ZigBee无线路灯控制系统1.00
基于Zigbee的LED路灯远程无线控制系统
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内容
基于Zigbee的LED路灯远程无线控制系统
系统应用图
系统优点 系统三维图 系统产品构成
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宽压输入隔离稳压
基于Zigbee的LED路灯远程无线控制系统
• 系统产品构成——路灯控制器
键盘
TFT 液晶
ZICM2410
主要功能： 1、GPRS无线网关 2、LCD液晶显示和键盘 3、Zigbee通信控制 4、远程在线升级
M24系列 核心板
GPRS
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基于Zigbee的LED路灯远程无线控制系统
• 系统三维图
ZIGbee网络
ZIGbee网络
路灯控制器
GPRS网络
GPRS网络
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基于Zigbee的LED路灯远程无线控制系统
• 系统产品构成
系统
路灯内部控制器
基于Zigbee的LED路灯远程无线控制系统
• 应用图——CS架构
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基于Zigbee的LED路灯远程无线控制系统
• 应用图——BS架构
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基于Zigbee的LED路灯远程无线控制系统
• 系统优点
灵活控制，在任何可以上网的地方，只要有浏览器便可以对路灯进行监控。 或者，在PC上运行的专用管理软件通过Internet广域网或局域网完成对路灯 的管理。 既能对LED灯具实现远程开、关和调光控制，又能远程采集各种灯具工 作时的电量、温度等数据，维持灯具的正常运行，在减少人工维护成本的同 时，极大地方便了灯具的管理。 无须布线，节省成本和避免线路故障。
基于ZigBee的校园无线路灯控制系统的设计
图1校园路灯无线控制系统网络结构图1.2 系统整体结构校园路灯无线控制系统的硬件设计以无线单片机CC2430为核心，主要包括直流稳压电源模块、LED驱动电路模块、LED故障检测电路和CC2430无线收发模块等。
在整个无线网络中，每盏路灯对应一个ID，每个终端节点和路由分别控制单盏路灯，并由传感器获取的信息数据，再通过无线收发模块传送给网络协调器，协调器将收到的数据通过串口发送给PC机。
当LED路灯出现故障时，检测电路会发生报警信号并发送给PC机，便于路灯及时的检修与维护。
系统的整体硬件结构框架如图2所示。
2 系统的硬件电路设计2.1 CC2430无线收发模块本设计选用CC2430为核心控制芯片，作为无线通信模块，它具有标准的8051增强型处理器，是一颗交流（220V，50HZ）C441C431XTAL2可选1234563635343331AVDD_RF2AVDD_SW RF_N TXRX_SWITCH RF_P AVDD_RF1AVDD_PRE AVDD_VCO VCO_GUARD AVDD_CHP RBIAS2AVDD_IF132302928272625P1_7P1_6P1_5P1_4P1_3P1_2DVDD P1_1P1_0RESET_N P0_0P0_1789101112131415161718192021222324484746454443424140393837P 2_0D V D D P 2_1P 2_2P 2_3P 2_4D C O UP LA V D D _D R E G A V DD _D G U A R D D V D D _A D C AV D D _A D C A V DD_IF2P 0_2P 0_3P 0_4P 0_5P 0_6P 0_7X O S C _Q 2A V D 0_S O C X O S C _Q 1R B I AS 1A V D 0_R R E G RREG _OUT C4212.0-3.6 V电源（50 Ohm）天线L341L321L321L331L331C191C211C241R221XTAL1或PCB天线R261λ/2λ/2C341图3 CC 2430典型外围电路图PGNG HVIN EN L D 1μFCF 1k RES50pF 10nF 1μF 1μF RT 10μF C C 0SW OV VDD-5V VDD-DR RT COMP Sense+AGND Sense- 4.7 k S8550IN4007VCCRLRS-RS+1J1图4 LED 驱动电路2.3 协调器和路由器设计协调器和路由器均采用CC 2430无线单片机。
基于ZigBee的路灯控制系统
基于ZigBee的路灯控制系统引言近年来，路灯控制由传统的通电开关控制方式，逐渐演变成使用通信系统进行智能控制的方式。
通过使用智能控制，可以有效地降低路灯的能耗，及时发现系统故障，实现快速维护，系统的架构如图一所示。
