基于ZigBee技术的LED区域照明节能系统设计与研究

主 要是 一 台配 有Ｇ Ｒ ｝ 的 和监 控 管理 软 件计 算 机 。 过 该 计 Ｐ ＳＮ块 通 算机可实现对每个灯具状态 的监测 、 控制 、 记录、 数据库生成及管理 。 目前 国内大多数的路灯 、 广场 、 大型楼 宇等Ｌ Ｄ Ｅ Ｅ Ｌ Ｄ照明 的控 ３２ＧＰ Ｓ 网 络 ． Ｒ 制 仍 然 采 用 传 统 手 动 开 关 、 时 控 开 关 的 管理 模 式 ， 种 管 理 模 式 和 这 每个Ｚｇ ｅ 子网 中的 Ｚｇ ｅ路 由器 通过 串 口线与一个Ｇ ＲＳ ｉＢ ｅ ｉＢ ｅ Ｐ 存 在 电能浪 费 大 ，Ｅ 灯 具使 用 寿 命 短 ， 法 实 现 远 程 巡 查 和 操 控 ， ＬＤ 无 模 块 相 连 ， Ｐ 模 块 获 得 Ｚｇ ｅ路 由器 收 集 的 数 据 ， 过 Ｇ Ｒ 网 Ｇ ＲＳ ｉＢ ｅ 通 Ｐ Ｓ 故障维修不及时等现象 。 随着大功率 Ｌ Ｄ Ｅ 照明应用的普 及 ， 人们对 或 Ｐ Ｓ Ｌ Ｄ 明的高效控 制和功能多样化 的要求也不 断提高 ， Ｅ照 如何将 电子 络 实 现 数 据 的上 传 ， 将 监 控 中心 发布 的控 制 命 令 通 过Ｇ Ｒ 网 络 转发至Ｚｇ ｅ子网路由器 ， 由Ｚｇ ｅ子网协调器 根据 目标节点地 ｉＢ ｅ 再 ｉＢ ｅ 技术、 通信技术和计算 机网络技术 ， 将照 明区域 内的各种 Ｌ Ｄ 明 Ｅ 照 址 实 现 对 各 个 灯 具 的控 制 。 器 具 实 现 有 效 管 理 ， 当前 在 殖 切 需 要 解 决 的 问题 。 是 ３３ｚ ｇ ｅ 子 网 ． ｉＢ ｅ 针对上述Ｌ Ｄ Ｅ 区域照明的控 制存在的 问题 ， Ｅ ＬＤ 本文提 出了一 Ｚｇ ｅ子 网为 网状 网 ， ｉＢ ｅ 每个节 点均 具有 自动路 由功能 ， 网络具 个 基 于 Ｚｇ ｅ无 线 网 络 技 术 的Ｌ Ｄ区域 照 明控 制系 统 。 系 统 该 系 ｉＢ ｅ Ｅ 该 有 自组 织 、 自愈 能 力 。 ｉ Ｚ ｇＢｅ 子 网 包 括 Ｚ ｇＢｅ 数 据 采 集 节 点 和 ｅ ｉ ｅ 统 主 要 由低 功耗 微 小 无 线 传 感 器 通 过 自组 织方 式构 成 ， 利 用 网 络 可 ｉＢ ｅ 每 ｉＢ ｅ ５ 个 ｉＢ ｅ 节 点 功 耗 低 、 作 时 间 长 、 本 低 等 特 点 ， 现 的Ｌ Ｄ 域 照 明 低 成 Ｚｇ ｅ器 。 个 Ｚｇ ｅ子 网 最 多 可 包 含 ２ ５ Ｚｇ ｅ￣ 据 采 集 节 点 ， 工 成 实 Ｅ 区 每 个 灯 具 上 安 装 一个 Ｚｇ ｅ数 据 采 集 节 点 ， 集 灯 具 的状 态 信 息 ， ｉＢ ｅ 采 本 无人连续在线监测 、 控 。 监 并 自动 至 Ｚｇ ｅ子 网路 由 器 。 ｉＢ ｅ ２ ｉＢ ｅ无线 网络 技 术 、Ｚ ｇ ｅ Ｚｇ ｅ节 点 的 核心 芯 片 采 用 Ｔ 公 司 的 Ｃ ２ ３ 芯 片 。 Ｃ ４ ０ ｉＢ ｅ Ｉ Ｃ ４０ Ｃ ２ ３ 是 Ｚｇ ｅ无线 网络 技术 是根据蜜蜂 与 同伴传递花粉所在 方位信 ｉｂ ｅ 款Ｓ 芯片 ， ＯＣ 内嵌高性能 、 低功耗的增强型８５ 微处理器 ， ０１ 它集成 息 的仿生学原理 ， 发的一种低功耗 的近 距离无线组网通讯 技术 。 了解 １ 位模数转换的ＡＤＣ以及符合ＩＥ ０ ．５ ４ 开 ４ Ｅ Ｅ ８２ １ ．标准 的２ ４ ．