ZigBee+GPRS的LED路燈監控系統

摘要：將ZigBee技術(shù)和GPRS移動(dòng)通信技術(shù)相結合，設計了一種基于ZigBee+GPRS的LED路燈照明遠程監控系統。系統采用兩級雙網(wǎng)組網(wǎng)模型和簇-鏈型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )化、智能化控制，實(shí)現了燈具的遙測、遙控。此外，提出了一種應用于路燈照明的亮度自適應節能控制算法，該算法可根據時(shí)段、環(huán)境亮度和人員活動(dòng)情況改變PWM信號的占空比，自動(dòng)調節LED的亮度，充分利用LED的可控性，實(shí)現最佳照度控制，達到節能目的。
關(guān)鍵詞：ZigBee GPRS；LED照明系統；PWM

引言
LED作為新光源，具有光效高、壽命長(cháng)、易于調光、體積小、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被人們稱(chēng)為是第四代光源，因此，LED照明是21世紀城市照明系統的重要組成部分。城市道路管理作為現代城市管理的重要組成，實(shí)現道路照明系統的智能化與網(wǎng)絡(luò )化控制是現代城市照明系統的發(fā)展趨勢。本系統基于LED照明的智能監控和分時(shí)調光技術(shù)，實(shí)現了智能化的監控算法；通過(guò)GPRS和ZigBee技術(shù)，實(shí)現了無(wú)線(xiàn)的區域化、網(wǎng)絡(luò )化的控制；最后，結合LED可調光的高效驅動(dòng)，實(shí)現了對路燈的遙控、遙信和遙測。

1 系統網(wǎng)絡(luò )模型及工作原理
遠程智能照明網(wǎng)絡(luò )系統結構如圖1所示。采用ZigBee和GPRS兩級雙網(wǎng)組網(wǎng)模型，出監控中心、網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)及GPRS移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )3部分組成。上層為GPRS主干網(wǎng)，實(shí)現數據遠程傳輸；下層為ZigBee二級子網(wǎng)，由各個(gè)路燈子節點(diǎn)構成，采用簇-鏈型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構完成數據路由和轉發(fā)。網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)連接ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )與GPRS網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現ZigBee協(xié)議和TCP／IP協(xié)議兩種協(xié)議棧之間通信協(xié)議轉換。網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)發(fā)布監控中心的控制命令，并把收集到的燈狀態(tài)信息轉發(fā)到外部網(wǎng)絡(luò )上，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )將數據傳輸至監控中心，實(shí)現燈具的遙測、遙控。通過(guò)ZigBee和GPRS構成的智能監控網(wǎng)，城市照明監控中心一方面能及時(shí)、準確地檢測出LED路燈電壓、電流及工作狀態(tài)等信息，實(shí)現防盜和遠程故障監測；另一方面，又能根據需要對LED路燈進(jìn)行開(kāi)／關(guān)及亮度控制。

2 系統實(shí)現
2．1 系統總體框架
系統由GPRS模塊、ZigBee節點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)模塊、單片機、LED恒流驅動(dòng)和照明模塊、傳感器模塊組成，系統總體框圖如圖2所示。