一種ZigBee傳感器實(shí)現的景觀(guān)LED系統設計

　?。?）傳感器網(wǎng)絡(luò )信息通信

　　系統中傳感器網(wǎng)絡(luò )場(chǎng)景控制器與照明單元間的數據傳輸采用直接傳輸方式（無(wú)中間設備轉發(fā)），即場(chǎng)景控制直接將數據發(fā)送給照明單元，當照明單元接收到數據后發(fā)送確認信息給場(chǎng)景控制器。該數據傳輸方式要求端節點(diǎn)設備隨時(shí)都處于數據接收狀態(tài)，也就是要求其隨時(shí)都要處于喚醒的狀態(tài)。場(chǎng)景控制器使用單播方式發(fā)送信息輪詢(xún)各傳感器節點(diǎn)，場(chǎng)景控制器啟動(dòng)后按時(shí)間片輪，依照網(wǎng)絡(luò )表中各照明單元的順序，定期發(fā)送數據發(fā)送請求幀到照明單元進(jìn)行輪詢(xún)，照明單元接收到發(fā)送請求幀，返回應答幀，應答幀中包含其狀態(tài)信息（如電池電壓，電輔，當前設置，燈顏色亮度等）。

　?。?）傳感器網(wǎng)與上位機的通信

　　場(chǎng)景控制器啟動(dòng)獲取IP地址并建立網(wǎng)絡(luò )表，它定期（默認5min，可設置）報告本傳感器網(wǎng)內照明單元狀態(tài)信息到上位機。上位機通過(guò)網(wǎng)絡(luò )設置場(chǎng)景控制器的輪詢(xún)間隔，校對場(chǎng)景控制器本地時(shí)鐘及該網(wǎng)絡(luò )場(chǎng)景（照明單元參數集）。

　?。?）系統同步

　　景觀(guān)控制中場(chǎng)景效果的實(shí)現需各照明單元間協(xié)調執行，這就要求解決各照明單元的同步問(wèn)題。系統在解決同步問(wèn)題上采取兩級同步機制，上位機軟件與場(chǎng)景控制器通信協(xié)議間使用校驗時(shí)間幀，上位機定時(shí)發(fā)送時(shí)間校驗幀，場(chǎng)景控制器通過(guò)該幀取得上位機時(shí)間，核對校正本地時(shí)間。傳感器網(wǎng)絡(luò )中采取場(chǎng)景控制器每60s發(fā)送廣播脈沖幀實(shí)現其所管理網(wǎng)絡(luò )各節點(diǎn)間的同步，脈沖幀中包含計時(shí)單位為秒的計數器更新數據，照明單元接收到廣播脈沖幀后更新定時(shí)本地定時(shí)器計數的值，照明單元內部定時(shí)器每1s將此定時(shí)器計數的值1.傳感器網(wǎng)關(guān)每10s廣播一次當前時(shí)間信息，傳感器網(wǎng)關(guān)內設時(shí)鐘芯片，傳感器網(wǎng)內部時(shí)間計數單位為秒，傳感器網(wǎng)關(guān)將時(shí)鐘芯片的HH:MM:SS換算為一秒計數，各傳感器設備接收到此時(shí)間數據，更新內部的時(shí)間計數器，各傳感器設備定時(shí)器1s中斷一次，中斷服務(wù)中時(shí)間計數器自加1.

　?。?）主要傳輸數據

　　系統中監控主機與場(chǎng)景控制器以及場(chǎng)景控制器與各照明單元間通信數據幀主要包括：

　　其中：場(chǎng)景設置指令幀根據上位機操作要求，在改變景觀(guān)照明或定時(shí)啟動(dòng)不同場(chǎng)景時(shí)由監控主機發(fā)出，場(chǎng)景控制接收到指令幀，回復應答幀（含本網(wǎng)照明單元狀態(tài)信息）。狀態(tài)請求幀由操作人員通過(guò)上位機軟件隨時(shí)發(fā)出，場(chǎng)景控制器接收到請求幀，回復應答幀。脈動(dòng)幀則由場(chǎng)景控制器定時(shí)上報本網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)信息。脈動(dòng)幀與應答幀格式相同，脈動(dòng)幀的幀序號為0，而應答幀序號與接收的指令或查詢(xún)序號相同。脈動(dòng)（應答幀）格式如圖3所示。

　　圖3 應答幀格式

　　照明單元定時(shí)測量狀態(tài)信息（1s檢測一次），照明單元應答幀與其脈動(dòng)幀格式一致，信息包括溫度（1B）、濕度（1B）、電池電壓（1B）、電源供給狀態(tài)（電池、市電、電池+市電）與燈珠工況（1B）。

　　4 結 語(yǔ)

　　本文介紹了一種基于ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò )的景觀(guān)照明系統的設計，該系統利用傳感器網(wǎng)絡(luò )實(shí)現了對系統內眾多照明單元狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測及集中控制管理，系統提出的檢測控制通信方式保證了多場(chǎng)景間切換的協(xié)調同步，實(shí)時(shí)性強。在城市主體公園應用中運行可靠，多場(chǎng)景的設置方便、自動(dòng)切換準確。同時(shí)，該系統也可應用于公園、場(chǎng)館照明等照明單元多的場(chǎng)所。