图一基于ZigBee的路灯控制系统一、系统组成基于ZigBee的路灯控制系统的组成如图一所示。
系统由模组式LED路灯、智慧型光控器、云集中控制器、中央控制室（包括云服务器和客户端软件）等部分组成，具体内容如下：●数据上行时，安装在模组式LED路灯上的智慧型光控器作为节点，检测灯具的各项数据（如电压、电流、功率、功率因数等），并相互组成网状结构的无线网络，将数据通过云集中控制器上传给云服务器，再至中央控制室；●数据下行时，中央控制室将指令通过云服务器，云集中控制器，发送给智慧型光控器，进行单点或集中批处理数据，完成模组式LED路灯灯具的调光、路灯开启、关闭等动作；二、功能需求(一)智慧型光控器1、功能需求●智慧型光控器通过ZigBee模块上传监测到的路灯输入电压、电流、功率因数、温度、能耗、工作时间等信息到系统平台；●接收系统平台下发的调光控制指令以及开启、关闭路灯的指令等；●通信故障时根据设定调光计划和光照度工作；●光衰补偿：LED灯具寿命前期，通过智慧型光控器对其降功率使用；灯具寿命后期，根据软件算法逐渐增大其输出功率，以保证路面照度的一致性；●具有自组网功能；2、技术参数●宽电压输入设计，能工作在 100~277VAC；●浪涌防护：10KV, 5KA；●工作温度：-40~70℃；●ZigBee射频模块：工作在 2.4GHz 国际免费医工科频段，符合IEEE802.15.4 标准；安全：AES128 加密；●最多能开关 1100W 的 LED 驱动器（220VAC）；●配有 2 通道 0-10V 调光接口（PWM），1通道的DALI数字接口（暂时不考虑）；●监控灯具的输入电压、电流、功率、功率因数、温度、统计能耗和工作时间。
基于ZigBee的路灯控制系统
基于ZigBee的路灯控制系统近年来，随着城市发展速度加快、人口增长率不断上升，以及城市规模的不断扩大，城市智能化已成为解决城市管理和发展的重要手段。
其中，路灯控制系统的智能化是城市建设和改善交通安全的重要组成部分，为此基于ZigBee技术的路灯控制系统应运而生。
本文将详细介绍基于ZigBee的路灯控制系统。
一、ZigBee技术概述ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信技术，该技术具有低功耗、低速率、低数据量传输、低延迟等特点。
ZigBee技术可以将多个节点链接成一个网络，并实现节点间的数据传输，从而建立了广泛的应用场景。
ZigBee的无线控制技术，可以控制智能家居、智能城市、智能工厂等方面，ZigBee技术在智能家居、智慧城市和物联网等领域得到了广泛应用。
二、基于ZigBee的路灯控制系统基于ZigBee的路灯控制系统是一种智能化的路灯控制系统，实现了对路灯的远程无线控制。
该系统以ZigBee协议为基础，通过传感器接收光线变化、温度、湿度等数据信号，并通过物联网的技术与控制中心相连通，在实现对给定时段路灯的开启、关闭、亮度调节等控制功能。
基于ZigBee的路灯控制系统由节点、协调器和中心控制三个部分组成。
其中，节点由无线ZigBee模块、温湿度传感器、光照传感器、LED灯等组成。
三、基于ZigBee的路灯控制系统的工作原理（1）路灯节点的工作原理路灯节点由无线ZigBee模块、温湿度传感器、光照传感器、LED灯等各个部分组成，当节点上的光照传感器检测到光强度低于阈值时，会向协调器发送信号，告知其需要打开灯光。
相反，当光照传感器检测到光强度高于阈值时，则会向协调器发送信号，告知其需要关闭灯光。
（2）协调器的工作原理协调器由无线ZigBee模块、处理器等组成，在系统中充当着路灯节点与中心控制器之间的桥梁，实现节点之间的数据传输以及与中心控制器之间的通信。
协调器负责处理节点发送的数据，将其发送给中心控制器，并接受来自中心控制器的指令，将其传输到对应的路灯节点进行控制。
基于zigbee的智能路灯控制系统
系统关键技术分析在路灯控制系统所使用的关键技术，主要包括ZigBee技术、嵌入式操作系统FreeRTOS和微波多普勒原理。
1.1ZigBee技术Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。
IEEE802.15.4 是针对低速的无线个人区域网络（low-rate wireless personal area network, LR-WPAN）而制定的标准错误!未找到引用源。
该标准把能量消耗低、传输速率低、成本低作为目标，旨在为个人或者家庭范围内的设备的低速互连提供统一标准。
IEEE 802.15.4标准定义的LR-WPAN网络具有如下特点：➢提供20kbps、40kbps和250kbps三种不同的传输速率；➢两种网络拓扑结构：星型、点对点；➢两种地址格式：16位、64位，64位地址是全球惟一的扩展地址；➢采用载波多路侦听技术（carrier sense multiple access with collision avoidance, CSMA-CA）避免冲突；➢采用确认（ACK）机制以保证可靠传输。
而ZigBee协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
