ZWS行業應用-照明管理系統方案

為實現照明智能化，節能且便捷的管理燈具，基于ZigBee模塊和ZWS云平臺，致遠電子提供了一款軟硬件結合的照明系統解決方案，實現對照明燈具的遠程控制和管理。

ZWS云平臺，全稱為：ZLG Web Service云計算服務平臺，是一個標準通用的物聯網云端平臺型服務系統，支持多種通信協議設備的接入管理，包括ZigBee、LoRaWAN、OPC UA、CAN、Modbus等協議，具有遠程監控和管理設備、數據解析、數據分析、告警觸發、數據推送等功能。

而照明管理系統是基于ZWS云平臺衍生出來的專門管控照明設備的行業應用，具有以下功能特點：

●   實時獲取燈具狀態信息；

●   準確獲取并統計燈具的能耗信息；

●   遠程控制單個燈具、分組燈具；

●   設置定時任務（定時開關燈、定時調光等）；

●   當燈具出現欠壓、過壓、欠流等故障時，系統會第一時間發出告警通知。

照明管理系統通過無線ZigBee以及物聯網技術，實現對照明燈的遠程監測和維護，提高燈具管理效率，降低運維成本，是照明行業的典型應用。

圖2 ZigBee協議優勢

一、照明智能化的需求

在快速發展的現代，使用照明的場所越來越廣，小到家中的臺燈，大到市政路燈、工業照明、港口照明等。但隨著燈具數量的增多，燈的環境惡劣、安裝位置高等客觀原因，給維修和日常化管理燈具也增加了不少難度。此外，照明節能環保也是一個必須解決的問題。
傳統照明方案存在的問題：1、管理問題：不能遠程控制燈具，不能靈活分組管理。2、監測問題：無法及時獲取燈具狀態和能耗信息，且依靠人工巡檢、市民報修等手段去排查故障，效率低下。3、節能問題：不能設定時間定時自動調光或關燈，在凌晨時段或可調暗時刻，仍全部開啟燈具，造成用電浪費。為了解決這些問題，使照明燈更加智能化，致遠提供了一個軟硬件結合的照明系統解決方案。

圖3 MQTT消息傳輸

二、照明系統方案的整體設計

照明管理系統方案包含通信硬件和應用軟件兩部分，如圖1。 

圖1 照明管理系統方案

綜合考慮燈具的分布距離以及使用數量等特性，系統的硬件部分選用了ZigBee協議的通信方案。ZigBee協議具有低功耗、近距離、網絡容量大等優勢，適用于照明場合的無線方式。

而網關和云端的通信采用的是MQTT協議，MQTT是一種輕量級的消息傳輸協議，基于發布/訂閱模式，可在網絡受限設備、低寬帶以及高延遲的網絡上進行穩定傳輸。

圖4 ZigBee網關配置

三、通信硬件

照明管理系統的通信硬件采用了致遠自主研發的ZigBee網關GZ32M-I-Pro和ZM32節點，網關與節點構成星型網絡或網型網絡，ZM32節點將燈具的數據透傳給網關，網關再通過wifi/4G/以太網的方式將數據傳送到云端。

GZ32M-I-Pro是基于ZM32透傳模塊開發的ZigBee網關，支持 WIFI、4G、雙口以太網數據回傳鏈路，支持自動切換網卡功能。還提供本地Web界面配置，可配置網絡號、信道號等參數以及上云配置。

ZM32節點體積小、功耗低、可嵌入到燈具內，且100秒內可完成節點自組網，是燈具智能化的首選。

圖5 ZM32節點

四、應用平臺

照明管理平臺是基于ZWS云平臺開發的行業應用，針對性的解決傳統照明在管理、監測和節能上的弊端，具備的功能特點：

●   支持能耗統計，可查看單燈的能耗信息；

●   支持跨網關分組，可分組、分區監測和控制；

●   支持設置定時任務，定時開關燈，節能減排；

●   支持一鍵開關燈，快速處理應急情況；

●   支持故障告警，第一時間通知告警信息。

是一個專門為管理照明行業各類燈（工業燈、場館燈等）而設計的典型行業應用，用戶只需簡單配置，就可以實現遠程開關燈、調光、一鍵控制、定時場景及跨網關分組控制燈等管理。

圖6 燈具接入

五、燈具如何接入照明管理平臺？

首先，在線下配置好ZigBee網關，并將燈具加入自組網中，使它們能相互通信。然后登錄照明管理平臺，在控制平臺上，添加網關、燈具，當燈具在線狀態為綠色說明燈具在線，就可以正常與云端進行通信了。

圖7 分組設置

六、接入燈具后，要如何管理控制？

照明場景中，大多都是對一片區域的燈進行控制，因此燈具分組很重要。為了能更好的管控燈具，第一步是要對燈具進行分組（可以基于網關分組，也可以跨網關進行分組）。

完成分組后，可從分組、網關的角度去查看燈的狀態數據以及能耗信息，還可以一鍵控制多個燈具。

圖8 查看實時數據

為了能監測燈具的故障，可以設置燈具告警閾值，當燈具發生故障觸發閾值時，云端會實時推送欠壓、過壓等告警信息，用戶能第一時間了解故障狀態，及時進行處理。

圖9 故障告警

還可以根據時間周期（每日、每周、每月）預設定時開關燈、定時調光等定時任務，減少人工控制的頻次，解放用戶雙手。定時任務的執行方式，用戶可以選擇由云端執行，或者將定時任務下發給燈具，由燈具自動執行。

圖10 定時任務