基于Zigbee的車(chē)庫(kù)智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

童壯壯

【摘 要】為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排號(hào)召，筆者在走訪和調(diào)查了國(guó)內(nèi)眾多車(chē)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)目前車(chē)庫(kù)照明系統(tǒng)仍舊使用老式照明配電箱，照明系統(tǒng)智能化程度偏低，車(chē)庫(kù)照明系統(tǒng)需長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟，造成了市電浪費(fèi)，并且靈活程度低，給安裝和維護(hù)帶來(lái)諸多不便。于是本文提出了一種基于Zigbee的車(chē)庫(kù)照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可解決大大提高車(chē)庫(kù)系統(tǒng)照明的智能化程度，并且靈活程度高，便于安裝和檢修。

【關(guān)鍵詞】Zigbee;車(chē)庫(kù)照明;智能照明

中圖分類(lèi)號(hào)： TU964;TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）24-0027-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.24.014

【Abstract】In response to the national call for energy conservation and emission reduction， the author visited and investigated many domestic garages and found that the current garage lighting system still uses old-fashioned lighting distribution boxes， the lighting system is less intelligent， and the garage lighting system needs to be opened for a long time， resulting in the city. The waste of electricity and the low degree of flexibility bring inconvenience to installation and maintenance. Therefore， this paper proposes a Zigbee-based garage lighting system design that can greatly improve the intelligence of garage system lighting， and is highly flexible， easy to install and repair.

【Key words】Zigbee; Garage lighting; Intelligent lighting

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

現(xiàn)代建筑物一般配備地下車(chē)庫(kù)，地下車(chē)庫(kù)由于沒(méi)有自然光射入，需要24 小時(shí)全天候開(kāi)啟。并且目前車(chē)庫(kù)照明系統(tǒng)多采用老式配電箱人為控制或采用紅外熱釋傳感器控制，均存在不能做到人到燈亮人走燈滅的效果或控制效果不理想的弊端，造成能源的浪費(fèi)。近年來(lái)ZigBee 技術(shù)成為了通信領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn) ，具有短距離、低成本、低功耗、低速率、低復(fù)雜度的特點(diǎn)和高可靠性、組網(wǎng)簡(jiǎn)單、各個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間開(kāi)可以靈活通信。本設(shè)計(jì)就是基于ZigBee的制來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)庫(kù)的智能照明。

整個(gè)系統(tǒng)分為為四部分：信號(hào)檢測(cè)模塊、控制模塊、照明模塊、車(chē)庫(kù)系統(tǒng)配置軟件模塊。

1.1 信號(hào)檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

信號(hào)檢測(cè)模塊主要由RCWL-0516雷達(dá)感應(yīng)開(kāi)關(guān)及其相關(guān)控制電路組成。RCWL-0516是一款高科技、專(zhuān)門(mén)測(cè)移動(dòng)物體的微波感應(yīng)模塊、該模塊具有靈敏度高、感應(yīng)距離遠(yuǎn)、可靠性強(qiáng)、感應(yīng)角度大、供電電壓范圍廣等特點(diǎn)、廣泛用于各種人體感應(yīng)照明等場(chǎng)合。采用專(zhuān)用信號(hào)處理控制芯片RCWL-9196，寬工作電壓4.0-28V，與傳統(tǒng)紅外感應(yīng)PIR相比、具有穿透探測(cè)能力，封鎖時(shí)間、距離可調(diào)，可輸出3.3V電源。

1.2 控制模塊設(shè)計(jì)

控制模塊選用cc2530控制板。CC2530 結(jié)合了領(lǐng)先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM和許多其它強(qiáng)大的功能。CC2530 具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。總控由PC端通過(guò)ZigBee協(xié)調(diào)器來(lái)控制各個(gè)ZigBee終端節(jié)點(diǎn)的輸出狀態(tài)，分控是由各個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)根據(jù)雷達(dá)傳感器傳來(lái)的電平信號(hào)來(lái)控制輸出不同的PWM波控制脈沖。

1.3 照明控制電路

照明控制電路主要由控制電路和LED燈管組成。照明控制電路我們選用N-MOS型大功率MOS管。該型號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管采用原裝進(jìn)口雙MOS并聯(lián)有源輸出，內(nèi)阻更低，電流大，功率強(qiáng)，常溫下15A，400W，完全能夠滿(mǎn)足LED燈管的照明供電。同時(shí)該型場(chǎng)效應(yīng)管的工作電壓寬，在直流供電下，工作電壓為5V—6V，支持PWM，能夠?qū)崿F(xiàn)大功率設(shè)備的控制。

其工作模式為當(dāng)CC2530控制板接收到來(lái)自RCWL-0516雷達(dá)感應(yīng)開(kāi)關(guān)的信號(hào)后，發(fā)送給PWM調(diào)節(jié)電子開(kāi)關(guān)控制板模塊90%占空比的 PWM脈沖信號(hào)，PWM調(diào)節(jié)電子開(kāi)關(guān)控制板模調(diào)調(diào)節(jié)輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的高功率輸出狀態(tài)。

1.4 車(chē)庫(kù)系統(tǒng)配置軟件設(shè)計(jì)

配置軟件采用VS2010 基于MFC編寫(xiě)，編程語(yǔ)言為C++。使用MFC編寫(xiě)配置軟件具有速度快，適合做工控方面的程序，而且 MFC軟件自帶的串口控件可以在庫(kù)文件里直接調(diào)用串口，因此數(shù)據(jù)收發(fā)就不會(huì)出問(wèn)題，同時(shí)人機(jī)交互界面化程序簡(jiǎn)潔。

2 系統(tǒng)工作過(guò)程

系統(tǒng)工作之前，先要進(jìn)行Zigbee模塊參數(shù)配置。點(diǎn)配置工具的“查詢(xún)參數(shù)”按鍵，可以查詢(xún)到模塊的參數(shù)信息。配置參數(shù)時(shí)遵循同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的PAN ID和頻道必須一致，同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只能有一個(gè)協(xié)調(diào)器。選擇為路由或者終端的時(shí)候，可以配置自己的ID，以及前后左右的ID，ID必須大于0。如果前后左右沒(méi)有燈，寫(xiě)0。配置完參數(shù)后，點(diǎn)“設(shè)置參數(shù)”按鍵設(shè)置，如果成功會(huì)提示“設(shè)置成功”，點(diǎn)“系統(tǒng)重啟”按鍵完成配置。

完成配置后，單個(gè)LED照明模塊可通過(guò)協(xié)調(diào)器自動(dòng)組網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)有車(chē)輛或行人進(jìn)出車(chē)道時(shí)，相應(yīng)區(qū)域雷達(dá)感應(yīng)器可檢測(cè)到信號(hào)，使得CC2530控制板輸出100%占空比的脈沖控制LED燈管，使燈管處于高功率狀態(tài)，并且該燈通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳送信號(hào)給相鄰燈，使相鄰燈也變?yōu)楦吖β薁顟B(tài)。當(dāng)車(chē)或行人離開(kāi)感應(yīng)區(qū)域約30秒后（可調(diào)），CC2530控制板輸出50%占空比的控制脈沖，使燈管進(jìn)入低功率狀態(tài)。（見(jiàn)下圖3）

3 結(jié)語(yǔ)

從照明效果和測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看，該方案不僅提供了舒適的照明環(huán)境和合理的照明控制，而且達(dá)到了很好的節(jié)能減排效果。另外，擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，這種研究方法對(duì)于此種類(lèi)型的既有建筑照明節(jié)能減排具有可借鑒意義和指導(dǎo)意義。

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