zigbee核心板在智能景觀燈中的應用

　　2017年，廣州國際燈光節(jié)以“絲路傳奇”為主題，由“城市之光”、“海洋之光”、“經(jīng)濟之光”、“科技之光”和“未來之光”五大板塊組成，通過來自國內外以及高校將近30組優(yōu)秀的作品，用時間軸來描述出廣州作為古代海上絲綢之路發(fā)祥地的文化底蘊和富有廣州特色的歷史故事。在各式各樣酷炫燈光的展示背后，城市景觀燈相比以前到底有哪些進步?

　　圖 1 城市景觀燈

　　1.1 傳統(tǒng)方案與新型方案的對比

　　1.1.1 傳統(tǒng)方案

　　原有的景觀照明設計都是通過對時間控制器的設定，來實現(xiàn)對配電回路接觸器進行自動控制，時間控制器的缺點是其：

　　景觀燈自身不能根據(jù)季節(jié)、地域、節(jié)假日和工作日的不同而進行準確靈活的設置，需人工進行手動調節(jié);

　　時間的同步控制誤差較大，無法搭建絢麗的畫面;

　　無法定位故障檢修，無法進行節(jié)能管理。

　　1. 新型方案

　　燈控節(jié)點采用zigbee無線技術，支持MESH網(wǎng)絡拓撲，自動組網(wǎng)，傳輸可靠，部署簡單;

　　支持四遙功能，即遙測、遙信、遙控、遙調;

　　基于單燈的精細化控制，實現(xiàn)較好的節(jié)能效果;

　　具有自診斷和亮燈率統(tǒng)計能力，避免了傳統(tǒng)的繁瑣的尋線工作;

　　智能化的采集、控制、分析處理能力，無需人為干預。

　　顯而易見，基于zigbee無線技術方案在管理、控制、節(jié)能方面都有了顯著提升。

　　1.2 zigbee無線技術方案解析

　　zigbee無線技術方案由兩部分組成，分別是：

　　1.2.1 智能單燈控制器：

　　具有無線路由功能，低功耗;

　　與多功能集中器保持互通，接受和執(zhí)行各種指令，并回傳狀態(tài)信息給集中器。

　　1. 多功能集中控制器：

　　下行：通過zigbee無線方式和控制節(jié)點(單燈)通信;上行：通過GPRS等方式與監(jiān)控中心通信;

　　負責zigbee無線網(wǎng)絡的建立，管理，設備自組網(wǎng)實現(xiàn)等功能;

　　圖 2 zigbee無線方案架構

　　1.3 智能單等控制器的實現(xiàn)

　　眾所周知，燈具的控制主要分為開關控制與調光控制。開關控制利用繼電器控制燈具的通斷電;調光控制利用PWM、模擬信號、DMX協(xié)議信號、DALI信號等方式實現(xiàn)控制。硬件上對于MCU的資源需求量是極少的。

　　圖 3 智能單等控制器框圖

　　AW824P2EF無線模塊是ZLG致遠電子基于 NXP 的 JN5161、LPC824 芯 片開發(fā)的低功耗、高性能型zigbee二次開發(fā)模塊，支持自組網(wǎng)。

　　其中LPC824是采用ARM Cortex M0+ 內核的32位低功耗處理器，30Mhz主頻，支持32KB片內Flash存儲器和8KB片內SRAM 存儲器。3路UART，4路I2C，2路SPI，12路ADC，6路PWM，即使增加一系列的采集傳感器，AW824P2EF也完全能夠滿足需要。

　　AW824P2EF提供了一個完整的基于IEEE802.15.4標準ISM(2.4-2.5GHz)頻段的應用集成方案，支持Fastzigbee協(xié)議，最大發(fā)射功率 20dbm。

　　圖 4 AW824P2EF zigbee模塊

　　圖 5 DMX模塊

　　1.4 多功能集中控制器的實現(xiàn)

　　集中器又稱網(wǎng)關，負責zigbee網(wǎng)絡的建立和管理，同時又具有和管理中心通訊的能力，接受并處理管理中心發(fā)送的指令。采用zigbee+GPRS雙無線技術設計，zigbee對單燈進行組網(wǎng)控制，GPRS用于與管理中心通訊，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

　　圖 6 多功能集中控制器框圖

　　基于此，提供兩套解決方案供您選擇：

　　AW824P2EF + ZWG-20IE，選用一個zigbee景觀燈節(jié)點做為網(wǎng)關，并外掛一個外置GPRS DTU做數(shù)據(jù)傳輸。

　　ZWG-20IE 是一款基于 GPRS 網(wǎng)絡的無線數(shù)據(jù)傳輸終端設備，提供全透明數(shù)據(jù)通道，可以方便的實現(xiàn)遠程、無線、網(wǎng)絡化的通信方式。ZWG-20IE 具有網(wǎng)絡覆蓋范圍廣、 組網(wǎng)靈活快捷、運行成本低等諸多優(yōu)點。

　　圖 7 ZWG-20IE GPRS DTU

　　IoT-3968L物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關方案

　　IoT-3968L是一款供物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)用戶進行二次開發(fā)的網(wǎng)關控制器，采用ARM9內核，預裝Linux操作系統(tǒng)，。 IoT-3968L通過兩路MiniPCIE接口，實現(xiàn)zigbee、GPRS/3G/4G等無線通訊模塊的任意選換，是局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間通信的橋梁。ZLG致遠電子為此特別設計MiniPCIE封裝形式zigbee模塊，解決您所有的后顧之憂。

　　圖 8 IoT-3968L網(wǎng)關

　　1.5 zigbee組網(wǎng)建設

　　綜上方案都是ZLG致遠電子結合多年的市場經(jīng)驗和各行業(yè)用戶的實際需求而提供的硬件方案。另外，成熟的zigbee協(xié)議與軟件平臺大幅簡化無線產(chǎn)品復雜的開發(fā)過程，保證快速，靈活，高效的組網(wǎng)。

　　圖 9 zigbee網(wǎng)絡拓撲

　　1.5.1 Fastzigbee協(xié)議特點

　　啟動零延時，無需等待入網(wǎng);

　　節(jié)點容量大，理論上節(jié)點容量高達65535;

　　全透明傳輸方式，可自定義數(shù)據(jù)格式;

　　無需二次開發(fā) ，可快速實現(xiàn)動態(tài)配置及自組網(wǎng)功能 ;

　　快速添加路由 ，即放即用的智能路由算法，快速恢復通信，方便施工;

　　1.5.2 自組網(wǎng)協(xié)議

　　模塊在自組網(wǎng)模式下，主機模塊會自動選擇周圍沒有被使用的PANID和通道號形成一個獨立的網(wǎng)絡，并能自動遞增方式分配一個唯一的本地網(wǎng)絡地址給從機模塊。從機模塊使用時在使能了自組網(wǎng)功能后就不需要進行任何的配置操作，從機模塊在加入網(wǎng)絡后就能跟主機進行通訊，ZLG致遠電子同樣為您提供兩種實現(xiàn)方案：

　　IO引腳控制，模塊通過JOIN管腳(IO1)和DETECT管腳(IO2)的電平控制進行自組網(wǎng)的判斷;

　　指令控制，模塊擁有整套的軟件指令，不但可以實現(xiàn)自組網(wǎng)的控制，還可查詢網(wǎng)絡內模塊存儲的狀態(tài)信息。

　　在此，期待更多致力于節(jié)能環(huán)保的應用與方案，唯愿我們的生活更加美好。