ZigBee+GPRS的LED路燈監控系統

摘要：將ZigBee技術和GPRS移動通信技術相結合，設計了一種基于ZigBee+GPRS的LED路燈照明遠程監控系統。系統采用兩級雙網組網模型和簇-鏈型網絡拓撲結構，通過網絡化、智能化控制，實現了燈具的遙測、遙控。此外，提出了一種應用于路燈照明的亮度自適應節能控制算法，該算法可根據時段、環境亮度和人員活動情況改變PWM信號的占空比，自動調節LED的亮度，充分利用LED的可控性，實現最佳照度控制，達到節能目的。
關鍵詞：ZigBee GPRS；LED照明系統；PWM

引言
LED作為新光源，具有光效高、壽命長、易于調光、體積小、綠色環保等優點，被人們稱為是第四代光源，因此，LED照明是21世紀城市照明系統的重要組成部分。城市道路管理作為現代城市管理的重要組成，實現道路照明系統的智能化與網絡化控制是現代城市照明系統的發展趨勢。本系統基于LED照明的智能監控和分時調光技術，實現了智能化的監控算法；通過GPRS和ZigBee技術，實現了無線的區域化、網絡化的控制；最后，結合LED可調光的高效驅動，實現了對路燈的遙控、遙信和遙測。

1 系統網絡模型及工作原理
遠程智能照明網絡系統結構如圖1所示。采用ZigBee和GPRS兩級雙網組網模型，出監控中心、網關節點及GPRS移動通信網絡3部分組成。上層為GPRS主干網，實現數據遠程傳輸；下層為ZigBee二級子網，由各個路燈子節點構成，采用簇-鏈型網絡拓撲結構完成數據路由和轉發。網關節點連接ZigBee無線傳感器網絡與GPRS網絡，實現ZigBee協議和TCP／IP協議兩種協議棧之間通信協議轉換。網關節點發布監控中心的控制命令，并把收集到的燈狀態信息轉發到外部網絡上，通過GPRS網絡將數據傳輸至監控中心，實現燈具的遙測、遙控。通過ZigBee和GPRS構成的智能監控網，城市照明監控中心一方面能及時、準確地檢測出LED路燈電壓、電流及工作狀態等信息，實現防盜和遠程故障監測；另一方面，又能根據需要對LED路燈進行開／關及亮度控制。

2 系統實現
2．1 系統總體框架
系統由GPRS模塊、ZigBee節點和網關模塊、單片機、LED恒流驅動和照明模塊、傳感器模塊組成，系統總體框圖如圖2所示。