不成问题。

WiFi无线技术主要为移动设备接入LAN（局域网）、WAN（广域网），以及互联网而设计。

基本上来说，在WiFi标准中，移动设备扮演的是客户端角色，而服务端是网络中心设备;与NFC、蓝牙技术的两移动设备互联互通在点对点（peertopeer）结构上有着巨大的区别。

支持拓扑结构：星型结构使用距离：近、中距离（数百米）应用场景：移动设备等蓝牙Bluetooth蓝牙是一种通用的短距离无线电技术，蓝牙5.0蓝牙理论上能够在最远100米左右的设备之间进行短距离连线，但实际使用时大约只有10米。

其比较大的特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑，在不借助电缆的情况下联网，并传输资料和讯息。

目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。

物联网是当今科技世界中备受瞩目的一个领域，它的到来将为人们的生活带来巨大的变革。

而在这个领域中，ZigBee技术作为一种无线通信技术，正在逐渐成为物联网的重要组成部分。

本文将从物联网的概念入手，探讨ZigBee技术在物联网中的应用和发展。

一、物联网概念物联网是指通过传感器、无线通信技术、互联网等手段将各种设备、物品互相连接起来，使它们能够相互交流、协同工作的一种网络。

物联网可以让我们的生活变得更加智能和便捷，比如智能家居系统可以通过物联网实现家电的远程控制、安全监控等功能；智能交通系统可以通过物联网实现交通信号灯的智能控制、车辆的智能导航等功能。

可以说，物联网正在深刻地改变着我们的生活和工作方式。

二、ZigBee技术概述ZigBee技术是一种专门为低功耗、低成本的无线传感器网络设计的通信技术。

它采用了IEEE 标准，并在此基础上进行了进一步的优化和特化。

ZigBee技术具有通信距离远、传输速率低、功耗小、网络规模大等特点，非常适合用于物联网中各种设备之间的短距离通信。

三、ZigBee技术在物联网中的应用1. 智能家居在智能家居系统中，各种传感器、智能家电可以通过ZigBee技术建立起一个稳定、高效的无线网络，实现远程控制、数据采集、智能识别等功能。

比如，智能照明系统可以通过ZigBee技术实现灯光的远程控制和智能调节，智能安防系统可以通过ZigBee技术实现门窗监测、烟雾报警等功能。

2. 智能医疗在智能医疗领域，ZigBee技术可以应用于医疗设备之间的数据传输和通信。

比如，在医疗监护设备中，各种传感器可以通过ZigBee技术将患者的生理参数传输到监护设备上，实现对患者状况的实时监测和远程通知。

此外，智能康复设备、智能药盒等也可以通过ZigBee技术实现对患者的智能监护和提醒。

3. 智能交通在智能交通系统中，ZigBee技术可以用于车辆之间和车辆与交通信号灯之间的通信。

通过ZigBee技术，车辆可以实现自组网和智能导航，交通信号灯可以实现智能控制和优化调度。