采用ZigBee技術設計LED智能路燈照明控制系統

閆永生++崔麗

摘 要：近年來，LED材料及封裝技術取得了顯著的進步，LED照明技術獲得了大家廣泛的認可，LED照明燈具大量應用于家庭日常照明以及路橋、隧道等社會公共區域照明。該文著重探討將ZigBee技術應用于LED路燈照明控制方面，開發設計LED智能照明控制系統，以實現智能照明，節能照明的目的。

關鍵詞：ZigBee 智能 照明系統 節點

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（b）-0037-01

隨著經濟發展及城市化進程的快速推進，LED路燈已經越來越受到大家的認可，伴隨使用數量的大量增多，凸顯出控制的重要性。傳統的路燈照明控制裝置采用的是有線連接，存在布線工作量大、施工成本高、且智能化程度低等不足。采用ZigBee技術設計開發的LED路燈智能照明控制系統，通過對照明時間進行科學高效的控制，不僅可以節省用電，還可以延長LED路燈的壽命；系統采用無線控制，還具有節省電線電纜，減少施工工作量，方便日常維護等優點。

1 ZigBee技術簡介

ZigBee技術是一種新興的無線網絡技術，采用IEEE 802.15.4協議，工作于全球通用免費的ISM頻段，適用于短距離、低成本、低數據速率、低功耗的簡易無線網絡控制。

ZigBee技術具有如下幾個主要特點：

低功耗：idle模式下的工作電流為4 mA，休眠狀態下zigbee待機電流為1～50 uA，兩節5號干電池可支持一個節點工作6～24個月甚至更長。

低成本：ZigBee工作于ISM頻段，不收取任何費用；系統終端內嵌協議棧，協議簡單，代碼量比較少；因此，這種技術具有相對較低的成本費用。

容量大：網絡可容納65000個設備。

低速：ZigBee工作于250 kB/s的通信速率下，可滿足低速率傳輸數據的需求。

安全性高：ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，采用AES-128加密算法，保證了應用安全性。

2 系統架構及簡介

ZigBee燈具節點以CC2530為核心進行設計，主要負責數據的中繼轉發及驅動控制LED燈具的亮度狀態。燈具節點組成MESH網狀網絡結構，可以保證數據傳輸的可靠性。另外，還可以接收傳感器采集的狀態數據并且上傳到上級控制。

（2）ZigBee中心節點負責初始化網絡信息，組織建立網絡，維護和管理網絡，居于無線網絡的核心地位。中心節點可以控制燈具節點，主控制器也可以通過中心節點控制燈具節點。

（3）主控制器的核心是具有操作系統和工作軟件的PC機，通過GPRS和中心節點相連，在系統中具有最高權限。用戶可以通過主控制器下傳運行模式參數到中心節點，然后再到燈具節點；還可以通過中心節點檢測各燈具節點傳感器返回的狀態參數，進行燈具狀態實時監測，運行數據統計分析，節能評估等。

3 控制系統解決方案

控制系統采用主控制器、中心節點、燈具節點三級控制體系，且權限由高到低。需要強調的是，主控制器如果故障失效或者沒開啟，系統可在中心節點指揮下工作；如果中心節點故障失效或沒開啟，燈具節點就按照默認的工作模式工作，這樣可以大大提高系統的安全性。

ZigBee燈具節點控制點亮LED燈具。燈具節點內有時鐘，出廠前已存儲默認的工作模式，和設定的亮度曲線。沒加入ZigBee網絡時，節點可以自主工作：根據時間自動開啟、關閉燈具，還可以根據當前的時鐘自動調整燈具到某一需要的亮度等級，比如剛開機半小時內，燈具亮度只需50%；高峰期過后，燈具亮度也降低等。當有ZigBee無線網絡并可以加入時，燈具節點就受控于中心節點。同時，燈具節點還可以把傳感器采集的環境亮度參數、燈具的工作電流等狀態參數上傳到中心節點以及主控制器，上級控制單元可以根據反饋的傳感器數據修正燈具的控制亮度數據，實現動態控制和可能的故障定位。

4 結語

ZigBee因其低價、簡單、安全、易用等優點應用于LED路燈的智能照明控制方面，可以達到節能，方便維護，智能控制等目的，借助這一控制技術可以實現燈具產品的增值，具有很好的經濟價值，社會價值。技術的發展不會止步，人們對新技術的渴望永無止境，這就需要我們努力學習，積極探索，為智能控制技術，為國家的強盛而努力。

參考文獻

[1] 李文仲，段朝玉.ZigBee無線網絡技術入門與實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.

[2] 瞿雷，劉盛德，胡咸斌，編著.ZigBee技術及應用[M].北京航空航天大學出版社.

[3] 李鑫.基于ZigBee的無線智能照明系統的研究[D].天津大學.

[4] 周登龍，陳碩.基于ZigBee無線通信技術的智能照明系統[J].現代電子技術，2012（17）.