其特点是距离短、复杂度低、自动组织、功耗低、数据速率低、成本低错误!未找到引用源。
适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
ZigBee协议栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的MAC和PHY层。
ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4(定义了RF射频以及与相邻设备之间通信)的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。
图2.1 ZigBee协议栈结构错误!未找到引用源。
1.1.1物理层规范错误!未找到引用源。
ZigBee的物理层是基于IEEE 802.15.4标准的。
IEEE802.15.4标准定义了两个物理层：2.4GHz和868/915MHz的物理层。
基于ZigBee技术的路灯无线网络控制系统设计
Abstract： The characters of the ZigBee technology are introduced ，and the network framework and principle of the ZigBee network are analysed. By applying to the CC2430 as the control core of control system, a street lamp wireless Control System is designed base on ZigBee technology. The network topology and hardware node design are mainly introduced. Based on the principle of the control system, the corresponding software and hardware design are proposed. The experimental results show that the network time is 20 s under the condition of single synchronizer single-node network; when scanning node to l6 channel, the average network time is 150 s. The data transfer rate is 250 kbps distance of around 10 m indoors. When outdoor at 30 -75 m distance, the rate is the 40 kbps, at 300 m distance the rate is 20 kbps. The system power consumption is 25.7 mA under the launching state, the power consumption is 29.3 mA under the receive state, the power consumption just is 2.5 μA under the dormant state. Key words ： ZigBee protocol ； network framework ； CC2430 ； wireless network ； street lamp control
ZIGBEE(WBEE)2G网络无线路灯方案
随着我国工业自动化的不断发展和提高，工业自动化技术广泛应用于各个领域。
采用工业自动化可以把人从繁重的体力劳动、脑力劳动及其恶劣、危险的工作环境中解放出来。
据统计，国内的各大城市路灯控制系统能源利用率还是处于较低水平状态，路灯电费和维护费占用了政府财政支出一大笔费用。
目前大部分传统的路灯节能控制系统存在着智能化程度低、通讯稳定程度差、路面照度分布不均、耗费大量人力物力等问题。
本文是基于无线网络通信技术，设计了一套采用WBee/WCTU实现的路灯智能控制系统。
1、WCTU技术1.1什么是WCTUWCTU（the wireless control collect transmission unit )全称为无线控制采集传输单元，是专门用于将接口数据（RS232、RS485、RS422、TTL、A/D、I/O）转换为IP数据进行传输或者反向转换把IP数据转为接口数据进行传输的无线终端设备。
WCTU是厦门为那通信科技有限公司自主研发的综合DTU、RTU及短信收发功能为一体的高性能工业级无线控制采集传输设备，是工控行业应用中集控制、采集、传输、短信为一体的必备通信产品。
WCTU兼容多种网络制式：支持LTE、HSPA+、HSPA、TD-SCDMA、EVDO、EDGE、CDMA、GPRS多种网络制式；完美支持电信/移动/联通国内三大运营商2G/3G/4G网络；支持2G/3G/4G网络制式智能切换，保证设备工作在最好的网络制式下，使设备处于高效、稳定运行状态。
