基于Zigbee的路灯控制系统设计

为了研究Zigbee技术对路灯的控制及其系统构架使用情况。通过对系统结构，软件设计进行探讨。探究其系统功能缺陷与下部发展情况。为我国节能减排及其智能化照明指明方向。

【关键词】Zigbee技术 路灯 控制 系统

当前随着高科技智能控制技术的进步，不仅在公共路灯功能性的基础上要求越来越高，更要求安全、节能、夜景美化等功能；例如上海市博园安装的无线景观路灯照明，是美观与功能性的双重诠释。本文基于无线网络技术，在智能化控制框架下选用 Zigbee 技术实现路灯智能节电功能。

1 系统结构

该系统主要设备构件有：路灯、灯杆、路灯控制器、集中器、配电箱、集成控制柜及其它需要扩展的设备等，系统整体架构由应用层、服务层、汇聚层和节点层构成，如（图1）所示。其中：主控室设置终端服务器，通过接线盒分配至监控客户端，完成系统配置方便用户操作。并通过远程数据采集存储和传输便于数据共享与调用。集中器是系统的网关和Zigbee子网的簇头，上行数据采用GPRS/3G移动通讯网络与服务器进行通讯，下行数据采用Zigbee无线通讯与路灯控制器进行通讯，完成数据采集、指令分发和路灯轮询工作；外线路灯由路灯控制器进行控制，从集中器获取指令，执行开关灯或调光动作，并获取路灯运行数据，如工作电流、电压、功率、温度等参数，上传至集中器。

2 系统软件设计

系统软件的设计需要经过先期的可行性论证。待数据抓取成功、通讯检测合格、信号命令传输正常后方可通电测试。通电前系统会进行自动初始化自检，确保各模块断路器正常，通讯畅通。若准备就绪则可进行算法决策性命令的输出，实地查看路灯开关状态是否受系统软件控制，并测试Zigbee网络稳定性。选取各测点数据进行核对，网络各端口Zigbee模块监控界面功能齐全，运用可靠。

2.1 采集、检测远传信号实现程序化处理

路灯自动化开关的实现需要现场感知探头的决策，在此方面选有具备充分灵敏性的光敏电阻来感知环境光线变化最终通过电信号转换发送至ADC模块，在此通过信号转换，数字化平滑处理后最终联入Zigbee网络。进行程序化算法决策然后发送出数字滤波后的电信号至终端路灯进行调整。

2.2 通信程序设计

系统通信程序包括各路灯间的节点通信与路灯节点与监控中心之间远传通信两部分。

2.2.1 路灯节点之间实现通信

路灯节点之间实现通信，主要功能有2点，

（1）确保夜间照明区内在无行人与车辆情况下路灯处于微亮节电状态；

（2）检测探头在监控到有行人与车辆经过时第一时间触发路灯节点开启路灯并转为全亮，随即预测车辆轨迹，触发下一盏路灯为全亮，确保行人或车辆的出行安全。

2.2.2 监控软件功能设计

监控软件应具备高标准的系统错容与稳定性。其主要功能为监控路灯当前工作状态与健康信息，确保区域内照明工作正常，严防偷电漏电，蓄意破坏等危险行为。而在稻莶杉上监控软件应具备不同线路的用电量与损耗量，确保供电配给平衡，监控到电力数据异常时可以及时进行调整。晚间或者恶劣天气情况下应对路灯的瞬时光通量进行调节，实现不同照相需求的路段路灯亮灯率与光通量动态调整，在确保交通安全与人们出行便捷的情况下最大限度节约电力，减小路灯损耗。在故障维修与调试阶段可通过串口配置界面设置相应的串口配置参数，通过Zigbee的配置程序可读取Zigbee模块的网络ID号、波特率、网络地址、MAC地址，可以方便的设置Zigbee模块的网络ID号、波特率，通过路灯调试界面可以读取该街道路灯的环境光强、路灯光强、功耗、是否故障等信息。

3 系统功能

通过自控程序与感知仪表的配合性使用，路灯控制系统具备如下功能：

（1）全面监测区域路灯总线运行情况，进行线路单位的一键式启停；

（2）根据环境光照强度与时间进行手动/自动的切换设定；

（3）具备单灯监测功能，综合监测能耗，光照强度等参数。并且可以随时远程调控；

（4）具备行人及其车辆流量监控功能，能根据车流量进行亮点微调与定时开关功能。例如天刚刚亮时路灯监测到自然光，并且逐渐减小其功率并逐渐调整变暗，待自然光亮度足够时自行关闭；

（5）具备电缆及其单灯的故障监测功能，能及时判断故障类型，并进行远程报警，指示操作人员进行正确定位。

4 结语

智能化和网络化控制路灯是未来路灯控制的发展方向和必然趋势。随着技术的进步和城市发展的需求，无线传感节点集成度与普及率会越来越高，价格会越来越低，路灯控制系统的功能会越来越全，路灯的自动化管理和无线通信技术的结合应用也必然会越来越广泛。

参考文献

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[4]刘铁超.基于ZigBee的校园路灯控制系统的设计与实现[D].大连：大连海事大学，2014.

作者单位

台州学院 浙江省台州市 317000