采用ZigBee技术设计LED智能路灯照明控制系统

闫永生++崔丽

摘 要：近年来，LED材料及封装技术取得了显著的进步，LED照明技术获得了大家广泛的认可，LED照明灯具大量应用于家庭日常照明以及路桥、隧道等社会公共区域照明。该文着重探讨将ZigBee技术应用于LED路灯照明控制方面，开发设计LED智能照明控制系统，以实现智能照明，节能照明的目的。

关键词：ZigBee 智能 照明系统 节点

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0037-01

随着经济发展及城市化进程的快速推进，LED路灯已经越来越受到大家的认可，伴随使用数量的大量增多，凸显出控制的重要性。传统的路灯照明控制装置采用的是有线连接，存在布线工作量大、施工成本高、且智能化程度低等不足。采用ZigBee技术设计开发的LED路灯智能照明控制系统，通过对照明时间进行科学高效的控制，不仅可以节省用电，还可以延长LED路灯的寿命；系统采用无线控制，还具有节省电线电缆，减少施工工作量，方便日常维护等优点。

1 ZigBee技术简介

ZigBee技术是一种新兴的无线网络技术，采用IEEE 802.15.4协议，工作于全球通用免费的ISM频段，适用于短距离、低成本、低数据速率、低功耗的简易无线网络控制。

ZigBee技术具有如下几个主要特点：

低功耗：idle模式下的工作电流为4 mA，休眠状态下zigbee待机电流为1～50 uA，两节5号干电池可支持一个节点工作6～24个月甚至更长。

低成本：ZigBee工作于ISM频段，不收取任何费用；系统终端内嵌协议栈，协议简单，代码量比较少；因此，这种技术具有相对较低的成本费用。

容量大：网络可容纳65000个设备。

低速：ZigBee工作于250 kB/s的通信速率下，可满足低速率传输数据的需求。

安全性高：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密算法，保证了应用安全性。

2 系统架构及简介

ZigBee灯具节点以CC2530为核心进行设计，主要负责数据的中继转发及驱动控制LED灯具的亮度状态。灯具节点组成MESH网状网络结构，可以保证数据传输的可靠性。另外，还可以接收传感器采集的状态数据并且上传到上级控制。

（2）ZigBee中心节点负责初始化网络信息，组织建立网络，维护和管理网络，居于无线网络的核心地位。中心节点可以控制灯具节点，主控制器也可以通过中心节点控制灯具节点。

（3）主控制器的核心是具有操作系统和工作软件的PC机，通过GPRS和中心节点相连，在系统中具有最高权限。用户可以通过主控制器下传运行模式参数到中心节点，然后再到灯具节点；还可以通过中心节点检测各灯具节点传感器返回的状态参数，进行灯具状态实时监测，运行数据统计分析，节能评估等。

3 控制系统解决方案

控制系统采用主控制器、中心节点、灯具节点三级控制体系，且权限由高到低。需要强调的是，主控制器如果故障失效或者没开启，系统可在中心节点指挥下工作；如果中心节点故障失效或没开启，灯具节点就按照默认的工作模式工作，这样可以大大提高系统的安全性。

ZigBee灯具节点控制点亮LED灯具。灯具节点内有时钟，出厂前已存储默认的工作模式，和设定的亮度曲线。没加入ZigBee网络时，节点可以自主工作：根据时间自动开启、关闭灯具，还可以根据当前的时钟自动调整灯具到某一需要的亮度等级，比如刚开机半小时内，灯具亮度只需50%；高峰期过后，灯具亮度也降低等。当有ZigBee无线网络并可以加入时，灯具节点就受控于中心节点。同时，灯具节点还可以把传感器采集的环境亮度参数、灯具的工作电流等状态参数上传到中心节点以及主控制器，上级控制单元可以根据反馈的传感器数据修正灯具的控制亮度数据，实现动态控制和可能的故障定位。

4 结语

ZigBee因其低价、简单、安全、易用等优点应用于LED路灯的智能照明控制方面，可以达到节能，方便维护，智能控制等目的，借助这一控制技术可以实现灯具产品的增值，具有很好的经济价值，社会价值。技术的发展不会止步，人们对新技术的渴望永无止境，这就需要我们努力学习，积极探索，为智能控制技术，为国家的强盛而努力。

参考文献

[1] 李文仲，段朝玉.ZigBee无线网络技术入门与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[2] 瞿雷，刘盛德，胡咸斌，编著.ZigBee技术及应用[M].北京航空航天大学出版社.

[3] 李鑫.基于ZigBee的无线智能照明系统的研究[D].天津大学.

[4] 周登龙，陈硕.基于ZigBee无线通信技术的智能照明系统[J].现代电子技术，2012（17）.

