zigbee核心板在智能景觀(guān)燈中的應用

　　2017年，廣州國際燈光節以“絲路傳奇”為主題，由“城市之光”、“海洋之光”、“經(jīng)濟之光”、“科技之光”和“未來(lái)之光”五大板塊組成，通過(guò)來(lái)自國內外以及高校將近30組優(yōu)秀的作品，用時(shí)間軸來(lái)描述出廣州作為古代海上絲綢之路發(fā)祥地的文化底蘊和富有廣州特色的歷史故事。在各式各樣酷炫燈光的展示背后，城市景觀(guān)燈相比以前到底有哪些進(jìn)步?

　　圖 1 城市景觀(guān)燈

　　1.1 傳統方案與新型方案的對比

　　1.1.1 傳統方案

　　原有的景觀(guān)照明設計都是通過(guò)對時(shí)間控制器的設定，來(lái)實(shí)現對配電回路接觸器進(jìn)行自動(dòng)控制，時(shí)間控制器的缺點(diǎn)是其：

　　景觀(guān)燈自身不能根據季節、地域、節假日和工作日的不同而進(jìn)行準確靈活的設置，需人工進(jìn)行手動(dòng)調節;

　　時(shí)間的同步控制誤差較大，無(wú)法搭建絢麗的畫(huà)面;

　　無(wú)法定位故障檢修，無(wú)法進(jìn)行節能管理。

　　1. 新型方案

　　燈控節點(diǎn)采用zigbee無(wú)線(xiàn)技術(shù)，支持MESH網(wǎng)絡(luò )拓撲，自動(dòng)組網(wǎng)，傳輸可靠，部署簡(jiǎn)單;

　　支持四遙功能，即遙測、遙信、遙控、遙調;

　　基于單燈的精細化控制，實(shí)現較好的節能效果;

　　具有自診斷和亮燈率統計能力，避免了傳統的繁瑣的尋線(xiàn)工作;

　　智能化的采集、控制、分析處理能力，無(wú)需人為干預。

　　顯而易見(jiàn)，基于zigbee無(wú)線(xiàn)技術(shù)方案在管理、控制、節能方面都有了顯著(zhù)提升。

　　1.2 zigbee無(wú)線(xiàn)技術(shù)方案解析

　　zigbee無(wú)線(xiàn)技術(shù)方案由兩部分組成，分別是：

　　1.2.1 智能單燈控制器：

　　具有無(wú)線(xiàn)路由功能，低功耗;

　　與多功能集中器保持互通，接受和執行各種指令，并回傳狀態(tài)信息給集中器。

　　1. 多功能集中控制器：

　　下行：通過(guò)zigbee無(wú)線(xiàn)方式和控制節點(diǎn)(單燈)通信;上行：通過(guò)GPRS等方式與監控中心通信;

　　負責zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的建立，管理，設備自組網(wǎng)實(shí)現等功能;

　　圖 2 zigbee無(wú)線(xiàn)方案架構

　　1.3 智能單等控制器的實(shí)現

　　眾所周知，燈具的控制主要分為開(kāi)關(guān)控制與調光控制。開(kāi)關(guān)控制利用繼電器控制燈具的通斷電;調光控制利用PWM、模擬信號、DMX協(xié)議信號、DALI信號等方式實(shí)現控制。硬件上對于MCU的資源需求量是極少的。

　　圖 3 智能單等控制器框圖

　　AW824P2EF無(wú)線(xiàn)模塊是ZLG致遠電子基于 NXP 的 JN5161、LPC824 芯 片開(kāi)發(fā)的低功耗、高性能型zigbee二次開(kāi)發(fā)模塊，支持自組網(wǎng)。

　　其中LPC824是采用ARM Cortex M0+ 內核的32位低功耗處理器，30Mhz主頻，支持32KB片內Flash存儲器和8KB片內SRAM 存儲器。3路UART，4路I2C，2路SPI，12路ADC，6路PWM，即使增加一系列的采集傳感器，AW824P2EF也完全能夠滿(mǎn)足需要。

　　AW824P2EF提供了一個(gè)完整的基于IEEE802.15.4標準ISM(2.4-2.5GHz)頻段的應用集成方案，支持Fastzigbee協(xié)議，最大發(fā)射功率 20dbm。

