Popular Science Popular Science Popular Science 科 学 大 众 科 学 大 众 科 学 教 育 科 学 教 育 · · 2010 年 第 期 5 基于 ZigBee 无线网络路灯监测控制系统的设计 李 欣 （保定市市政公用事业建设集团路灯管理处，河北省 071000） 摘 要：本文介绍了一种利用短距离无线接力方式实现远程路灯控制的方案。该系统将通过 ZigBee 短距离无线蜂窝网络和 CDMA/ GPR S 无线移动网络共同组网，利用 DSP 控制系统来控制路灯的使用情况，使得该系统具备设备安装方便、组网方式 灵活、节约能源等突出优点，具有很大的市场应用前景。 关键词：ZigBee 蜂窝网络； 数字信号处理器（DSP）； 无线路灯控制； 无线移动网络 中图分类号：TN919.2 文章编号：1006- 3315(2010)5- 164- 001 文献标识码：A 为了进行模块化设计，系统硬件主要分为三个部分：主控制 数据存储功能：现场监控设备和服务器上的数据库中存储历 TMS302C2XX user’s guide.U.S.A.TexasInstruments[M].2000. MA/GPRS 遥信 遥调 、 动重启 路灯的应用成为现实 随着各种无线网络技术的发展 成熟，使得灵活控制每一盏 、 。 本文介绍了采用 蜂窝网络 无线移动网络组网，构建功能强大的四遥 遥测 ( 无线网络，从而实现集实时的本地故障监测 ) ZigBee +CD- 遥控 、 、 模块自 、 远程监控管理为一体的无线路灯控制系统 、 。 标准的短距离 ZigBee IEEE802.15.0 是一种基于 国际上， 。 、 低功耗 、 低传输速率 、 低速率无 低复杂 、 近距离的设备联网应用，主要用于无线传感器 、 联 线网络技术，该无线连接技术主要解决低成本 度 网络和测量控制方面 盟共同致力于该无线连接技术的推广工作，其中， 工作组主要负责制定 主要参照和采用现有标准，以便于今后不同厂商 通； 联盟则负责高层应用及市场推广工作 立的 司加入 IEEE802.15.4 层协议，其余协议 设备的互联互 、 于 年成 。 无线设备公 联盟如今已经吸引了上百家芯片公司 、 IEEE802.15.4 物理层及 工作组及 ZigBee ZigBee ZigBee ZigBee MAC 2002 。 系统组成 1． 本系统采用三级网络组成，分别是监控中心 控制主站 、 路 、 灯控制器 。 如下图所示： 系 统 网 络 结 构 图 监控中心：由服务器 控制主站：采用 监控终端组成 、 。 方式）， 将采集到的管辖内的路灯信息传输至监控中心，同时接收监控 中心下发的指令，进行各个路灯的控制 无线传输网络（ CDMA/GPRS TCP/IP 路灯控制器：采用 无线网络组网，同网关分中心组 成一个无线网络，各个路灯控制器采取级联方式，将本地检测的 数据传输至网关分中心，并通过网关分中心上传至监控中心 ZigBee 。 。 系统硬件设计 2． 电路 无线接口 、ZigBee 主控制部分采用 、CDMA/GPRS TI 公司的 无线接口 。 ，该芯片是美国 TMS320C2XX 低成本 、 外部可寻址 公司推出的 品以高速 字的高速 期在 可取代一般的单片机 低功耗 、 SRAM。 25ns- 50ns 。 无线接口采用 之间，实时性处理比 TMS320C203 TI 系列的定点式数字信号处理器，该产 易于开发为显著特点 、 芯片内置 字程序 64K 。 数据及 位单片机快 / 544 ，指令周 倍以上， I/O 2 16 ZigBee 无线单片机公司 线单片机系列芯片 的片上 成了 SOC ZigBee 32／64／128KB CHIPCON 。CC2431 产品 的 ，该芯片是美国 CC2431 TI 后推出的全新概念新一代 是一款真正符合 除了包括 的 IEEE802.15.4 RF RAM、 以及 公司收购 无 标准 收发器外，还集 ZigBee 。CC2431 内存 Flash 、8KB ADC、 - 164 - 看门狗等 。CC2431 供电且功耗很低 ，其灵敏度高达 可工作在 接收数据时为 ( 2.4GHz 最大输出为 频段，采用低电压 ，发送数据时为 最大传 27mA +0.6 dBm、 - 91dBm、 DMA、 (2.0～3.6V) 25mA) 送速率为 250kbps。 系统软件设计 3． 。 控制主站软件设计：在系统设计中，控制主站是路灯管理中 心和路灯控制器之间数据交互的桥梁，通过控制主站，将路灯管 理中心的控制 查询等命令转发至路灯控制器，同时将路 、 灯控制器执行命令的结果 获取路灯的状态上传至路灯管理中 心 配置 、 、 路灯控制器软件设计：在系统设计中，路灯控制器是整个系 统的执行机构，所有路灯控制器组成一个级联的无线网络，远端 的路灯控制器可以就近通过其他路灯控制器将信息转发 下达， 、 并根据监控中心的各种指令完成对路灯的控制及路灯状态的采 集 。 SQL Server 数据库，采取 路灯控制器软件由主程序和中断服务程序构成 后台软件设计：路灯管理中心软件采用 （客户端 使用 响应操作人员的指令，对前端路灯控制器进行控制 主要完成用户登录 数据采集 、 工作情况判断 无线路灯监测控制系统主要功能： 指令下达 、 数据存储等功能 、 口令管理 、 电子地图显示 、 C/S 。 / 编制， Visual C++ 服务器）结构，通过 配置 查询 、 、 统计报表 、 。 、 。 主动问询功能：监控中心可以主动问询每路路灯的开关状态 、 主动控制功能：监控中心可以随意开关任何一路路灯或开关 > 电流电压 电量等数据 、 。 > 自定义群组的路灯 。 自动控制功能：现场按季节变化 > 关时间，同时允许交叉控制 报警功能：通信中断 > 监控中心有报警显示 亮灯率过低 、 。 每日计划等自动调节路灯开 、 分组控制 、 。 未按时开关等情况出现时， 、 显示功能：电子地图上显示每路路灯的开关状态及其它重要 > 信息 。 > 史记录 > 信息 。 。 > 设置和维护功能 。 > 展其它功能 参考文献： 。 数据查询功能：监控中心可以查询任意时间段每路路灯数据 曲线报表功能：可以生成电流 > 的分析曲线和报表 。 电压 、 电能 、 亮灯率 、 开关时间 、 远程维护功能：监控设备中的采集和通信模块具备远程参数 拓展功能：系统可自由增减监控设备的数量；监控设备可以扩