[5] 鲁进，郭利进.基于ZigBee的LED路灯照明系统设计与研究[J].微型机与应用，2013（9）.endprint

摘 要：近年来，LED材料及封装技术取得了显著的进步，LED照明技术获得了大家广泛的认可，LED照明灯具大量应用于家庭日常照明以及路桥、隧道等社会公共区域照明。该文着重探讨将ZigBee技术应用于LED路灯照明控制方面，开发设计LED智能照明控制系统，以实现智能照明，节能照明的目的。

关键词：ZigBee 智能 照明系统 节点

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0037-01

随着经济发展及城市化进程的快速推进，LED路灯已经越来越受到大家的认可，伴随使用数量的大量增多，凸显出控制的重要性。传统的路灯照明控制装置采用的是有线连接，存在布线工作量大、施工成本高、且智能化程度低等不足。采用ZigBee技术设计开发的LED路灯智能照明控制系统，通过对照明时间进行科学高效的控制，不仅可以节省用电，还可以延长LED路灯的寿命；系统采用无线控制，还具有节省电线电缆，减少施工工作量，方便日常维护等优点。

1 ZigBee技术简介

ZigBee技术是一种新兴的无线网络技术，采用IEEE 802.15.4协议，工作于全球通用免费的ISM频段，适用于短距离、低成本、低数据速率、低功耗的简易无线网络控制。

ZigBee技术具有如下几个主要特点：

低功耗：idle模式下的工作电流为4 mA，休眠状态下zigbee待机电流为1～50 uA，两节5号干电池可支持一个节点工作6～24个月甚至更长。

低成本：ZigBee工作于ISM频段，不收取任何费用；系统终端内嵌协议栈，协议简单，代码量比较少；因此，这种技术具有相对较低的成本费用。

容量大：网络可容纳65000个设备。

低速：ZigBee工作于250 kB/s的通信速率下，可满足低速率传输数据的需求。

安全性高：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密算法，保证了应用安全性。

2 系统架构及简介

ZigBee灯具节点以CC2530为核心进行设计，主要负责数据的中继转发及驱动控制LED灯具的亮度状态。灯具节点组成MESH网状网络结构，可以保证数据传输的可靠性。另外，还可以接收传感器采集的状态数据并且上传到上级控制。

（2）ZigBee中心节点负责初始化网络信息，组织建立网络，维护和管理网络，居于无线网络的核心地位。中心节点可以控制灯具节点，主控制器也可以通过中心节点控制灯具节点。

（3）主控制器的核心是具有操作系统和工作软件的PC机，通过GPRS和中心节点相连，在系统中具有最高权限。用户可以通过主控制器下传运行模式参数到中心节点，然后再到灯具节点；还可以通过中心节点检测各灯具节点传感器返回的状态参数，进行灯具状态实时监测，运行数据统计分析，节能评估等。

3 控制系统解决方案

控制系统采用主控制器、中心节点、灯具节点三级控制体系，且权限由高到低。需要强调的是，主控制器如果故障失效或者没开启，系统可在中心节点指挥下工作；如果中心节点故障失效或没开启，灯具节点就按照默认的工作模式工作，这样可以大大提高系统的安全性。

ZigBee灯具节点控制点亮LED灯具。灯具节点内有时钟，出厂前已存储默认的工作模式，和设定的亮度曲线。没加入ZigBee网络时，节点可以自主工作：根据时间自动开启、关闭灯具，还可以根据当前的时钟自动调整灯具到某一需要的亮度等级，比如刚开机半小时内，灯具亮度只需50%；高峰期过后，灯具亮度也降低等。当有ZigBee无线网络并可以加入时，灯具节点就受控于中心节点。同时，灯具节点还可以把传感器采集的环境亮度参数、灯具的工作电流等状态参数上传到中心节点以及主控制器，上级控制单元可以根据反馈的传感器数据修正灯具的控制亮度数据，实现动态控制和可能的故障定位。

4 结语

ZigBee因其低价、简单、安全、易用等优点应用于LED路灯的智能照明控制方面，可以达到节能，方便维护，智能控制等目的，借助这一控制技术可以实现灯具产品的增值，具有很好的经济价值，社会价值。技术的发展不会止步，人们对新技术的渴望永无止境，这就需要我们努力学习，积极探索，为智能控制技术，为国家的强盛而努力。

参考文献

[1] 李文仲，段朝玉.ZigBee无线网络技术入门与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[2] 瞿雷，刘盛德，胡咸斌，编著.ZigBee技术及应用[M].北京航空航天大学出版社.

[3] 李鑫.基于ZigBee的无线智能照明系统的研究[D].天津大学.

[4] 周登龙，陈硕.基于ZigBee无线通信技术的智能照明系统[J].现代电子技术，2012（17）.

