zigbee基于分布式模块的照明测控装置设计(2)

菜单

照明控制是照明设计、减少能源消耗的一个重要内容，现代建筑物中，照明不单纯为满足人们视觉上明暗效果，更应具备合理的控制方案，可以使照明系统的运行费用降低，管理维护也变得简单[2] 当下测控管理趋向于无线化，无线传感技术和Internet技术很好的解决了系统可靠性和布线复杂性之间的矛盾。而与其他无线通信技术相比，zigbee具有应用简单、容量大、电池寿命长、可靠性高、成本低和自组织网络强等优点。本文利用此技术实现了对校园亮化系统的远程控制[3]。论文网

1.1 课题背景

为营造优美舒适的投资环境，提升城市形象，我国城市照明工程发展迅猛。从而大大增加了城市的用电量，导致政府承担巨额的财政支出，同时也加剧了我国日趋紧张的能源供需矛盾。因此提高路灯系统的管理水平，在满足城市道路亮化照明要求的同时，实现智能化的按需、节能照明，在客观上有迫切要求，也是解决城市美化与能源紧张最佳选择。[4] 照明节能，尤其是城市道路的照明节能，是显而易见的突破口。因此各地都将路灯节能工作提到政府议事日程。但是，路灯照明节能技术与方案，在全国还没有大家一致认可的成功案例和经验。路灯节能工作在政治和商业两大良好环境下，形势一片大好。

在这个系统中，作者尝试通过智能模块或RTU来获得实际电路中各电量参数的数字量，经过RS-485总线技术和Zigbee为基础的网络传递给上位机，最后由微机中的软件对所得参数进行处理，发出预置的命令，控制照明与亮化系统选用不同的运行模式，或对任一站点进行遥控与遥测，来实现基于分布式模块的照明测控装置设计。

在半夜灯的实现方式中，应当充分考虑经济与安全的协调，即不能对电网电能质量造成影响，又要保证道路交通的安全运行，要在多项论证中找到一个综合平衡的设计方案。

1.2 Zigbee介绍

ZigBee一词来源于蜜蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。

ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。

与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。除此之外，每一个Zigbee网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD）无线连接。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术[5]。

Zigbee网络示意图

系统组成：

基于ZigBee的节能街灯控制系统由以下三部分组成,系统工作示意图如图1.3.2所示。(1) 安装在路灯灯杆上的微处理器控制系统(包括路由节点和叶节点) ;(2) 控制中心的服务器监控系统(包括协调器和PC机) ;(3) 实现路灯灯杆上的微处理器控制系统和控制中心联系的ZigBee无线网络。[6]

系统工作示意图

安装在路灯灯杆上的微处理器控制系统,是一个由光照强度传感器、路灯调光控制器(LED灯由PWM方式进行控制) 、通讯控制系统、直流电源系统等组成的实时控制系统,在ZigBee网络中可以是路由器( FFD)或精简功能节点(RFD) 。该系统采用多路树状网络拓补结构,系统里只有一个网络协调器( FFD) ,也就是控制中心的监控系统、若干个FFD 路由节点和若干个RFD 节点。路由节点可以安装在道路旁边,连接成串状作为无线节点的中继控制器,以达到远程控制的目的。同时它也可以作为一个用户节点用来控制灯。而RFD用户节点仅能接收信号并根据所接收信号控制自己的灯,没有中继或路由功能。[7]