ZigBee在旅游景區(qū)照明監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

摘要：為了提高旅游景區(qū)照明監(jiān)控的可靠性和高效性，采用ZigBee技術與GPRS技術相結合的方法，構建了旅游景區(qū)照明監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)方案。通過組網(wǎng)測試實驗，驗證了ZigBee網(wǎng)絡可靠的數(shù)據(jù)傳輸性及自配置等特性。
關鍵詞：ZigBee；景區(qū)照明；GPRS；協(xié)調器

0 引言
隨著生活水平的提高以及城市生活壓力的增大，旅游已經(jīng)成為人們放松的一種主流方式，回歸大自然正是時下旅游的一大趨勢，景區(qū)夜景的建設也逐漸成為吸引游客的一大砝碼。景區(qū)夜間照明不僅要保證游客夜間通行安全，而且還要使景區(qū)照明成為一道靚麗的風景線。目前大多景區(qū)照明多采用布線控制整個景區(qū)照明系統(tǒng)，這給施工和維護帶來了巨大的難度，特別是一些地形復雜，地道險峻的自然風景區(qū)，維護起來需要耗費大量的人力物力。
ZigBee由于具有省電、可靠、成本低、延時短、網(wǎng)絡存儲大、安全、自配置等特點，從而非常適合于分散的多節(jié)點、可靠性高、低數(shù)據(jù)流量的通訊系統(tǒng)。將ZigBee與GPRS通信技術結合，應用于景區(qū)照明監(jiān)控系統(tǒng)中，解決了系統(tǒng)布線難和耗材高等問題。監(jiān)管部門可通過軟件設置絢麗、省電等多種復雜的變換模式，既能亮出景區(qū)的魅力又可在特定時段達到節(jié)約能源的目的。通過單盞燈的電壓等信息可以定位發(fā)生故障的燈具，省去了巡燈工作，提高了維護管理效率。而且ZigBee還具有組網(wǎng)方式靈活、可擴展性強等特點，方便景區(qū)擴建開發(fā)等。

1 景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)總體實現(xiàn)方案
本文通過采用ZigIlee技術和GPRS技術搭建了一個無線傳感器網(wǎng)絡，系統(tǒng)總體結構如圖1所示，主要由單燈控制器、協(xié)調器和上位機三部分組成。照明監(jiān)控系統(tǒng)由上位機為起點發(fā)出命令，通過GPRS網(wǎng)絡傳輸給協(xié)調器，再由協(xié)調器分析處理接收到的數(shù)據(jù)并轉發(fā)給整個ZigBee網(wǎng)絡中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點(單燈控制器)，網(wǎng)絡節(jié)點接收處理數(shù)據(jù)之后對燈具作出響應的控制操作，這種由監(jiān)控主機發(fā)起的數(shù)據(jù)流稱之為下行數(shù)據(jù)。相反，ZigBee網(wǎng)絡可以定期向協(xié)調器進行反饋信息，再由協(xié)調器反饋給監(jiān)控中心，從而作出相應的措施，此數(shù)據(jù)流則稱之為上行數(shù)據(jù)，整個操作流程的實現(xiàn)便可以達到監(jiān)控中心對整個照明系統(tǒng)遠程監(jiān)控的目的。

1．1 協(xié)調器硬件設計
考慮到成本，控制能力，可移植性以及可靠性等方面的因素，該系統(tǒng)協(xié)調器硬件設計采用雙MCU結構，其硬件體系結構如圖2所示。MCUA作為協(xié)調器節(jié)點的核心處理器，主要負責接收、處理和轉發(fā)來自MCUB和GPRS模塊的信息；MCUB作為協(xié)調器節(jié)點，負責匯集整個ZigBee網(wǎng)絡其他節(jié)點的信息轉發(fā)給MCUA，或轉播來自MCUA的命令給ZigBee網(wǎng)絡；GPRS模塊則負責MCUA與監(jiān)控中心之間的無線傳輸，從而實現(xiàn)監(jiān)控中心對網(wǎng)絡的無線監(jiān)控，三個模塊之間采用串口進行通信。

其中，MCUA采用了TI公司的低功耗微處理器MSP430F149，它是一款16位單片機，具有正常工作模式(AM)和5種低功耗模式(LPM0～LPM4)，可以方便地在各種模式之間進行切換，該單片機擁有2個串口(USART0，USART1)，能滿足協(xié)調器硬件設計對串口數(shù)量的需求。