　　圖 4 AW824P2EF zigbee模塊

　　圖 5 DMX模塊

　　1.4 多功能集中控制器的實(shí)現

　　集中器又稱(chēng)網(wǎng)關(guān)，負責zigbee網(wǎng)絡(luò )的建立和管理，同時(shí)又具有和管理中心通訊的能力，接受并處理管理中心發(fā)送的指令。采用zigbee+GPRS雙無(wú)線(xiàn)技術(shù)設計，zigbee對單燈進(jìn)行組網(wǎng)控制，GPRS用于與管理中心通訊，實(shí)現遠程監控。

　　圖 6 多功能集中控制器框圖

　　基于此，提供兩套解決方案供您選擇：

　　AW824P2EF + ZWG-20IE，選用一個(gè)zigbee景觀(guān)燈節點(diǎn)做為網(wǎng)關(guān)，并外掛一個(gè)外置GPRS DTU做數據傳輸。

　　ZWG-20IE 是一款基于 GPRS 網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)數據傳輸終端設備，提供全透明數據通道，可以方便的實(shí)現遠程、無(wú)線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò )化的通信方式。ZWG-20IE 具有網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍廣、 組網(wǎng)靈活快捷、運行成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。

　　圖 7 ZWG-20IE GPRS DTU

　　IoT-3968L物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)方案

　　IoT-3968L是一款供物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)用戶(hù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的網(wǎng)關(guān)控制器，采用ARM9內核，預裝Linux操作系統，。 IoT-3968L通過(guò)兩路MiniPCIE接口，實(shí)現zigbee、GPRS/3G/4G等無(wú)線(xiàn)通訊模塊的任意選換，是局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間通信的橋梁。ZLG致遠電子為此特別設計MiniPCIE封裝形式zigbee模塊，解決您所有的后顧之憂(yōu)。

　　圖 8 IoT-3968L網(wǎng)關(guān)

　　1.5 zigbee組網(wǎng)建設

　　綜上方案都是ZLG致遠電子結合多年的市場(chǎng)經(jīng)驗和各行業(yè)用戶(hù)的實(shí)際需求而提供的硬件方案。另外，成熟的zigbee協(xié)議與軟件平臺大幅簡(jiǎn)化無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品復雜的開(kāi)發(fā)過(guò)程，保證快速，靈活，高效的組網(wǎng)。

　　圖 9 zigbee網(wǎng)絡(luò )拓撲

　　1.5.1 Fastzigbee協(xié)議特點(diǎn)

　　啟動(dòng)零延時(shí)，無(wú)需等待入網(wǎng);

　　節點(diǎn)容量大，理論上節點(diǎn)容量高達65535;

　　全透明傳輸方式，可自定義數據格式;

　　無(wú)需二次開(kāi)發(fā) ，可快速實(shí)現動(dòng)態(tài)配置及自組網(wǎng)功能 ;

　　快速添加路由 ，即放即用的智能路由算法，快速恢復通信，方便施工;

　　1.5.2 自組網(wǎng)協(xié)議

　　模塊在自組網(wǎng)模式下，主機模塊會(huì )自動(dòng)選擇周?chē)鷽](méi)有被使用的PANID和通道號形成一個(gè)獨立的網(wǎng)絡(luò )，并能自動(dòng)遞增方式分配一個(gè)唯一的本地網(wǎng)絡(luò )地址給從機模塊。從機模塊使用時(shí)在使能了自組網(wǎng)功能后就不需要進(jìn)行任何的配置操作，從機模塊在加入網(wǎng)絡(luò )后就能跟主機進(jìn)行通訊，ZLG致遠電子同樣為您提供兩種實(shí)現方案：

　　IO引腳控制，模塊通過(guò)JOIN管腳(IO1)和DETECT管腳(IO2)的電平控制進(jìn)行自組網(wǎng)的判斷;

　　指令控制，模塊擁有整套的軟件指令，不但可以實(shí)現自組網(wǎng)的控制，還可查詢(xún)網(wǎng)絡(luò )內模塊存儲的狀態(tài)信息。

　　在此，期待更多致力于節能環(huán)保的應用與方案，唯愿我們的生活更加美好。