基于Zigbee的LED照明控制的思考與系統設計

陳偉

【摘要】 隨著社會經濟的快速發展，科學技術水平的不斷進步，照明控制方式有了很大的改進。但是，就當前家居照明控制而言，傳統的機械式開關方式仍然是主流。傳統的機械式開關方式雖然穩定性很強，但是在節能化和智能化方面稍顯不足。本文中，筆者將對基于Zigbee的LED照明控制展開探討，希望能夠對今后的相關研究提供一定的參考價值。

【關鍵詞】 Zigbee LED 照明控制

引言

LED具有具有使用壽命長、光效高、能耗低等特點，與傳統的照明燈具相比，LED的優勢非常明顯。隨著節能減排觀念的深入影響，在國家不斷提倡綠色環保理念的背景下，LED照明系統將會有著非常廣闊的發展空間，相信在未來的某一天，LED定將成為照明產品的主流，為人們的生活增光添彩。

一、現狀分析

現階段，家居生活中傳統的機械式開關方式依然是照明控制的主流，這種照明控制模式已經延續了幾十年，人們對這種照明控制模式已經完全接受，一時間難以改變。

電工開關+傳統燈具的模式雖然比較簡單、直觀，同時還非常有效，但是整個系統較為分散，難以實現有效管理，并且適時性和自動化程度較低，隨著人們生活需求的不斷改變，這種模式已經難以滿足人們對照明的高效控制和功能多樣化的需要。

二、基于Zigbee的LED照明控制思考

2.1系統架構

基于Zigbee的LED照明控制系統架構主要由WIFI無線局域網和Zigbee無線個域網組成。通過WIFI無線局域網可以首先LED智能照明控制系統和智能終端的互聯互通，如智能手機，從而方便了智能終端的控制和管理[1]。Zigbee個域網可以使得所有的驅動模塊與控制設備、系統網關之間實現互聯互通，在LED智能照明控制系統中具有基礎性作用。

2.2Zigbee技術的優勢分析

Zigbee技術優勢眾多，通過分析篩選，筆者將Zigbee技術的優勢概括為以下幾個部分。

第一，Zigbee技術的使用成本低。利用Zigbee技術進行數據傳輸的時候速率低、協議簡單，不需要繳納專利費。

第二，能耗低。如果處于低能耗待機模式，諒解普通的五號干電池的使用時間至少在半年以上。

第三，穩定性高。網狀網絡提供高冗余通信途徑，CSMA/CD技術和確認機制保證了網絡通信的穩定性。

第四，安全性高。使用Zigbee技術，通過AES-128位加密算法，數據的完整性和鑒權功能得以保證。

三、基于Zigbee的LED照明控制系統設計

3.1系統硬件設計

無論Zigbee網關還是WIFI網關，采用的都是傳統透明的傳輸方式，有客戶機發送控制指令，通過節點設備對指令的接受，執行響應不國的動作及反饋執行后的狀態，使得以往智能系統主機高度集成帶來的可靠性風險大大降低[2]。Zigbee網關和WIFI網關均配有WIFI模塊和Zigbee模塊。Zigbee模塊可以讓控制模塊之間的無線組網實現，通過無線路由器和智能終端設備，則可以WIFI網關連接。

3.2系統軟件設計

3.2.1系統網絡架構

系統網絡結構一般采用C/S模式，在智能終端上安裝客戶端應用乳尖，驅動設備作為服務器，客戶端實時訪問、控制和設置服務器[3]。系統網關作為TCP/IP和Zigbee網絡層協議的轉換，應用層協議不進行任何處理，直接透傳。軟件通信流程包含智能終端、無線路由器、WIFI/Zigbee轉換、Zigbee驅動模塊以及LED燈具幾個部分。智能終端通過發送指令，一直傳達到LED燈具，LED燈具再將狀態反饋的到智能終端。

3.2.2 Zigbee網格協議

Zigbee網格協議包括通信協議，也包括應用層協議。首先是通信協議，Zigbee協議棧是以IEEE802.15.4的標準為基礎，并以此建立，定義了協議的MAC和PHY層。通常而言，Zigbee設備涉及到很多，需要有IEEE802.15.4的MAC和PHY層，還有Zigbee堆棧層，如網絡層、應用層和安全服務層等。其次是應用層協議，應用層協議主要是用于控制設備和設置系統規范，是以Zigbee無限通用協議為基礎，對控制命令和設置命令進行規范。

3.2.3系統界面管理

系統界面包括管理界面和控制界面兩個部分。系統管理界面完成的主要任務包括設備管理、房間管理、主要界面設置、設備同步、主機同步等內容。系統控制界面包括房間選擇、單獨控制、場景控制、個性化圖片顯示等部分。

四、結語

總之，隨著生活水平的不斷提高，人們對照明控制的要求越來越高，LED智能照明控制系統能夠充分發揮出LED數字化照明的特點，定將成為將來家居照明控制系統的主流。

參 考 文 獻

[1]俞建，劉紅.基ZigBe無線傳感網絡的LED照明控制系統[J].機電工程，2014，24（11）：1333-1336.

[2]李智華，周峰，閆俊馳.等.基于ZigBee的LED智能照明控制系統[J].現代建筑電氣，2013，12（06）：9-13.

[3]王曉東.基于ZigBee的LED智慧照明控制系統[J].日用電器，2014，24（03）：12-17.