基于Zigbee的单灯监控系统节电效果分析
基于Zigbee的路灯控制系统设计与分析
基于Zigbee的路灯控制系统设计与分析作者：刘星来源：《经营者》2014年第10期摘要：随着绿色照明和电子控制技术的发展，在路灯系统领域的发展方向也逐渐开始发生变化，在一定程度上看，节能、单灯控制以及远程监控很可能是未来路灯控制系统一个很重要的发展方向。
在本文的分析讨论过程中，主要在无线网络技术的基础上，设计了一套使用Zigbee技术实现的路灯控制实训系统，通过使用该系统，可以实现对路灯的远程实时监控以及采集相关数据。
关键词：无线网络；Zigbee技术；路灯控制系统；设计一、引言进入新常态下的社会，人们的生活水平不断提高，并对更高层次的生活质量有了新的要求，体现在对城市路灯控制的要求上，不仅要求更加节能环保，还要进一步提升其安全性、美观性和便利性。
在本文设计的路灯控制系统中，可以基本上满足上述要求。
二、路灯控制系统的硬件配备该路灯控制系统所用到的基础硬件包括路灯节点、无线通信模块，其中无线通信模块主要是内嵌于路灯节点和监控中心，以实现无线连接与控制。
（1）无线网络。
该无线网络在实际设计过程中使用了Zigbee技术，这样，就可以使得路灯工作现场的相关数据信息可以及时地传递到系统监控中心，进而提高路灯的控制效率。
一般来讲，Zigbee技术应用的主要领域是，那些对传输速率要求不高，并且传输距离非常短的电子设备之间，如在一些工业厂区内的控制、局部地区环境监测等领域，Zigbee技术的功耗相对较低。
因此，可以有效降低系统的运营成本，同时其设计简单，易于维护，对于路灯控制系统来说，非常合适。
该系统Zigbee模块，其控制电路的核心，使用了采用CC2530片上系统，具有256KBFLASH，在接收模式下，一般的电流损耗低于25mA；在发射模式下，一般的电流损耗低于34mA。
系统模块的外部稳压电源为其提供5V电压，这样就可以保证各节点能够长时间稳定的工作。
在实际设计过程中，技术人员根据路灯系统的相关特点，使用树形连接的方式连接网络，这样的连接方式可以更加灵活地扩展节点和自组网络。
基于ZigBee技术的智能照明控制系统设计
基于ZigBee技术的智能照明控制系统设计摘要：为了实现智能照明控制，本文提出了一种基于ZigBee技术的智能照明控制系统设计方案。
该系统采用无线传输方式，能够实现智能化照明控制、亮度调节、时间控制等功能，在提高照明质量的同时也达到了节能、智能、环保的目的。
论文首先介绍了照明控制系统的现状以及ZigBee技术的特点，然后对系统的硬件和软件设计进行了详细介绍。
最后，通过实验验证了该系统的可行性，并对其进行了评价和总结。
关键词：智能照明控制；ZigBee技术；亮度调节；时间控制；节能。
正文：一、研究背景与现状随着社会的发展，人们对照明环境的要求也越来越高，不仅要保证照明质量，还要达到节能、智能、环保的要求。
因此，照明控制技术成为了当前照明领域的研究热点。
目前市场上已经出现了一些基于传统有线照明控制系统改进的智能化照明控制系统，但由于其存在布线麻烦、安装成本高、可扩展性差等问题，无法满足人们对照明控制的需要。
而ZigBee技术作为无线传输的一种，能够支持多种照明设备的互联互通，因此成为了照明控制技术中的“明灯”。
二、ZigBee技术的特点ZigBee技术是一种采用无线方式进行通信的低速、低功耗、低成本的短距离设备网络技术，又称为无线传感器网络。
以下是ZigBee技术的主要特点：1.低功耗ZigBee技术采用了短数据帧、低发射功率等技术手段，能够大幅度降低设备功耗，从而延长设备的使用寿命。
2.多层网络结构ZigBee技术对每个设备进行地址分配，从而组成一个层级结构的网络。
设备之间可以通过多跳传输方式实现数据传输，从而提高了网络的可靠性和覆盖范围。
3.数据安全ZigBee技术采用AES-128位加密方式对数据进行加密，保障了数据的安全性。
4.小型化ZigBee技术的设备小巧轻便，比如说基于ZigBee技术的芯片集成了处理器、无线传输模块、存储器和I/O接口等多种功能，具有相当高的集成度。
三、系统设计本文设计的基于ZigBee技术的智能照明控制系统，主要由以下几部分组成：单片机控制模块、ZigBee模块、光照传感器模块、人感传感器模块、继电器模块及LED灯具模块等。
基于ZigBee网络的电源监控系统设计
