基于基于CC2530的的ZigBee无线路灯节能智能监控系统无线路灯节能智能监控系统
利用ZigBee CC2530自组织无线网络进行路灯控制器的设计,将ZigBee技术与传统的路灯控制模式相结合,提
出了基于CC2530的ZigBee无线路灯节能智能监控系统方案,实现城市路灯节能照明,提高管理效率,降低运行
成本。通过对该系统模型进行的试验测试,表明该系统具有明显的节能控制效果。
摘摘 要:要: 利用ZigBee
关键词:关键词:
随着我国城乡一体化建设和城市化建设的不断深入,对道路照明扩展规模越来越大,因此对道路照明及景观照明提出了更
高、更新的要求。与此同时,路灯的电能消耗和灯具损耗也越来越大。传统的路灯控制系统存在着智能化程度低、线路稳定度
差等问题,给城市照明系统的管理和维护带来很大困难。为了解决以上问题,本论文提出了基于CC2530的ZigBee无线路灯节
能智能监控系统方案。该方案能够灵活开关灯,自动及时发现故障,提高设备智能化管理。本系统根据实际要求,对每一组路
灯进行控制,实现照明模式的多样化和灵活性,若有损坏的路灯,系统会及时显示其信息,并通知管理人员,有效地提高了城
市照明系统的管理水平。
1 ZigBee技术技术
ZigBee技术是一种新兴的短距离无线通信技术,目前在近距离无线网络领域得到广泛应用。ZigBee协议栈是建立在
IEEE802.15.4标准之上。IEEE802.15.4定义了物理层和MAC层的规范。其余如网络层和应用层规范[1]等方面由ZigBee联盟负
责。ZigBee技术采用自组织网络,且其网络拓扑结构可以随意变动的这一特点对道路照明监控系统十分有利,对实现路灯节
能智能监控系统的智能化、高可靠性、低成本起到很好的作用[2]。
ZigBee低速无线个域网具有如下特点[3-4]:
(1)低功耗。ZigBee技术传输速率低,传输数据量小。而且,ZigBee模块在非工作时间采用休眠模式,使得系统运行非常节
省电能。
(2)数据传输可靠。ZigBee采用冲突避免的载波多路侦听技术,当有数据传送需求时则立刻传送,保证了系统信息传输的可
靠性。
(3)网络容量大。一个ZigBee网络最多可包含65 535个网络节点,按功能的完整性可划分为全功能设备(FFD)和半功能设备
(RFD),各个节点可相互连接,组成大容量的ZigBee网络。
(4)工作频段多样。使用频段有:2.4 GHz ISM频段、868 MHz(欧洲)及915 MHz(美国),并在不同的载波频率下有250
Kb/s、40 Kb/s和20 Kb/s三种不同的传输速率。
2 系统结构组成系统结构组成
ZigBee 的网络拓扑结构可分为:网状结构、星型结构和树状结构[5],当CC2530用倒F型PCB天线时,可靠收发距离为200
m左右,考虑到网状结构能够缩短信息传输的延迟和提高通信网络的可靠性[6],因此无线路灯节能智能监控系统中的网络拓扑
可以采用网状结构, 使用路由功能传输。因为CC2530可以实现20级左右路由,所以本系统采用CC2530。一
个“CC2530+CC2591”组成的路由器与协调器的可靠收发距离可以达到1 km左右,“CC2530+CC2591”组成的路由器与普通路
由器如果布局合理的话,就可以让整个网络的通信距离达到20 km左右。
无线路灯节能监控系统是由一个ZigBee协调器、若干个路灯路由控制器和若干个路灯终端设备控制器组成的无线监控系统
如图1所示。根据ZigBee通信与组网技术的特点,将ZigBee技术与传统的路灯控制模式相结合,采用对每组路灯进行检测和控
制的方式,就能够及时发现路灯的损坏情况和它的具体位置,方便维修管理,实现按需节能、智能化管理,达到城市照明系统
节能减排的目标。
路灯节能监控系统的各个模块运行主程序流程如图2所示。首先系统上电初始化各个模块,然后协调器选择一个信道和PAN
ID(个域网ID号)后就开始建立网络,路由器和终端设备随后加入网络,协调器发出相应的控制命令。
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