[5] 魯進，郭利進.基于ZigBee的LED路燈照明系統設計與研究[J].微型機與應用，2013（9）.endprint

摘 要：近年來，LED材料及封裝技術取得了顯著的進步，LED照明技術獲得了大家廣泛的認可，LED照明燈具大量應用于家庭日常照明以及路橋、隧道等社會公共區域照明。該文著重探討將ZigBee技術應用于LED路燈照明控制方面，開發設計LED智能照明控制系統，以實現智能照明，節能照明的目的。

關鍵詞：ZigBee 智能 照明系統 節點

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（b）-0037-01

隨著經濟發展及城市化進程的快速推進，LED路燈已經越來越受到大家的認可，伴隨使用數量的大量增多，凸顯出控制的重要性。傳統的路燈照明控制裝置采用的是有線連接，存在布線工作量大、施工成本高、且智能化程度低等不足。采用ZigBee技術設計開發的LED路燈智能照明控制系統，通過對照明時間進行科學高效的控制，不僅可以節省用電，還可以延長LED路燈的壽命；系統采用無線控制，還具有節省電線電纜，減少施工工作量，方便日常維護等優點。

1 ZigBee技術簡介

ZigBee技術是一種新興的無線網絡技術，采用IEEE 802.15.4協議，工作于全球通用免費的ISM頻段，適用于短距離、低成本、低數據速率、低功耗的簡易無線網絡控制。

ZigBee技術具有如下幾個主要特點：

低功耗：idle模式下的工作電流為4 mA，休眠狀態下zigbee待機電流為1～50 uA，兩節5號干電池可支持一個節點工作6～24個月甚至更長。

低成本：ZigBee工作于ISM頻段，不收取任何費用；系統終端內嵌協議棧，協議簡單，代碼量比較少；因此，這種技術具有相對較低的成本費用。

容量大：網絡可容納65000個設備。

低速：ZigBee工作于250 kB/s的通信速率下，可滿足低速率傳輸數據的需求。

安全性高：ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，采用AES-128加密算法，保證了應用安全性。

2 系統架構及簡介

ZigBee燈具節點以CC2530為核心進行設計，主要負責數據的中繼轉發及驅動控制LED燈具的亮度狀態。燈具節點組成MESH網狀網絡結構，可以保證數據傳輸的可靠性。另外，還可以接收傳感器采集的狀態數據并且上傳到上級控制。

（2）ZigBee中心節點負責初始化網絡信息，組織建立網絡，維護和管理網絡，居于無線網絡的核心地位。中心節點可以控制燈具節點，主控制器也可以通過中心節點控制燈具節點。

（3）主控制器的核心是具有操作系統和工作軟件的PC機，通過GPRS和中心節點相連，在系統中具有最高權限。用戶可以通過主控制器下傳運行模式參數到中心節點，然后再到燈具節點；還可以通過中心節點檢測各燈具節點傳感器返回的狀態參數，進行燈具狀態實時監測，運行數據統計分析，節能評估等。

3 控制系統解決方案

控制系統采用主控制器、中心節點、燈具節點三級控制體系，且權限由高到低。需要強調的是，主控制器如果故障失效或者沒開啟，系統可在中心節點指揮下工作；如果中心節點故障失效或沒開啟，燈具節點就按照默認的工作模式工作，這樣可以大大提高系統的安全性。

ZigBee燈具節點控制點亮LED燈具。燈具節點內有時鐘，出廠前已存儲默認的工作模式，和設定的亮度曲線。沒加入ZigBee網絡時，節點可以自主工作：根據時間自動開啟、關閉燈具，還可以根據當前的時鐘自動調整燈具到某一需要的亮度等級，比如剛開機半小時內，燈具亮度只需50%；高峰期過后，燈具亮度也降低等。當有ZigBee無線網絡并可以加入時，燈具節點就受控于中心節點。同時，燈具節點還可以把傳感器采集的環境亮度參數、燈具的工作電流等狀態參數上傳到中心節點以及主控制器，上級控制單元可以根據反饋的傳感器數據修正燈具的控制亮度數據，實現動態控制和可能的故障定位。

4 結語

ZigBee因其低價、簡單、安全、易用等優點應用于LED路燈的智能照明控制方面，可以達到節能，方便維護，智能控制等目的，借助這一控制技術可以實現燈具產品的增值，具有很好的經濟價值，社會價值。技術的發展不會止步，人們對新技術的渴望永無止境，這就需要我們努力學習，積極探索，為智能控制技術，為國家的強盛而努力。

參考文獻

[1] 李文仲，段朝玉.ZigBee無線網絡技術入門與實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.

[2] 瞿雷，劉盛德，胡咸斌，編著.ZigBee技術及應用[M].北京航空航天大學出版社.

[3] 李鑫.基于ZigBee的無線智能照明系統的研究[D].天津大學.

[4] 周登龍，陳碩.基于ZigBee無線通信技術的智能照明系統[J].現代電子技術，2012（17）.

