GPRS與ZigBee的城市照明系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計

摘要：給出了基于ZigBee的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計方案。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)以Freescale公司生產(chǎn)的MCF52223為主控芯片，配以宏電的H7710為GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)出口，F(xiàn)reescale公司的MC13213為ZigBee無線收發(fā)模塊。測試結(jié)果表明：該網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)工作穩(wěn)定，能滿足低功耗及實(shí)時性要求。
關(guān)鍵詞：ZigBee；城市照明監(jiān)控系統(tǒng)；網(wǎng)關(guān)；MCF52223

引言
路燈和景觀燈是城市夜晚一道亮麗的風(fēng)景線，也是城市中必需的公用照明設(shè)施。城市照明監(jiān)控系統(tǒng)是一種監(jiān)測與控制的集成系統(tǒng)。一套高效的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)可以節(jié)省大量的人力物力。但目前，我國城市照明監(jiān)控技術(shù)還比較落后，存在很多問題。主要表現(xiàn)在目前的城市照明燈光大多采用分散手控和時控的方式，即在路燈配電箱中安裝定時器，按預(yù)定的時間自行開／關(guān)燈，當(dāng)季節(jié)變化時需要人工干預(yù)來調(diào)整開關(guān)時間；而有些景觀燈開關(guān)通常是人工手動控制方法，即根據(jù)開關(guān)燈時間表由值班人員手動進(jìn)行開、關(guān)燈操作?，F(xiàn)行的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)既不能及時調(diào)整開／關(guān)燈的時間，又無法及時反映照明設(shè)施的運(yùn)行情況，并且故障率高、維修困難。
基于ZigBee的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)可以很好地解決這些問題，它采用了GPRS和ZigBee技術(shù)，不但可以采用電感降功率和電子整流器無級變功率等方法來節(jié)省路燈的用電量，還可以實(shí)時檢測并控制照明設(shè)施狀態(tài)。本文主要闡述照明監(jiān)控系統(tǒng)中網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計方案。

1 照明監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)
基于ZigBee技術(shù)的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)采用“監(jiān)控中心-網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)-單燈測控節(jié)點(diǎn)”的三層結(jié)構(gòu)，通過GPRS的技術(shù)將監(jiān)控中心的城市照明控制系統(tǒng)軟件和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)聯(lián)系起來，而網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)又通過ZigBee路燈網(wǎng)絡(luò)將路燈的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到相關(guān)的路燈節(jié)點(diǎn)。城市照明監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

圖1中的路燈節(jié)點(diǎn)1至N通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)了路燈通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，每個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)作為該條道路的主控節(jié)點(diǎn)。通過GPRS通信技術(shù)和ZigBee技術(shù)的結(jié)合，可以將路燈的狀態(tài)信息發(fā)送到中心服務(wù)器，并存入數(shù)據(jù)庫中。監(jiān)控中心通過對服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作就可以實(shí)現(xiàn)對路燈狀態(tài)的監(jiān)測和控制。