基于ZigBee網絡與GRRS相結合的智能照明監控系統

韋欣+郭超+張建化+陳躍

【摘要】 LED的壽命很長，由于驅動電源的限制，其使用壽命會大大減弱，增加了場所的維修成本，且給人們的照明帶來不便。本文設計使用CC2530芯片，采用了ZigBee網絡與GRRS相結合的技術，實現了對燈體電流、溫度、亮度的監控和調節，提高了燈體的使用壽命，節約電能。

【關鍵詞】 LED 照明 ZigBee GRRS

大功率 LED 燈作為第四代的電光源，被賦予”綠色照明光源”的稱號。LED 的耗電很大，發熱也就很大，不論是燈具還是驅動電源都有相當大一部分設計是為了散熱，并使得成本進一步提高[1]。LED是非線性器件，只要LED兩端的電壓發生稍微的波動，就會引起較大的電流變化，引起LED發生光衰現象，從而損壞元器件。所以在LED驅動電路的選擇上通常采用恒流式驅動。從保護LED元器件和提高效率的角度上講，本文闡述了一套LED智能監控照明系統，它能實現在恒流驅動的方式下，完成燈控節點的自由采集LED照明燈的電流、照度、溫度等信號，并在整套系統的循環下可以自主的調節這些參數，使之保持在額定狀態下運行。

一、LED照明監控系統的結構設計

本文中的LED照明監控系統可分為三層：監控中心、協調器、單燈控制器，主要包括兩個網絡體系：ZigBee網絡與RS-45總線相結合的方式，具體的系統的結構圖如圖1。

二、系統的工作原理

1、單燈控制器的工作原理。本文單燈控制器的部件主要有MCU，傳感器模塊，處理設備模塊，電源以及無線信號接收模塊。其中，傳感器模塊和處理設備模塊一方面與單燈節點相連接，一方面又與MCU莫塊相連接。每隔一段時間傳感器將采集到的燈體的電壓、電流、溫度值傳送MCU中，并對數據信息作出智能判斷，保證燈體的安全工作。MCU還通過與之相連的無線信號發射模塊監聽是上層命令，并且立即執行命令，比如調光處理，最終實現燈對LED燈節點的電流和溫度采集、處理，并且實時調節LED照明燈亮度值。

2、協調器的工作原理。協調器是整個系統的“中介”，接收單燈控制器上傳的信息，并且對信息具有記憶功保存的功能。待監控中心發出請求命令時，將信息傳送給監控中心。當監控中心發出傳送命令時，協調器能及時通過RS-45總線做出判斷，進而及時把收到的控制命令傳送給單燈控制器。協調器還承擔著路段控制器的功能即，根據系統設定好的時間，同時開關所控路段的照明用燈。

3、監控中心的工作原理。1.通過協調器、單燈控制器實時監測燈體的溫度，電壓，電流和工作狀態，并通過監控中心查詢燈體的歷史數據。2.報警器：當LED照明燈具節點出現異常時，監控中心發出報警信號，通知工作人員維修。

三、系統的硬件設計

1、驅動電路的設計。本文選用的是LED恒流式驅動，本文所選用的驅動電路作為驅動電路，常用的芯片為HV9910。該電路主要包括變壓電路、整流電路、濾波電路和驅動電路，通過電纜傳送過來直流電壓為220V，經過濾波整流后，該交流電變為直流電，通過芯片的GATE引腳控制MOS管，進而控制輸入驅動電流的大小。當導通MOS管時，CS引腳將會檢驗R6兩側將會產生的電壓，確保其輸出準確的方波，進而控制的電流。反向二極管同樣起到保護元器件的作用，電容起到穩壓的作用，電感起到續流的作用。

2、外圍電路的設計。CC2530外部電路主要包括PWM調光電路，節點供電電路，通信電路，（電流、溫度、光強）傳感電路、時鐘電路等。電路中使用到的元器件主要有與電路匹配的電容、自耦變壓器、電感等。

四、軟件設計

在本文中智能燈控系統中，首先要對與燈體相連的傳感器進行信息采集，包括燈體溫度，電流和光照強度等，并且對其進行A＼D轉換，并存入單燈體中。通過運行單燈控制器的MCU將通過已經下載好的程序，輸出降溫芯片和電流調節的控制命令，再將采集到的關于燈體的數據和控制命令信息經過ZigBee無線網絡發送到相應的協調器，接著協調器將收到數據后對其進行解析，最終將解析結果發送到監控中心。

結束語：本文中基于基于ZigBee網絡與GRRS相結合的智能照明監控系統，實現了在隨時對單個LED中照明燈的控制，能完成其光的亮度的調制，保護其不會因為溫度過高，電流過大而造成損害，提高了LED燈的使用壽命。

參 考 文 獻

[1]李震.基于ZigBee技術的大功率LED路燈監控系統的設計與實現[D].華南理工大學，2014.