基于ZigBee网络的电源监控系统设计张宇红【摘要】The working state of the power supply for real-time monitoring has become one of the most important function of the power system.This topic for the power monitoring system was proposed based on ZigBee network design.For the involvement of the wireless sensor network,the power monitoring system of circuit design was greatly simplified.At the same time,the control scheme based on embedded was used by the next bit machine data acquisition terminal.Then the accuracy of data and the field of real-time control were improved.%对电源的工作状态进行实时监控已经成为电源系统最重要的功能之一.针对电源监控系统,提出了基于ZigBee网络的设计方案,通过无线传感网的介入简化了电源监控系统的电路设计.在下位机数据采集端采用了基于嵌入式的控制方案,提高采集数据的精度和现场控制的实时性.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2017(041)002【总页数】2页(P293-294)【关键词】ZigBee;电源;嵌入式【作者】张宇红【作者单位】新疆石河子职业技术学院,新疆石河子832000【正文语种】中文【中图分类】TM91随着电源应用越来越广泛，电源系统发生故障的频率越来越高。
基于ZigBee的路灯节能系统
基于ZigBee的路灯节能系统为了降低路灯系统的能耗，提出一种基于ZigBee的路灯节能系统解决方案，该方案将ZigBee技术与传统路灯控制模块相结合，可实现路灯的定时开与关，根据光照与环境自动调节亮度，能自动检测并定位故障发生点等功能。
通过试验，该系统具有成本低，能耗低，易维护等优点。
标签：ZigBee；节能；定时开关；亮度调节；故障检测1 引言随着经济的快速发展，路灯系统越来越多地出现在城市的道路及小区中。
传统路灯采用“全夜灯恒照度”方式照明，控制方式仍然是简单的光控、时控等非智能模式。
传统路灯系统存在着电能消耗大，使用寿命短，人工操控，故障巡查难度大，维修效率低下等缺点。
由于对节能以及可持续发展的需求越来越高，需要应用一些新技术去改良传统的路灯系统[3-4]。
从路灯节能系统的成本、可靠性、信息化、应用前景等方面考虑，使用新兴的无线网络技术——ZigBee技术，具有低功耗、低复杂度、短延时、低成本的特点[1，7]。
而LED有能效高、寿命长、体积小、响应速度快的特点，与普通白炽灯和荧光灯相比，在节能环保方面具有明显优势。
采用ZigBee无线技术结合LED节能路灯将可以更好地实现路灯节能系统的人性化、可靠性高、低成本的目标[5]。
本设计是基于CC2530的ZigBee无线小区路灯节能的模拟系统方案，它的主要功能包括：定时提供光照、按需调节路灯光强，可根据外界的条件对路灯实现智能化控制，可实施智能检修，定位故障点，从而达到人性化节能效果，并为路灯管理提供便利。
2 系统总体结构2.1系统的结构2.2系统的功能（1）路灯节点设备模块：路灯节点设备模块由LED控制电路和ZigBee终端节点（或ZigBee路由节点）两部分组成，其中LED控制电路连接模拟路灯使用的高亮LED灯，而ZigBee终端节点（或ZigBee路由节点）上带有ZigBee无线模块，采用的是片上系统CC2530作为微控制器。
（2）路灯控制中心模块：路灯控制中心模块包括PC上位机的系统控制界面和ZigBee协调器两部分，两者之间使用串口通信。
基于ZigBee技术的电能质量监测系统设计
基于ZigBee技术的电能质量监测系统设计焦宇恩【摘要】In view of the weakness and problems in the current power quality monitoring system, a portable power quality monitoring system based on ZigBee was designed. This article expounds on the design of hardware and software of the system as well as the detec-tion node andthe architecture of local monitoring center. The network scheme and algorithm of WSN based on ZigBee technology was explained. Experimental results showed that the system could monitor remotely power quality of monitoring points on the power grid, which provided basis for optimized operation of power grid and energy conservation and emissions reduction of enterprises.%针对现有电网电能质量监测仪存在的问题，设计一种基于ZigBee无线通信技术的电能质量监测系统。