[5] 鲁进，郭利进.基于ZigBee的LED路灯照明系统设计与研究[J].微型机与应用，2013（9）.endprint

摘 要：近年来，LED材料及封装技术取得了显著的进步，LED照明技术获得了大家广泛的认可，LED照明灯具大量应用于家庭日常照明以及路桥、隧道等社会公共区域照明。该文着重探讨将ZigBee技术应用于LED路灯照明控制方面，开发设计LED智能照明控制系统，以实现智能照明，节能照明的目的。

关键词：ZigBee 智能 照明系统 节点

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0037-01

随着经济发展及城市化进程的快速推进，LED路灯已经越来越受到大家的认可，伴随使用数量的大量增多，凸显出控制的重要性。传统的路灯照明控制装置采用的是有线连接，存在布线工作量大、施工成本高、且智能化程度低等不足。采用ZigBee技术设计开发的LED路灯智能照明控制系统，通过对照明时间进行科学高效的控制，不仅可以节省用电，还可以延长LED路灯的寿命；系统采用无线控制，还具有节省电线电缆，减少施工工作量，方便日常维护等优点。

1 ZigBee技术简介

ZigBee技术是一种新兴的无线网络技术，采用IEEE 802.15.4协议，工作于全球通用免费的ISM频段，适用于短距离、低成本、低数据速率、低功耗的简易无线网络控制。

ZigBee技术具有如下几个主要特点：

低功耗：idle模式下的工作电流为4 mA，休眠状态下zigbee待机电流为1～50 uA，两节5号干电池可支持一个节点工作6～24个月甚至更长。

低成本：ZigBee工作于ISM频段，不收取任何费用；系统终端内嵌协议栈，协议简单，代码量比较少；因此，这种技术具有相对较低的成本费用。

容量大：网络可容纳65000个设备。

低速：ZigBee工作于250 kB/s的通信速率下，可满足低速率传输数据的需求。

安全性高：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密算法，保证了应用安全性。

2 系统架构及简介

ZigBee灯具节点以CC2530为核心进行设计，主要负责数据的中继转发及驱动控制LED灯具的亮度状态。灯具节点组成MESH网状网络结构，可以保证数据传输的可靠性。另外，还可以接收传感器采集的状态数据并且上传到上级控制。

（2）ZigBee中心节点负责初始化网络信息，组织建立网络，维护和管理网络，居于无线网络的核心地位。中心节点可以控制灯具节点，主控制器也可以通过中心节点控制灯具节点。

（3）主控制器的核心是具有操作系统和工作软件的PC机，通过GPRS和中心节点相连，在系统中具有最高权限。用户可以通过主控制器下传运行模式参数到中心节点，然后再到灯具节点；还可以通过中心节点检测各灯具节点传感器返回的状态参数，进行灯具状态实时监测，运行数据统计分析，节能评估等。

3 控制系统解决方案

控制系统采用主控制器、中心节点、灯具节点三级控制体系，且权限由高到低。需要强调的是，主控制器如果故障失效或者没开启，系统可在中心节点指挥下工作；如果中心节点故障失效或没开启，灯具节点就按照默认的工作模式工作，这样可以大大提高系统的安全性。

ZigBee灯具节点控制点亮LED灯具。灯具节点内有时钟，出厂前已存储默认的工作模式，和设定的亮度曲线。没加入ZigBee网络时，节点可以自主工作：根据时间自动开启、关闭灯具，还可以根据当前的时钟自动调整灯具到某一需要的亮度等级，比如刚开机半小时内，灯具亮度只需50%；高峰期过后，灯具亮度也降低等。当有ZigBee无线网络并可以加入时，灯具节点就受控于中心节点。同时，灯具节点还可以把传感器采集的环境亮度参数、灯具的工作电流等状态参数上传到中心节点以及主控制器，上级控制单元可以根据反馈的传感器数据修正灯具的控制亮度数据，实现动态控制和可能的故障定位。

4 结语

ZigBee因其低价、简单、安全、易用等优点应用于LED路灯的智能照明控制方面，可以达到节能，方便维护，智能控制等目的，借助这一控制技术可以实现灯具产品的增值，具有很好的经济价值，社会价值。技术的发展不会止步，人们对新技术的渴望永无止境，这就需要我们努力学习，积极探索，为智能控制技术，为国家的强盛而努力。

参考文献

[1] 李文仲，段朝玉.ZigBee无线网络技术入门与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[2] 瞿雷，刘盛德，胡咸斌，编著.ZigBee技术及应用[M].北京航空航天大学出版社.

[3] 李鑫.基于ZigBee的无线智能照明系统的研究[D].天津大学.

[4] 周登龙，陈硕.基于ZigBee无线通信技术的智能照明系统[J].现代电子技术，2012（17）.

[5] 鲁进，郭利进.基于ZigBee的LED路灯照明系统设计与研究[J].微型机与应用，2013（9）.endprint