ZigBee+GPRS的LED路燈監(jiān)控系統(tǒng)

摘要：將ZigBee技術(shù)和GPRS移動通信技術(shù)相結(jié)合，設計了一種基于ZigBee+GPRS的LED路燈照明遠程監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用兩級雙網(wǎng)組網(wǎng)模型和簇-鏈型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，通過網(wǎng)絡化、智能化控制，實現(xiàn)了燈具的遙測、遙控。此外，提出了一種應用于路燈照明的亮度自適應節(jié)能控制算法，該算法可根據(jù)時段、環(huán)境亮度和人員活動情況改變PWM信號的占空比，自動調(diào)節(jié)LED的亮度，充分利用LED的可控性，實現(xiàn)最佳照度控制，達到節(jié)能目的。
關鍵詞：ZigBee GPRS；LED照明系統(tǒng)；PWM

引言
LED作為新光源，具有光效高、壽命長、易于調(diào)光、體積小、綠色環(huán)保等優(yōu)點，被人們稱為是第四代光源，因此，LED照明是21世紀城市照明系統(tǒng)的重要組成部分。城市道路管理作為現(xiàn)代城市管理的重要組成，實現(xiàn)道路照明系統(tǒng)的智能化與網(wǎng)絡化控制是現(xiàn)代城市照明系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。本系統(tǒng)基于LED照明的智能監(jiān)控和分時調(diào)光技術(shù)，實現(xiàn)了智能化的監(jiān)控算法；通過GPRS和ZigBee技術(shù)，實現(xiàn)了無線的區(qū)域化、網(wǎng)絡化的控制；最后，結(jié)合LED可調(diào)光的高效驅(qū)動，實現(xiàn)了對路燈的遙控、遙信和遙測。

1 系統(tǒng)網(wǎng)絡模型及工作原理
遠程智能照明網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。采用ZigBee和GPRS兩級雙網(wǎng)組網(wǎng)模型，出監(jiān)控中心、網(wǎng)關節(jié)點及GPRS移動通信網(wǎng)絡3部分組成。上層為GPRS主干網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸；下層為ZigBee二級子網(wǎng)，由各個路燈子節(jié)點構(gòu)成，采用簇-鏈型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)完成數(shù)據(jù)路由和轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)關節(jié)點連接ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡與GPRS網(wǎng)絡，實現(xiàn)ZigBee協(xié)議和TCP／IP協(xié)議兩種協(xié)議棧之間通信協(xié)議轉(zhuǎn)換。網(wǎng)關節(jié)點發(fā)布監(jiān)控中心的控制命令，并把收集到的燈狀態(tài)信息轉(zhuǎn)發(fā)到外部網(wǎng)絡上，通過GPRS網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，實現(xiàn)燈具的遙測、遙控。通過ZigBee和GPRS構(gòu)成的智能監(jiān)控網(wǎng)，城市照明監(jiān)控中心一方面能及時、準確地檢測出LED路燈電壓、電流及工作狀態(tài)等信息，實現(xiàn)防盜和遠程故障監(jiān)測；另一方面，又能根據(jù)需要對LED路燈進行開／關及亮度控制。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)
2．1 系統(tǒng)總體框架
系統(tǒng)由GPRS模塊、ZigBee節(jié)點和網(wǎng)關模塊、單片機、LED恒流驅(qū)動和照明模塊、傳感器模塊組成，系統(tǒng)總體框圖如圖2所示。