教学技术与变用
基于ZigBee技术的LED 区域照明节能系统设计与研究
王军
(荆楚理工学院电子信息工程学院湖北荆门448000)
设计开发
摘要：本文论述了一个基于ZigBee技术的LED区域照明节能系统.在该系统中采用了无线节点、光照度无线传感器等技术，并针对ZigBee网络结构的特点，提出了该系统的软件设计方案。该系统充分利用了ZigBee无线技术的优势，取得了量著的节能效累。
关键调：ZigBeeLED区域熙明节能中图分类号：TM923
文献标识码：A
1、前言
文章编号：1007-9416(2012)07-0135-02
主要是一台配有GPRS模块的和监控管理软件计算机。通过该计
目前国内大多数的路灯、广场、大型楼宇等LEDLED照明的控制仍然采用传统手动开关、和时控开关的管理模式，这种管理模式存在电能浪费大，LED灯具使用寿命短，无法实现远程巡查和操控，故障维修不及时等现象。随着大功率LED照明应用的普及，人们对 LED照明的高效控制和功能多样化的要求也不断提高，如何将电子技术、通信技术和计算机网络技术，将照明区域内的各种LED照明器具实现有效管理，是当前在跑切需要解决的问题。
针对上述LEDLED区域照明的控制存在的间题，本文提出了一个基于ZigBee无线网络技术的LED区域照明控制系统。该系统该系统主要由低功耗微小无线传感器通过自组织方式构成，可利用网络节点功耗低、工作时间长，成本低等特点，实现的LED区域照明低成
本无人连续在线监测、监控。 2、ZigBee无线网络技术
Zigbee无线网络技术是根据蜜蜂与同伴传递花粉所在方位信息的仿生学原理，开发的一种低功耗的近距离无线组网通讯技术，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。其主要的网络特性是：
(1)OSI分层结构MAC层和物理层采取了IEEE802.15.4协议：
(2)ZigBee协议支持星形树形和网状等网络拓扑结构；(3)总线客量：子网254个节点，主网65000个节点。
3、系统方案设计
为了达到系统远程监控的目的，系统采用了ZigBee无线网络和 GPRS网络相结合的方式，系统中每个灯具上安装一个ZigBee采集节点，每个ZigBee子网组成具有自组织及自愈能力的网状网，各ZigBee 采集节点均具备自动路由及数据转发功能。每个ZigBee子网路由器与GPRS模块相连，路由器收集各个节点数据并通过GPRS网络实现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：
血控中心【cPRS网络】
CRs换
GPRS模块）
isb路山通
Zigbec模块Zigbee模换
CLED灯具)
CLED灯具
3.1监控中心
igbee结山圈
[Zisbee提块 CLED灯具)
[Zisbee块灯具
图1系统结构拓扑图
CPRS模块 igBee路由器
ZigBen块Zigbee模块
(LBD灯具)
灯具
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。
3.2 GPRS 网络
每个ZigBee子网中的ZigBee路由器通过串口线与一个GPRS 模块相连，GPRS模块获得ZigBee路由器收集的数据，通过GPRS网络实现数据的上传，或将监控中心发布的控制命令通过GPRS网络转发至ZigBee子网路由器，再由ZigBee子网协调器根据目标节点地址实现对各个灯具的控制。
3.3 ZigBee 子网
ZigBee子网为网状网，每个节点均具有自动路由功能，网络具有自组织.自愈能力。ZigBee子网包括ZigBee数据采集节点和 ZigBee器。每个ZigBee子网最多可包含255个ZigBee数据采集节点，每个灯具上安装一个ZigBee数据采集节点，采集灯具的状态信息，并自动至ZigBee子网路由器。
ZigBee节点的核心芯片采用TI公司的CC2430芯片。CC2430是一款SOC芯片，内嵌高性能、低功耗的增强型8051微处理器，它集成了解14位模数转换的ADC以及符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz 的RF无线收发器。灯具ZigBee数据采集节点原理如下图2所示：
无线发射
数帮采集
CC2430
日电源控制
自激振荡
图2ZigBee数据采集节点原理图
3.4现场检测
主要是光照度探测器，包括光电二极管光敏电阻和干涉元件等，可自动检测被控区城光照度。其它还有热释电红外探测器等。
3.5LED驱动电源
LED配备恒流驱动电源，用以控制LED光源的开关及亮度的明暗转换。直流电压从品闸管控制电压并整流滤波面来。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，减小了电路损耗，提高了能量转换效率 4、系统软件设计
4.1系统监控管理软件设计
系统监控管理软件的设计采用基于面向对象程序设计思想的 VC++编程语言开发。该软件的主要功能有：
(1)系统组态、申行通信管理、数据存储、统计分析、异常处理；(2)前台完成各子模块调用及系统工作状态的动态实时图形化
显示：
(3)实时监视接收GPRS模块发送的数据、定时检、进行异常
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