ZigBee+GPRS的LED路燈監(jiān)控系統(tǒng)

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(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)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(jié)能控制算法，該算法可根據時段、環(huán)境亮度和人員活動情況改變PWM信號的占空比，自動調節(jié)LED的亮度，充分利用LED的可控性，實現最佳照度控制，達到節(jié)能目的。
關鍵詞：ZigBee GPRS；LED照明系統(tǒng)；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(huán)保等優(yōu)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(tǒng)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(tǒng)的智能化與網絡化控制是現代城市照明系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。本系統(tǒng)基于LED照明的智能監(jiān)控和分時調光技術，實現了智能化的監(jiān)控算法；通過GPRS和ZigBee技術，實現了無線的區(qū)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(tǒng)網絡模型及工作原理
遠程智能照明網絡系統(tǒng)結構如圖1所示。采用ZigBee和GPRS兩級雙網組網模型，出監(jiān)控中心、網關節(jié)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(jié)點構成，采用簇-鏈型網絡拓撲結構完成數據路由和轉發(fā)。網關節(jié)點連接ZigBee無線傳感器網絡與GPRS網絡，實現ZigBee協(xié)議和TCP／IP協(xié)議兩種協(xié)議棧之間通信協(xié)議轉換。網關節(jié)點發(fā)布監(jiān)控中心的控制命令，并把收集到的燈狀態(tài)信息轉發(fā)到外部網絡上，通過GPRS網絡將數據傳輸至監(jiān)控中心，實現燈具的遙測、遙控。通過ZigBee和GPRS構成的智能監(jiān)控網，城市照明監(jiān)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(tài)等信息，實現防盜和遠程故障監(jiān)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(tǒng)實現
2．1 系統(tǒng)總體框架
系統(tǒng)由GPRS模塊、ZigBee節(jié)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(tǒng)總體框圖如圖2所示。