基于zigbee网络路灯节能控制系统

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1、基于ZigBee网络路灯节能控制系统　　摘要：随着城市化进程的加快和城市规模和数量的扩大，照明设备对我们的生活生产起着无可替代的作用。当前中国很多大城市的照明中的能源需求和消耗也在不断增大，能够设计一种可靠性好、智能化程度高的路灯控制系统成为城市发展的迫切需要，针对传统路灯存在的问题，ZigBee技术在路灯节能控制系统的应用开发方法,取得了明显的节能控制成效。关键词：Zigbee技术；路灯控制器；节能控制中图分类号：TE08文献标识码：A引言我们的生产生活离不开照明设备，而照明设备的控制系统也是照明系统和建筑控制系统中一个相当重要

2、的组成部分。但是传统的路灯节能系统存在着智能化程度低、通讯稳定程度差、路面照度分布不均等问题。这些问题使得部分人们出行不便，而城市路灯能源的利用率也被拉低。从路灯节能控制系统的成本、可靠性、信息化、应用前景等方面考虑，采用ZigBee无线自组织无线网络技术无疑可以实现路灯节能控制系统的智能化、信息化、可靠性高、低成本的目标。一、Zigbee技术及系统方案1、ZigBee技术7ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。现今，它已被大量用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传

3、输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输。它具有低功耗、低成本、安全、可靠、时延短、网络容量大、可靠、安全等特点。ZigBee技术的建立是以IEEE80211514标准定义了MAC层和PHY层的为基础的规范。ZigBee联盟在此基础上定义了网络层和应用层规范。它的设备联网功能十分优越，可以支持三种自组织无线网络。即簇状结构、网状结构和星型结构，尤其其中的网状结构更是拥有很强的安全、可靠、平衡负载、健壮性、自行建网功能等优点。2、系统方案7路灯节能控制系统采用ZigBee和GPRS两层无线网络作为数据传输媒介，为了达

4、到控制路灯节约能源，并且为其他无线节点进行信息中继的目的，ZigBee路由节点安装在路灯灯杆上，另外，本系统还采用ZigBee的网状拓扑结构，针对道路照明系统特殊的“长链型”本系统网络采用拓扑结构,结合道路照明系统的特殊性以及考虑到系统的健壮性和可靠性,以确保ZigBee子网中有足够的内置，这样就可以在网络中有节点离开网络，没有办法正常运行时，自行把节点的数据转接到另一个节点上，即其长链型的网络拓扑结构。ZZigBee网络协调器负责建立网络和管理网络，形成一个ZigBee子站，通过GPRS无线网络，各ZigBee子网都能够实现与远

5、程控制中心的相连以组成大区域的控制网络。二、系统控制器节点设计本路灯节能控制系统的关键及难点都在于节点的设计。路灯控制器节点由电流电压测量模块、保护模块、电源模块、功率自动调节模块组成。ZigBee无线控制网络的一个单元就是一个节点，网络系统的通讯靠它承载，它是整个系统的基础，无线控制网络就是由许多个节点间相互协调分工组成的。路灯的控制节点主要起着采集信息、执行控制及无线通讯的作用，而节点设计主要就是硬件设计以及软件设计。1、控制器节点硬件设计由电流电压互感器组成的电流电压测量模块是由电压电流互感器组成,用于采集电路中的电力参数。

6、设置过温与过电流保护模块的目的是保护控制器节点安全，它可以到跳闸、供电故障和控制异常等突发事件,并及时将报警数据上传到控制中心。功率自动调节模块是个执行器,由IR电子整流器组成，根据由微控制器发出的信号，它可以经由控制继电器开关来改变接入电路中的节能电感量，从而实现功率的闭环调节目的。2、控制器节点软件设计7根据ZigBee协议的mesh网络自组织自愈合的特点，控制节点间能够根据安装情况自行形成网络。为了达到简化软件设计部分的目标，本系统在ZigBee无线通讯这一部分采用TI公司发布的ZigBee协议栈。针对ZigBee协议栈的应

7、用相关性的特点，在配置仪器节点之前，我们必须对相关的节点的信息进行初始化，对其进行事件函数的设定，在这个基础之上，才能在系统中使用命令。它是一种关于消息、消息格式和处理动作的协定，它使得不同节点上的应用根据该协定发送命令、请求数据、处理命令、请求。在配置节点的时候，首先必须搞清楚各设备之间的相互关系和层级关系，例如各设备自己特有的ID号码，就像每个公民的身份证一样，必须是独特的，不能有相同的，这样才能进行管理，做到不重不漏。当路灯控制器节点要发送或接收数据时，则调用由ZigBee协议栈提供的发送和接收数据的应用程序接口函数，AF_

8、DataRequest函数和AF_IncomingData函数，由ZigBee协议栈网络层提供的路由算法(AODV)具体完成数据包的路由。所以我们必须对设备进行简单的描述统计，确定它们之间的结构之后再开始编写程序，做到连接清晰有条理，从而确保设备之