介绍监测节点与路由节点的设计方案，探讨监控中心系统的软、硬件架构和基于ZigBee技术的WSN组网方案与算法。
试运行结果表明，该系统能够对电网中各监测点进行远程电能质量监测，为电网的优化运行提供依据。
基于ZigBee的智能灯控系统设计
基于ZigBee的智能灯控系统设计摘要自从爱迪生发明了灯泡以来，灯就已经成为家庭日常必需品。
而随着社会经济的不断发展，节能减排成为一个急需解决的问题。
但是现今的有线控制灯系统，布线烦琐，开关量大，成本高，用电量大，浪费严重且日常维护困难，浪费人力物力。
由于这种情况，本文旨在设计一种基于ZigBee技术的无线自动化照明灯控制装置，在保障照明质量前提下，实现智能节能灯控。
用户通过智能设备能随时检测所有灯的状态，通过PC机无线控制灯的明暗和开关，从而实现智能控制，达到节能减排等一些目的。
关键词智能节能；智能控制；节能减排1 前言系统主要由四大部分构成：照明灯部分、协调器部分、上位PC机部分、用户客户端部分。
照明灯部分由CC2530芯片、检错电路、光敏感传感器、MW调光及开关、照明灯组成。
CC2530芯片可以通过PMW控制灯的明暗和开关。
检错电路和光敏感检测灯的状态信息发送给CC2530芯片，芯片收集处理信息。
协调器由CC2530芯片和MAX232组成。
协调器部分与照明灯部分的CC2530芯片基于Zstack协议搭建ZigBee无线通信技术实现无线通信。
下位的CC2530芯片将信息无线发送至协调器CC2530芯片，协调器CC2530芯片收集多组信息，集成处理。
协调器经由MAX232串口通信与上位PC机连接。
PC机收集数据，处理分析，监控整个系统。
PC机基于TCP/IP 协议搭建无线局域网，客户端通过无线网络连接PC机，获取信息，同步数据，实现智能监控。
整个过程由上到下，由上位PC机发起，然后由灯控上的节点应答[1]。
2 系统的总体结构设计该系统基本是由四部分组成：协调器节点、灯控节点、上位机Web平台和安卓或WinCE控制终端。
本设计的ZigBee协议栈是以ZStack协议栈为基础而进行开发的。
Zstack协议栈由TI官方建立，它的普及性极强，二次开发容易，适用于各种人群。
而上位机拥有Web平台功能和具有服务器性能，因此可借助服务器来组建无线局域网，从而将手持控制终端设备加入到局域网中，以便达到手持设备与协调器节点的相互通信的目的。
基于ZigBee控制下的节能智慧照明系统设计与实现
基于ZigBee控制下的节能智慧照明系统设计与实现卜慎慎，郭黎，李润泽，王曼然，陈锦皓(湖北民族大学信息工程学院，湖北恩施445000)摘要:智能照明系统能结合智能家居为人们提供良好的视觉效果和灵活方便的控制。
设计采用ZigBee 芯片C C2530作为主控芯片，借助cc3200强大的处理能力与精确的程序有机结合,采集周围环境相关数 据。
系统配备烟雾报警器MQ-2模块、人体热释电红外检测模块、温湿度模块以及照明系统，通过wifi 网关将采集的数据实时传输到手机，通过手机APP端实现对数据的监控显示以及双向控制。
建立了一 套节能智慧照明系统，用户可通过手机APP进行相应的控制和管理。
关键词:智能照明；红外检测模块;环境监测:wifi中图分类号:TM923 文献标志码:A文章编号：1671-8887(2020)02-0053-04D01：10.16786/ki.l671-8887.eem.2020.02.014Design and Implementation of Energy-saving Intelligent Lighting System Based on ZigBee ControlBU Sh en sh en,GUO Li,LI R unze,WANG M an ran,CHEN Jin h ao{School o f Information Engineering, Hubei University fo r Nationalities, Hubei Enshi 445000, China)Abstract: The production of a convenient intelligent lighting system, combined with smart homes, provides people with good visual effects and convenient and flexible control. Using ZigBee chip cc2530 as the main