ＧＨｚ 在整个 网络范围 内 ， 每一个 Ｚｇ ｅ 网络数传模 块之间可 以相互 通 的 Ｒ 无 线 收 发 器 。 具 Ｚｇ ｅ数 据 采 集 节 点 原 理 如 下 图２ 示 ： ｉｂ ｅ Ｆ 灯 ｉＢ ｅ 所 信 ， 个 网 络 节 点 间 的距 离 可 以从 标 准 的 ７ｍ无 限 扩 展 。 主 要 的 每 ５ 其 网络特性是 ： （） Ｓ分 层 结 构 ＭＡＣ 和 物 理 层 采 取 了Ｉ Ｅ ８２ １ ．协 议 ； １Ｏ １ 层 Ｅ Ｅ ０ ．５ ４ （）ｉＢ ｅ ２Ｚｇ ｅ协议 支持 星形树形 和网状 等网络拓扑结构 ； （） 线 容 量 ： 网２ ４ 节 点 ， 网 ６ ００ 节 点 。 ３总 子 ５个 主 ５０个
器
ｌ 字 技 术 数 ｌ
设 计 开 发
基于 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ技术的 Ｌ Ｄ Ｅ工程学院 湖北荆 门 ４８０） 荆 ４０ ０
摘要 ： 本文论 述 了一 个基 于ｚ ｇ ｅ技 术 的Ｌ Ｄ区域 照 明 节能 系统 ． 该 系统 中采 用 了无 线节 点 、 照度 无 线传 感 器等技 术 ， ｔ＇ ｉ ｅ Ｎ ｉＢ ｅ Ｅ 在 光 并４ ￣Ｚ ｇ ｅ ｔ Ｂ 络 结 构的特 点 ， 出 了该 系统 的 软件 设 计 方案 。 系统 充分 利 用 了ＺｉＢ ｅ 提 该 ｇｅ￣ Ｌ线技 术 的优 势 ， 取得 了显 著 的 节能 效 果。 关键词 ： ｉＢ ｅ Ｌ ｒ 区域 照 明 节 能 Ｚ ｇ ｅ Ｅ ） 中 图分类 号 ： Ｍ９ ３ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ａ 文 章编 号 ：０ ７９ １ （０ ２０ — １ ５０ １ ０ —４ ６ ２ １ ） ７０ ３ —２
一
１、 前 言
３、 系 统 方 案 设 计
图 ２ Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ数 据 采 集 节 点 原 理 图 为了达到系统远程监控的 目的 ， 统采用 了Ｚｇ ｅ无线 网络和 系 ｉＢ ｅ ３４现 场 检 测 ． Ｇ Ｒ 网络相结合 的方式 ， Ｐ Ｓ 系统中每个灯具上安装一个Ｚｇ ｅ采集 节 ｉＢ ｅ 主 要 是 光 照 度 探 测 器 ， 括 光 电二 极 管 、 敏 电阻 和 干 涉元 件 包 光 点 ， 个 Ｚｇ ｅ子 网 组 成具 有 自组 织 及 自愈 能力 的 网状 网 ， Ｚｇ ｅ 每 ｉＢ ｅ 各 ￣Ｂ ｅ 可 其 采集节点均具备 自动路由及数据转 发功能。 每个 Ｚｇ ｅ子 网路由器 等 ， 自动 检 测 被控 区 域 光 照 度 。 它 还 有 热 释 电 红 外 探 测 器 等 。 ｉＢ ｅ ３５Ｌ Ｄ 驱 动 电 源 ． Ｅ 与 Ｇ ＲＳ Ｐ 模块相连 ， 由器收集各个节 点数据 并通过Ｇ Ｒ 网络实现 路 Ｐ Ｓ ＬＤ Ｅ 配备恒流驱动 电源 ， 用以控 制Ｌ Ｄ Ｅ 光源的开关及亮度 的明 系统监控数据的双向远程传输。 系统结 构拓扑图如下 图１ 所示 ： 暗 转 换 。 流 电压 从 晶 闸 管 控 制 电压 并 整 流 滤 波 而 来 。 直 比采 用 电 阻 的恒压 限流驱动 的方法 ， 更易于 实现限流和过流保护 ， 同时没有 额 外 的 限流 电 阻 ， 小 了 电 路 损 耗 ， 高 了 能 量 转 换 效率 减 提