1.2WCTU工作过程描述WCTU是一款主动发起与数据中心建立连接通信，并保持通信链路长久连接的无线控制采集传输设备。
由于WCTU登陆网络时，通过运营商网络认证拨号成功后获取到一个随机分配的IP地址。
因此，这就要求数据中心具备固定的公网IP地址或域名。
数据中心的公网IP地址或域名作为参数存储在WCTU内，以便WCTU一旦上电拨号成功，就可以主动连接到数据中心。
基于ZigBee的路灯智能控制系统
基于ZigBee的路灯智能控制系统毕威【期刊名称】《微处理机》【年(卷),期】2017(038)003【摘要】在智能路灯控制系统中,以TI公司生产的CC2530芯片为硬件核心,在协议栈ZStack的基础上创建无线网络,利用ZigBee无线传输技术,对监控路灯的传感器进行操作,并传输和处理相关的数据,从而实现路灯控制的感应控制和远程监控.本文的整套系统是在ZigBee无线自组织网络技术的基础上创建的远程通信网络,它不但能够实现对单个路灯的实时监控和智能管理,而且具有功耗低、组网规模大、成本低、系统运行可靠、抗干扰能力强等优点,实现了节约能源、提高电能利用率和方便管理的目的,是一条路灯管理系统的有效和可靠的途径,具有很强的实用性和推广价值.%The intelligent streetlight control system, using chip CC2530 manufactured by TI as hardware core, creates a wireless network based on the protocol stack ZStack to operate the sensors used for monitoring the streetlight, by ZigBee wireless transmission technology, and transmit and process the data for inductive control and remote control.With the advantages of low power consumption, large-scale networking, low cost and reliable system operation, anti-jamming ability, etc., it is able to achieve real-time monitoring and intelligent streetlight management, and save energy, improve energy efficiency and is convenient for management. It is an effective and reliable way of streetlight management system that has a strong practical and promotional value.【总页数】4页(P93-96)【作者】毕威【作者单位】中国电子科技集团公司第四十七研究所,沈阳110032【正文语种】中文【中图分类】TN7【相关文献】1.基于ZigBee技术的校园智能路灯控制系统 [J], 李卓元; 杨柳2.基于ZigBee的智能小区LED路灯控制系统的研究与设计 [J], 林超伦3.基于PLC和ZigBee的路灯智能控制系统设计 [J], 禹隆锋;杨馥华4.基于ZigBee的智能路灯控制系统 [J], 陈忠林;张士晶;詹宇川;胡倍萌;高鸿波5.基于STM32和ZigBee的智能校园路灯控制系统 [J], 刘宏伟;蔡春晓;王一鸣;龙欢台;陈雪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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无线路灯控制系统
1. 系统方案：
远程通过 GPRS 传输 ZigBee 信号至子网控制器，子网控制器将该信号转成 ZigBee 信 号，传输至每盏路灯，从而进行开关控制。
联网规模：100～200 盏路灯，在方圆 1～2 公里范围内，实现单灯控制。
单点控制 增强应急能力，通过单点控制来满足不同的特殊情况 可实现单点监测，采集单一路灯运行参数
自动控制 按照预先设定好的时间进行开关灯操作 实现自动进行巡测，检测路灯的运行状况
PROPRIETARY & CONFIDENTIAL
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无线路灯控制系统
远程控制
可以足不出户，远程操作管辖范围内的路灯，省去工作人员到现场进行操作 的烦恼 调光控制（可扩展功能） 配合 LED 调节灯光亮度，在不影响照明前提下，达到最大节能效果 门限报警
EZ-Light1000 无线节能控制系统
城市路灯照明在带来辉煌、绚丽 和方便的同时，也遇到了诸多预料 不到的问题，如：管理问题、费用 问题、用电问题、电缆被盗的问题 等等。
