摘要：本文介紹了一種利用短距離無線接力方式實現(xiàn)遠(yuǎn)程路燈控制的方案。該系統(tǒng)將通過ZigBee短距離無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)和CDMA/GPRS無線移動網(wǎng)絡(luò)共同組網(wǎng)，利用DSP控制系統(tǒng)來控制路燈的使用情況，使得該系統(tǒng)具備設(shè)備安裝方便、組網(wǎng)方式靈活、節(jié)約能源等突出優(yōu)點，具有很大的市場應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：ZigBee蜂窩網(wǎng)絡(luò)；數(shù)字信號處理器(DSP)；無線路燈控制；無線移動網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TN919.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-3315(2010)5-164-001

隨著各種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、成熟，使得靈活控制每一盞路燈的應(yīng)用成為現(xiàn)實。本文介紹了采用ZigBee蜂窩網(wǎng)絡(luò)+CD-MA/GPRS無線移動網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，構(gòu)建功能強大的四遙(遙測、遙控、遙信、遙調(diào))無線網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)集實時的本地故障監(jiān)測、模塊自動重啟、遠(yuǎn)程監(jiān)控管理為一體的無線路燈控制系統(tǒng)。

ZigBee是一種基于IEEE802.15.0標(biāo)準(zhǔn)的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該無線連接技術(shù)主要解決低成本、低功耗、低復(fù)雜度、低傳輸速率、近距離的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，主要用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和測量控制方面。國際上，IEEE802.15.4工作組及ZigBee聯(lián)盟共同致力于該無線連接技術(shù)的推廣工作，其中。IEEES02.15.4工作組主要負(fù)責(zé)制定ZigBee物理層及MAC層協(xié)議，其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，以便于今后不同廠商、設(shè)備的互聯(lián)互通；ZigBee聯(lián)盟則負(fù)責(zé)高層應(yīng)用及市場推廣工作。于2002年成立的ZigBee聯(lián)盟如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無線設(shè)備公司加入。

1.系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)采用三級網(wǎng)絡(luò)組成，分別是監(jiān)控中心、控制主站、路燈控制器。如下圖所示：

監(jiān)控中心：由服務(wù)器、監(jiān)控終端組成。

控制主站：采用CDMMGPRS無線傳輸網(wǎng)絡(luò)(TCP/IP方式)。將采集到的管轄內(nèi)的路燈信息傳輸至監(jiān)控中心，同時接收監(jiān)控中心下發(fā)的指令，進(jìn)行各個路燈的控制。

路燈控制器：采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，同網(wǎng)關(guān)分中心組成一個無線網(wǎng)絡(luò)，各個路燈控制器采取級聯(lián)方式，將本地檢測的數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)關(guān)分中心，并通過網(wǎng)關(guān)分中心上傳至監(jiān)控中心。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計

為了進(jìn)行模塊化設(shè)計，系統(tǒng)硬件主要分為三個部分：主控制電路、ZigBee無線接口、CDMMGPRS無線接口。

主控制部分采用TI公司的TMS320C203，該芯片是美國TI公司推出的TMS320C2XX系列的定點式數(shù)字信號處理器，該產(chǎn)品以高速、低功耗、低成本、易于開發(fā)為顯著特點。芯片內(nèi)置544字的高速SRAM。外部可尋址64K字程序/數(shù)據(jù)及I/O，指令周期在25ns-50ns之間，實時性處理比16位單片機快2倍以上，可取代一般的單片機。

ZigBee無線接口采用CC2431，該芯片是美國Ⅱ公司收購無線單片機公司CHIPCON后推出的全新概念新一代ZigBee無線單片機系列芯片。CC2431是一款真正符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的片上SOC ZigBee產(chǎn)品。CC2431除了包括RF收發(fā)器外，還集成了32/64/128KB的Flash內(nèi)存、8KB的RAM、以及ADC、DMA、看門狗等。CC2431可工作在2.4GHz頻段，采用低電壓(2.0～3.6V)供電且功耗很低(接收數(shù)據(jù)時為27mA，發(fā)送數(shù)據(jù)時為25mA)，其靈敏度高達(dá)-91dBm、最大輸出為+0.6dBm、最大傳送速率為250kbps。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計

控制主站軟件設(shè)計：在系統(tǒng)設(shè)計中，控制主站是路燈管理中心和路燈控制器之間數(shù)據(jù)交互的橋梁，通過控制主站，將路燈管理中心的控制、配置、查詢等命令轉(zhuǎn)發(fā)至路燈控制器，同時將路燈控制器執(zhí)行命令的結(jié)果、獲取路燈的狀態(tài)上傳至路燈管理中心。

路燈控制器軟件設(shè)計：在系統(tǒng)設(shè)計中，路燈控制器是整個系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，所有路燈控制器組成一個級聯(lián)的無線網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)端的路燈控制器可以就近通過其他路燈控制器將信息轉(zhuǎn)發(fā)、下達(dá)，并根據(jù)監(jiān)控中心的各種指令完成對路燈的控制及路燈狀態(tài)的采集。路燈控制器軟件由主程序和中斷服務(wù)程序構(gòu)成。

后臺軟件設(shè)計：路燈管理中心軟件采用Visual C++編制，使用SQL Server數(shù)據(jù)庫，采取C/S(客戶端，服務(wù)器)結(jié)構(gòu)，通過響應(yīng)操作人員的指令，對前端路燈控制器進(jìn)行控制、配置、查詢。主要完成用戶登錄、口令管理、指令下達(dá)、數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計報表、工作情況判斷、電子地圖顯示、數(shù)據(jù)存儲等功能。無線路燈監(jiān)測控制系統(tǒng)主要功能：

>主動問詢功能：監(jiān)控中心可以主動問詢每路路燈的開關(guān)狀態(tài)、電流電壓、電量等數(shù)據(jù)。

>主動控制功能：監(jiān)控中心可以隨意開關(guān)任何一路路燈或開關(guān)自定義群組的路燈。

>自動控制功能：現(xiàn)場按季節(jié)變化、每日計劃等自動調(diào)節(jié)路燈開關(guān)時間，同時允許交叉控制、分組控制。

>報警功能：通信中斷、亮燈率過低、未按時開關(guān)等情況出現(xiàn)時，監(jiān)控中心有報警顯示。

>顯示功能：電子地圖上顯示每路路燈的開關(guān)狀態(tài)及其它重要信息。

>數(shù)據(jù)存儲功能：現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備和服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫中存儲歷史記錄。

>數(shù)據(jù)查詢功能：監(jiān)控中心可以查詢?nèi)我鈺r間段每路路燈數(shù)據(jù)信息。

>曲線報表功能：可以生成電流、電壓、電能、亮燈率、開關(guān)時間的分析曲線和報表。

>遠(yuǎn)程維護功能：監(jiān)控設(shè)備中的采集和通信模塊具備遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和維護功能。

>拓展功能：系統(tǒng)可自由增減監(jiān)控設(shè)備的數(shù)量；監(jiān)控設(shè)備可以擴展其它功能。