ZigBee在旅游景區照明監控系統中的應用

摘要：為了提高旅游景區照明監控的可靠性和高效性，采用ZigBee技術(shù)與GPRS技術(shù)相結合的方法，構建了旅游景區照明監控系統實(shí)現方案。通過(guò)組網(wǎng)測試實(shí)驗，驗證了ZigBee網(wǎng)絡(luò )可靠的數據傳輸性及自配置等特性。
關(guān)鍵詞：ZigBee；景區照明；GPRS；協(xié)調器

0 引言
隨著(zhù)生活水平的提高以及城市生活壓力的增大，旅游已經(jīng)成為人們放松的一種主流方式，回歸大自然正是時(shí)下旅游的一大趨勢，景區夜景的建設也逐漸成為吸引游客的一大砝碼。景區夜間照明不僅要保證游客夜間通行安全，而且還要使景區照明成為一道靚麗的風(fēng)景線(xiàn)。目前大多景區照明多采用布線(xiàn)控制整個(gè)景區照明系統，這給施工和維護帶來(lái)了巨大的難度，特別是一些地形復雜，地道險峻的自然風(fēng)景區，維護起來(lái)需要耗費大量的人力物力。
ZigBee由于具有省電、可靠、成本低、延時(shí)短、網(wǎng)絡(luò )存儲大、安全、自配置等特點(diǎn)，從而非常適合于分散的多節點(diǎn)、可靠性高、低數據流量的通訊系統。將ZigBee與GPRS通信技術(shù)結合，應用于景區照明監控系統中，解決了系統布線(xiàn)難和耗材高等問(wèn)題。監管部門(mén)可通過(guò)軟件設置絢麗、省電等多種復雜的變換模式，既能亮出景區的魅力又可在特定時(shí)段達到節約能源的目的。通過(guò)單盞燈的電壓等信息可以定位發(fā)生故障的燈具，省去了巡燈工作，提高了維護管理效率。而且ZigBee還具有組網(wǎng)方式靈活、可擴展性強等特點(diǎn)，方便景區擴建開(kāi)發(fā)等。

1 景觀(guān)照明監控系統總體實(shí)現方案
本文通過(guò)采用ZigIlee技術(shù)和GPRS技術(shù)搭建了一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，系統總體結構如圖1所示，主要由單燈控制器、協(xié)調器和上位機三部分組成。照明監控系統由上位機為起點(diǎn)發(fā)出命令，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )傳輸給協(xié)調器，再由協(xié)調器分析處理接收到的數據并轉發(fā)給整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )中的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)(單燈控制器)，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)接收處理數據之后對燈具作出響應的控制操作，這種由監控主機發(fā)起的數據流稱(chēng)之為下行數據。相反，ZigBee網(wǎng)絡(luò )可以定期向協(xié)調器進(jìn)行反饋信息，再由協(xié)調器反饋給監控中心，從而作出相應的措施，此數據流則稱(chēng)之為上行數據，整個(gè)操作流程的實(shí)現便可以達到監控中心對整個(gè)照明系統遠程監控的目的。

1．1 協(xié)調器硬件設計
考慮到成本，控制能力，可移植性以及可靠性等方面的因素，該系統協(xié)調器硬件設計采用雙MCU結構，其硬件體系結構如圖2所示。MCUA作為協(xié)調器節點(diǎn)的核心處理器，主要負責接收、處理和轉發(fā)來(lái)自MCUB和GPRS模塊的信息；MCUB作為協(xié)調器節點(diǎn)，負責匯集整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )其他節點(diǎn)的信息轉發(fā)給MCUA，或轉播來(lái)自MCUA的命令給ZigBee網(wǎng)絡(luò )；GPRS模塊則負責MCUA與監控中心之間的無(wú)線(xiàn)傳輸，從而實(shí)現監控中心對網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)監控，三個(gè)模塊之間采用串口進(jìn)行通信。

其中，MCUA采用了TI公司的低功耗微處理器MSP430F149，它是一款16位單片機，具有正常工作模式(AM)和5種低功耗模式(LPM0～LPM4)，可以方便地在各種模式之間進(jìn)行切換，該單片機擁有2個(gè)串口(USART0，USART1)，能滿(mǎn)足協(xié)調器硬件設計對串口數量的需求。