ZigBee無線網(wǎng)絡技術在小區(qū)路燈照明系統(tǒng)的應用

　　摘 要：小區(qū)路燈照明系統(tǒng)是樓宇智能的一部分，但受制于布線、成本等的問題，難以得以實施。隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，無線網(wǎng)絡技術越來越成熟，ZigBee無線網(wǎng)絡成本低、功耗低、傳輸距離遠等的特點，非常適合在無線路燈控制的應用。本文在介紹了小區(qū)路燈照明系統(tǒng)的特點，結合ZigBee組網(wǎng)技術，設計了一套ZigBee無線網(wǎng)絡技術的小區(qū)路燈照明系統(tǒng)的應用，通過實驗證明了該技術在小區(qū)路燈監(jiān)控的可行性，具有一定的實用價值。

　　1. 引言

　　小區(qū)路燈照明系統(tǒng)是相對封閉的電力系統(tǒng)，它與街道、公路照明系統(tǒng)不同，由小區(qū)內部的電力系統(tǒng)控制?，F(xiàn)代小區(qū)智能樓宇控制應當包含有小區(qū)路燈照明系統(tǒng)，使得小區(qū)照明更節(jié)能環(huán)保、更人性化、個性化，照明系統(tǒng)由小區(qū)的電氣控制中心統(tǒng)一調控。為了實現(xiàn)照明系統(tǒng)的統(tǒng)一控制，需要在照明路燈上加裝控制模塊與通信功能，導致了成本的增加，使得遠程統(tǒng)一控制得不到廣泛的應用。ZigBee是一種基于2.4 G頻段的無線網(wǎng)絡技術，它具有低功耗、傳輸距離遠、網(wǎng)絡性強、成本低等的特點，非常適合于數(shù)據(jù)量不大、節(jié)點數(shù)多的網(wǎng)絡控制，被廣泛應用于物聯(lián)網(wǎng)領域。本文設計一種基于無線傳感器技術的小區(qū)照明控制系統(tǒng)，在無需進行網(wǎng)絡布線的前提下，低成本實現(xiàn)集中統(tǒng)一控制小區(qū)內的路燈，使得小區(qū)的照明系統(tǒng)的智能化得以實現(xiàn)。

　　2. 小區(qū)路燈照明系統(tǒng)

　　小區(qū)路燈照明是小區(qū)建設非常重要的一個部分，雖然同是照明系統(tǒng)，它與公共照明（如街道、廣場、公路等照明）不同，小區(qū)路燈照明屬于小區(qū)自主控制，消耗的電費也由小區(qū)業(yè)主承擔，因此小區(qū)照明需要考慮到個性化控制、節(jié)能、安防等因素。另外，隨著人們生活水平的提高，人們對居住環(huán)境的要求也越來越高居住的環(huán)境也成為了一種重要的休閑、放松、享受生活的重要場所，小區(qū)照明由以前的單純照明演變成為一種景觀系統(tǒng)工程，人們追求的不僅僅是亮度上的主觀感受，更重要的是視覺、身心的一種享受［1］ 。由此可見，小區(qū)照明系統(tǒng)并不能簡單地照搬普通的照明系統(tǒng)，個性化、節(jié)能環(huán)保是現(xiàn)代小區(qū)設計的重要一環(huán)。

　　隨著信息行業(yè)和計算機產業(yè)的高速發(fā)展，智能樓宇技術迅速發(fā)展，樓宇自動化、通信自動化、辦公自動化、家庭自動化等各種自動化系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，現(xiàn)代小區(qū)使用最多最普遍的是安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、停車場系統(tǒng)等，小區(qū)內的照明系統(tǒng)卻應用的不多，原因主要是：小區(qū)的路燈照明系統(tǒng)接入智能樓宇系統(tǒng)的通信介質大部分采用總線型與電力線載波，總線型需要鋪設網(wǎng)絡通信線路，分布廣泛、布線復雜，成本很高，若采用電力載波方式接入，雖然不用另外鋪設網(wǎng)絡線路，但需要昂貴的調制解調設備，成本也難以降低［2］ 。因此如何低成本地將小區(qū)的路燈照明系統(tǒng)加入到小區(qū)的智能樓宇控制系統(tǒng)中是解決矛盾的關鍵。

　　3. ZigBee

　　ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。它來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息。ZigBee網(wǎng)絡協(xié)議與其他無線網(wǎng)絡協(xié)議相比，如表1所示，有著顯著的特點。藍牙與WIFI技術速率高，但ZigBee在傳輸距離、功耗、成本等方面有先天的優(yōu)勢，特別適合于數(shù)據(jù)量低的傳感器與控制場合。

　　3.1. ZigBee技術概述

　　ZigBee與IEEE 802.15.4是基于標準的協(xié)議，它們?yōu)闊o線傳感器網(wǎng)絡應用提供所需的網(wǎng)絡基礎設施。802.15.4定義了物理層（PHY）和媒體訪問層（MAC），ZigBee定義了網(wǎng)絡層（NWK）和應用層（API），如圖1所示 ［3］ 。由此可見，ZigBee是一套非常完整的無線網(wǎng)絡解決方案。

　　表1. ZigBee與其他無線網(wǎng)絡協(xié)議

　　圖1. ZigBee與IEEE802.15.4網(wǎng)絡架構圖