当代社会，城市照明已经成为展 示城市魅力的名片和窗口，因为城市 照明不仅是一门科学，而更是一种文 化，是一种艺术。
在城市路灯照明面临的诸多问题 中，节能问题是一个迫切需要解决的 问题。它不仅涉及到降低城市路灯照 明经费的问题，还涉及到电力能源问 题，特别是在电力能紧张的背景下， 通过智能照明控制装置，合理调整照 明时间，不仅可以节省照明系统 20％ 以上的用电量，而且照明灯具的使用 寿命也得到了极大的延长。
PROPRIETARY & CONFIDENTIAL
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无线路灯控制系统
工程案例现场照片一：
大面积架设
PROPRIETARY & CONFIDENTIAL
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无线路灯控制系统
湖边场景
近景安装
PROPRIETARY & CONFIDENTIAL
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10% to 90% relative humidity (RH)
功能说明： 用于接收远程 GRPS 信号，并将该信号转化为 ZigBee 信号，传输至每盏路灯。
PROPRIETARY & CONFIDENTIAL
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无线路灯控制系统
4..软体界面
（Demo 软体界面）
（软体控制界面）
控制管理。
联网规模：100～200 盏路灯，在方圆 1～2 公里范围内，实现单灯控制 適用于各種光源： 适用于 LED 路灯的控制器：除基本开关及报警功能外，还具有采集电流、 电压、功率因素等功能。 自动调光(扩展功能) 配合 LED 路灯提供光亮度调节功能。
赫立讯并提供远端接驳的终端设备，提供远程管理：
PROPRIETARY & CONFIDENTIAL
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无线路灯控制系统
3. 子网控制器（IP-Link 2250P3）
Power Source:
EZ-Light 1000
220 VAC
Frequency
2.4GHz unlicensed ISM band
（IP-Link 2250P3）
将过去的巡逻式维护报警改为预防式等待报警，这样控制中心可以得到第一 手资料从而进行调度协调。 定位精确
故障出现后，控制中心可以准确获取故障灯的位置信息，工作人员可以在最 短时间内赶到现场进行维护。 防盗警报(可扩展功能) 通过采集电力线的电流、电压值，通知控制中心，从而进行防盗处理。
赫立讯开发的 ZigBee 路灯控制器，可轻易实现全市范围内每一盏路灯照明开关
产品特点： 使用全球免费的 ISM 频段，有 16 个信道可供用户选择 具有遥控、遥测功能（控制其亮度状态） 单灯控制、奇偶控制、整体控制 无线故障报警（路灯受损）
产品应用范围： 适用于各种远距离照明系统，如：城市照明/ 景观照明/ 舞台照明/ LED 和 HID 路灯照明控制。
PROPRIETARY & CONFIDENTIAL
IEEE 802.15.4 ZigBee: Up to 250Kbps
16 (5MHz) Up to 0dBm Up to 100m (LOS) AES -20°C to 70°C
10% to 90% relative humidity (RH)
功能说：
安装于每盏路灯，用于控制每盏路灯的亮灭，采集当时的电流，电压，功率 因素等参数。
GPRS 终端技术（短信或 TCP/IP） 以太网（Ethernet）
优点：
减少巡灯人员的工作量，大大提高了工作效率。 增强应急能力，在最短时间内对故障灯进行处理，有利于提高城市形象。
PROPRIETARY & CONFIDENTIAL
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无线路灯控制系统
2. 单灯控制器(EZ-Light 1000)
Power Source:
EZ-Light 1000
220 VAC
Frequency
2.4GHz unlicensed ISM band
(EZ-Light 1000) 智慧型LED电源驱动
Standard Data Rate
Channel
RF Power Distance Security Temperature Range: Humidity Range
Standard Data Rate
IEEE 802.15.4 ZigBee: Up to 250Kbps
Channel
RF Power Distance Security Temperature Range:
Humidity Range
16 (5MHz)
Up to 18dBm Up to 1200m (LOS) AES -20°C to 70°C