control chip, with the powerful processing capability of cc3200, it combines organically through precise program to collect the surrounding environment and related data. The system is equipped with smoke alarm MQ-2 module, human pyroelectric infrared detection module. The temperature and humidity module and the lighting system transmit the collected data to the mobile phone in real time through the wifi gateway, and realize the monitoring display and the two-way control of the data through the APP terminal. A set of energy-saving intelligent lighting system has been established, and users can control and manage it through the mobile phone app. Key words: intelligent lighting; infrared detection module; environmental monitoring; wifi引言随着城市化的加速推进，城市对公共照明的需 求和规模均在增加，但这种照明的迅速发展不但增 加了能源需求和消耗,而且还增加了管理方面的难 度。
基于ZigBee无线传感网络的LED智能照明控制系统的研究
展望未来，基于ZigBee无线传感网络的智能家居系统将朝着更加智能化、多 元化和个性化的方向发展。我们可以期待在未来智能家居系统中实现更多创新 性的功能和应用。例如，通过植入人体芯片或利用生物识别技术，智能家居可 以实现对主人的行为和偏好进行自动识别和适应；通过与其他智能设备的互联 互通，实现信息共享和协同工作等。
基于ZigBee无线传感网络的LED智能照 明控制系统的研究
基本内容
基于ZigBee无线传感网络的LED智能照明控制系统研究
随着科技的进步和人们生活水平的提高，智能化的生活方式逐渐融入到了日常 生活的方方面面。其中，照明控制系统的智能化成为了近年来研究的热点。本 次演示将着重探讨基于ZigBee无线传感网络的LED智能照明控制系统的设计和 实现过程，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
在基于ZigBee无线传感网络的LED智能照明控制系统中，我们首先需要构建一 个ZigBee无线传感网络。该网络由多个ZigBee节点组成，每个节点包含一块 ZigBee芯片和一个LED灯珠。这些节点通过ZigBee协议进行无线通信，实现信 息的交互和灯光的智能控制。此外，该系统还需配备一个ZigBee协调器，用 于管理整个网络，确保信息的可靠传输。
在硬件设计方面，我们需要选择合适的ZigBee芯片和LED灯珠，并设计相应的 电路板将它们连接在一起。同时，为了方便系统的调试和升级，还应留出一些 扩展接口。在软件设计方面，我们需要编写程序实现ZigBee节点的通信和LED 灯珠的控制。具体来说，每个节点需要具备信息接收、处理和发送的能力，并 能根据接收到的信息控制LED灯珠的亮灭或亮度。
然而，目前基于ZigBee无线传感网络的智能家居系统还存在一些问题和挑战。 例如，如何提高系统的稳定性和可靠性；如何确保数据的安全性和隐私保护； 如何降低系统的成本和提高普及率等。这些问题需要我们在未来的研究和实践 中不断加以解决和优化。
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基于Zigbee的单灯监控系统节电效果分析
摘要:本文介绍了一种基于Zigbee的单灯监控系统,并分析了在3种不同的情况下,应用了基于Zigbee单灯监控系统后的节电效果。
最后得出结论,采用基于Zigbee的单灯监控系统之后,取得了良好的节电效果,值得大力推广。
关键词:Zigbee 单灯控制系统节电
1 引言
近期,国内的“电荒”愈演愈烈,电煤储备不足、电能供需矛盾激化困扰着越来越多的省份,中国电力企业联合会5月17日称,这次“电荒”是2004年以来最严重的一次,而且其严峻程度“尚未探底”。
目前“电荒”席卷了多数南方省份,以及华东、华北甚至西北地区的部分省份,如何更加合理、高效利用电能,确保GDP平稳增长,显得愈发重要。