[5] 魯進，郭利進.基于ZigBee的LED路燈照明系統設計與研究[J].微型機與應用，2013（9）.endprint

摘 要：近年來，LED材料及封裝技術取得了顯著的進步，LED照明技術獲得了大家廣泛的認可，LED照明燈具大量應用于家庭日常照明以及路橋、隧道等社會公共區域照明。該文著重探討將ZigBee技術應用于LED路燈照明控制方面，開發設計LED智能照明控制系統，以實現智能照明，節能照明的目的。

關鍵詞：ZigBee 智能 照明系統 節點

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（b）-0037-01

隨著經濟發展及城市化進程的快速推進，LED路燈已經越來越受到大家的認可，伴隨使用數量的大量增多，凸顯出控制的重要性。傳統的路燈照明控制裝置采用的是有線連接，存在布線工作量大、施工成本高、且智能化程度低等不足。采用ZigBee技術設計開發的LED路燈智能照明控制系統，通過對照明時間進行科學高效的控制，不僅可以節省用電，還可以延長LED路燈的壽命；系統采用無線控制，還具有節省電線電纜，減少施工工作量，方便日常維護等優點。

1 ZigBee技術簡介

ZigBee技術是一種新興的無線網絡技術，采用IEEE 802.15.4協議，工作于全球通用免費的ISM頻段，適用于短距離、低成本、低數據速率、低功耗的簡易無線網絡控制。

ZigBee技術具有如下幾個主要特點：

低功耗：idle模式下的工作電流為4 mA，休眠狀態下zigbee待機電流為1～50 uA，兩節5號干電池可支持一個節點工作6～24個月甚至更長。

低成本：ZigBee工作于ISM頻段，不收取任何費用；系統終端內嵌協議棧，協議簡單，代碼量比較少；因此，這種技術具有相對較低的成本費用。

容量大：網絡可容納65000個設備。

低速：ZigBee工作于250 kB/s的通信速率下，可滿足低速率傳輸數據的需求。

安全性高：ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，采用AES-128加密算法，保證了應用安全性。

2 系統架構及簡介

ZigBee燈具節點以CC2530為核心進行設計，主要負責數據的中繼轉發及驅動控制LED燈具的亮度狀態。燈具節點組成MESH網狀網絡結構，可以保證數據傳輸的可靠性。另外，還可以接收傳感器采集的狀態數據并且上傳到上級控制。

（2）ZigBee中心節點負責初始化網絡信息，組織建立網絡，維護和管理網絡，居于無線網絡的核心地位。中心節點可以控制燈具節點，主控制器也可以通過中心節點控制燈具節點。

（3）主控制器的核心是具有操作系統和工作軟件的PC機，通過GPRS和中心節點相連，在系統中具有最高權限。用戶可以通過主控制器下傳運行模式參數到中心節點，然后再到燈具節點；還可以通過中心節點檢測各燈具節點傳感器返回的狀態參數，進行燈具狀態實時監測，運行數據統計分析，節能評估等。

3 控制系統解決方案

控制系統采用主控制器、中心節點、燈具節點三級控制體系，且權限由高到低。需要強調的是，主控制器如果故障失效或者沒開啟，系統可在中心節點指揮下工作；如果中心節點故障失效或沒開啟，燈具節點就按照默認的工作模式工作，這樣可以大大提高系統的安全性。

ZigBee燈具節點控制點亮LED燈具。燈具節點內有時鐘，出廠前已存儲默認的工作模式，和設定的亮度曲線。沒加入ZigBee網絡時，節點可以自主工作：根據時間自動開啟、關閉燈具，還可以根據當前的時鐘自動調整燈具到某一需要的亮度等級，比如剛開機半小時內，燈具亮度只需50%；高峰期過后，燈具亮度也降低等。當有ZigBee無線網絡并可以加入時，燈具節點就受控于中心節點。同時，燈具節點還可以把傳感器采集的環境亮度參數、燈具的工作電流等狀態參數上傳到中心節點以及主控制器，上級控制單元可以根據反饋的傳感器數據修正燈具的控制亮度數據，實現動態控制和可能的故障定位。

4 結語

ZigBee因其低價、簡單、安全、易用等優點應用于LED路燈的智能照明控制方面，可以達到節能，方便維護，智能控制等目的，借助這一控制技術可以實現燈具產品的增值，具有很好的經濟價值，社會價值。技術的發展不會止步，人們對新技術的渴望永無止境，這就需要我們努力學習，積極探索，為智能控制技術，為國家的強盛而努力。

參考文獻

[1] 李文仲，段朝玉.ZigBee無線網絡技術入門與實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.

[2] 瞿雷，劉盛德，胡咸斌，編著.ZigBee技術及應用[M].北京航空航天大學出版社.

[3] 李鑫.基于ZigBee的無線智能照明系統的研究[D].天津大學.

[4] 周登龍，陳碩.基于ZigBee無線通信技術的智能照明系統[J].現代電子技術，2012（17）.

[5] 魯進，郭利進.基于ZigBee的LED路燈照明系統設計與研究[J].微型機與應用，2013（9）.endprint