基于Zigbee的LED照明控制的思考与系统设计

【摘要】 随着社会经济的快速发展，科学技术水平的不断进步，照明控制方式有了很大的改进。但是，就当前家居照明控制而言，传统的机械式开关方式仍然是主流。传统的机械式开关方式虽然稳定性很强，但是在节能化和智能化方面稍显不足。本文中，笔者将对基于Zigbee的LED照明控制展开探讨，希望能够对今后的相关研究提供一定的参考价值。

【关键词】 Zigbee LED 照明控制

引言

LED具有具有使用寿命长、光效高、能耗低等特点，与传统的照明灯具相比，LED的优势非常明显。随着节能减排观念的深入影响，在国家不断提倡绿色环保理念的背景下，LED照明系统将会有着非常广阔的发展空间，相信在未来的某一天，LED定将成为照明产品的主流，为人们的生活增光添彩。

一、现状分析

现阶段，家居生活中传统的机械式开关方式依然是照明控制的主流，这种照明控制模式已经延续了几十年，人们对这种照明控制模式已经完全接受，一时间难以改变。

电工开关+传统灯具的模式虽然比较简单、直观，同时还非常有效，但是整个系统较为分散，难以实现有效管理，并且适时性和自动化程度较低，随着人们生活需求的不断改变，这种模式已经难以满足人们对照明的高效控制和功能多样化的需要。

二、基于Zigbee的LED照明控制思考

2.1系统架构

基于Zigbee的LED照明控制系统架构主要由WIFI无线局域网和Zigbee无线个域网组成。通过WIFI无线局域网可以首先LED智能照明控制系统和智能终端的互联互通，如智能手机，从而方便了智能终端的控制和管理[1]。Zigbee个域网可以使得所有的驱动模块与控制设备、系统网关之间实现互联互通，在LED智能照明控制系统中具有基础性作用。

2.2Zigbee技术的优势分析

Zigbee技术优势众多，通过分析筛选，笔者将Zigbee技术的优势概括为以下几个部分。

第一，Zigbee技术的使用成本低。利用Zigbee技术进行数据传输的时候速率低、协议简单，不需要缴纳专利费。

第二，能耗低。如果处于低能耗待机模式，谅解普通的五号干电池的使用时间至少在半年以上。

第三，稳定性高。网状网络提供高冗余通信途径，CSMA/CD技术和确认机制保证了网络通信的稳定性。

第四，安全性高。使用Zigbee技术，通过AES-128位加密算法，数据的完整性和鉴权功能得以保证。

三、基于Zigbee的LED照明控制系统设计

3.1系统硬件设计

无论Zigbee网关还是WIFI网关，采用的都是传统透明的传输方式，有客户机发送控制指令，通过节点设备对指令的接受，执行响应不国的动作及反馈执行后的状态，使得以往智能系统主机高度集成带来的可靠性风险大大降低[2]。Zigbee网关和WIFI网关均配有WIFI模块和Zigbee模块。Zigbee模块可以让控制模块之间的无线组网实现，通过无线路由器和智能终端设备，则可以WIFI网关连接。

3.2系统软件设计

3.2.1系统网络架构

系统网络结构一般采用C/S模式，在智能终端上安装客户端应用乳尖，驱动设备作为服务器，客户端实时访问、控制和设置服务器[3]。系统网关作为TCP/IP和Zigbee网络层协议的转换，应用层协议不进行任何处理，直接透传。软件通信流程包含智能终端、无线路由器、WIFI/Zigbee转换、Zigbee驱动模块以及LED灯具几个部分。智能终端通过发送指令，一直传达到LED灯具，LED灯具再将状态反馈的到智能终端。

3.2.2 Zigbee网格协议

Zigbee网格协议包括通信协议，也包括应用层协议。首先是通信协议，Zigbee协议栈是以IEEE802.15.4的标准为基础，并以此建立，定义了协议的MAC和PHY层。通常而言，Zigbee设备涉及到很多，需要有IEEE802.15.4的MAC和PHY层，还有Zigbee堆栈层，如网络层、应用层和安全服务层等。其次是应用层协议，应用层协议主要是用于控制设备和设置系统规范，是以Zigbee无限通用协议为基础，对控制命令和设置命令进行规范。

3.2.3系统界面管理

系y界面包括管理界面和控制界面两个部分。系统管理界面完成的主要任务包括设备管理、房间管理、主要界面设置、设备同步、主机同步等内容。系统控制界面包括房间选择、单独控制、场景控制、个性化图片显示等部分。

四、结语

总之，随着生活水平的不断提高，人们对照明控制的要求越来越高，LED智能照明控制系统能够充分发挥出LED数字化照明的特点，定将成为将来家居照明控制系统的主流。

参 考 文 献

[1]俞建，刘红.基ZigBe无线传感网络的LED照明控制系统[J].机电工程，2014，24（11）：1333-1336.

[2]李智华，周峰，闫俊驰.等.基于ZigBee的LED智能照明控制系统[J].现代建筑电气，2013，12（06）：9-13.

[3]王晓东.基于ZigBee的LED智慧照明控制系统[J].日用电器，2014，24（03）：12-17.