随着各地经济和交通的发展,近年来道路照明设施的规模及数量也越来越大。
道路照明设施对城市交通安全、社会治安、人民生活、美化环境等具有重要作用,是重要的城市基础设施。
但同时道路照明设施也是耗电大户,每个路灯平均每天亮灯时间10小时以上,一般地级城市路灯数量在2～5万盏,省会城市达到10万盏以上。
路灯多采用400W和250W的高压钠灯。
按照4万盏灯计算,全年路灯用电量为:5100万kWh电,相当于2.06万吨标准煤。
所以在国内“电荒”问题愈演愈烈的情况下,道路照明设施的耗电问题是迫切需要解决的。
随着物联网应用的逐步普及,基于Zigbee的单灯监控系统已成为当前发展的主要趋势。
采用单灯监控系统之后,对于多灯头的灯基,根据需要可以采用全亮或亮1个灯头;对于配备了变功率镇流器的灯具可以根据需要全功率运行或降功率运行;对于偏远地区也可以采用隔1亮1或隔2亮1,提高灯具的使用寿命同时,节能效果显著,能够在一定程度上缓解电荒带来的冲击。
2 WSN概述
WSN是wireless sensor network的简称,即无线传感器网络。
无线传感器网络是由部署在监测区域内大量廉价小型或微型的各类集成化传感器节点协作地实时感知、监测各种环境或目标对象信息,通过嵌入式系统对信息进行智能处理,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知的信息传送到用户终端,从而真正实现“无处不在”理念。
3 单灯监控系统架构
采用Zigbee(物联网中的WSN网络)的单灯监控系统架构由监控中心、灯光支路控制器、单灯控制器和通信网络组成。
(1)监控中心(Monitor Control Center)是照明管理人员对路灯运行
状态进行监视和管理的办公区域,管理人员通过主控软件实现对全市/区照明变压器/配电柜以及路灯的访问和控制,包括开关灯命令发送、参数配置、状态查询、故障检测等。
通过监控中心可以方便直观的了解到全市/区照明设备运行状况。
(2)灯光支路控制器(Branch Node),与照明配电柜安装在一起,实现对变压器/配电柜输出交流接触器控制,采集线路的各种状态信息,通过GPRS方式与监控中心进行通信,接收监控中心下达的所有指令,当与监控中心通信故障时,能够按照预先设置的时间曲线自动进行配电柜级别的开关灯操作。
能够与单灯控制器进行对接,通过WSN(Wireless Sensor Network)实现对单灯的管理和控制。
(3)单灯控制器(Leaf Node),安装在路灯灯杆处,采用2.4GHz免费频段,通过灯光支路控制器接收监控中心的指令,实现单灯级别的开关灯和调压,并主动收集单灯故障信息进行上报。
当WSN网络出现故障时,能够按照预先设置的时间曲线自动进行单灯级别的开关灯操作。
4 单灯监控系统的节电效果
单灯监控系统,对多灯头的灯基采用全亮或亮1个灯头;对于配备了变功率镇流器的灯具全功率或降功率运行;对于偏远地区采用隔1亮1或隔2亮1,节能显著。
4.1 多灯头灯基情况
目前国内多灯头灯基中以双灯头为主,部分城市有4灯头情况,在
此我们以双灯头,每个灯头250W为例。
采用单灯监控系统后,由于多灯头灯基本身不需要采用降功率镇流器,采用调整灯头数量来进行节电,基本不影响主干道道路照度的均匀度。
具体开灯措施为:每天18:00开灯,18:00至22:00行人车辆多,路灯全打开;22:00至24:00行人车辆逐步减少,郊区采用亮一个灯头方式;24:00至凌晨5:00基本无行人,城区和郊区均亮1个灯头;5:00之后环卫工人开始清扫马路,路上行人增多,路灯全开;6:00关灯。
采用上述方法城区路段节电率为20.8%,郊区路段节电率为29.1%,如按照郊区和城区灯基各占50%计算,总的节电率为25%。
4.2 单灯头灯基情况
国内单灯头灯基以400W为主,变功率镇流器为400W转250W,以此为例。
采用单灯监控系统后,对于单灯头灯基建议采用降功率镇流器,通过启用降功率来进行节电,不影响道路照度的均匀度。
具体开灯措施与多灯头灯基情况采用方法一样。
采用上述方法城区路段节电率为21.9%,郊区路段节电率为37.5%,如按照郊区和城区灯基各占50%计算,总的节电率为29.7%。
4.3 隔1亮1和隔2亮1方式
对于电力特别紧张的用户,采用单灯监控系统后,不但可以使用上
述两种节能方式,还可以采用隔1亮1和隔2亮1方式,关闭部分光源。
节电率可达40%甚至50%。
这种方式的优点是节电显著,缺点是照度均匀度将严重下降,对交通、行人安全会产生不利影响。
5 结语
通过以上分析可以看出,城市照明采用基于Zigbee的单灯监控系统后,节电效果显著,值得推广。
参考文献
[1] JENNIC公司JN-UG-3041-JenNet-1v4.
[2] 智煜.变功率镇流器在城市道路照明中的应用.城市照明,2011（1）.
[3] 徐晓玲.乌鲁木齐城市道路照明节能技术的应用.低碳照明,2011（1）.。