ZigBee智能控制系统应用于LED路灯设计方案

路灯是居民的日常生活中不可缺少的照明工具，随着经济和城镇化的快速发展，人们对于路灯的系统做出了改进与优化。传统的路灯照明系统一般是有线连接，其系统建设的花费较高，线路错杂不清，不易扩展移动，且智能化程度不高。为了改进传统路灯的诸多不便，人们将新技术与路灯系统结合起来，采用无线代替有线的控制方式，让路灯更智能、方便。

ZigBee技术是一种新型的无线通信技术，主要应用于短距离内的信息传输，其优点较多，将这种技术与路灯照明系统结合是一种有利的创新。除此之外，为了响应现代可持续发展的需要，我们从节能减排的角度考虑，采用LED路灯进行照明。这种基于ZigBee的路灯智能照明控制系统具备了稳定安全、方便高效的优势。

ZigBee组网技术

ZigBee技术的数据传输的功耗较低、技术成本低、结构简单但容量大是它的优点。其网络的拓补结构分为网状拓补和树状拓补两种，常用的为树状拓补结构。整个网络主要包含了三种类型的设备，分为网络协调器、全功能设备(FFD)与精简功能设备(RFD)。

路灯控制系统组成

路灯的智能控制系统组成部分有以下三点：

(1)微处理器控制系统。它由路由节点与叶节点组成，主要的结构组成包括路灯调光控制器、直流电源系统、通讯控制系统与光照强度传感器;

(2)控制中心的服务器监控系统。由协调器和PC机组成;

(3)智能操控系统。是用来实现操控整个系统运行的ZigBee无线网络。

微处理器的控制系统结构一般为多路树状网络拓补结构，控制中心的监控系统、若干个路由节点与若干个RFD节点构成了整个系统的网络协调器。在各个部分中，路由节点的安放是以串状的连接方式被装在道路旁边，之后，路由器就被作为一个中继控制器对路灯进行远程控制。同时，它也有作为独立用户节点来控制LED灯的功能。而RFD用户节点没有路由节点的功能，不能作为中继器使用，它只能接收信号，并根据所接收信号控制自己的LED灯。

系统软件设计

系统软件的设计主要包括四大部分，分别是PC机服务器后台软件设计、协调器软件设计、路由器软件设计和叶节点软件设计。

PC机服务器后台软件设计

在PC机对整个系统进行控制时，命令经过串口送达给协调器，然后通过人机界面完成控制。工作中，PC机服务器的主要功能是向协调器发送控制命令，这一命令会指挥协调动作进行控制，协调器读取由ZigBee网络中得到的数据信息，将这些数据返回给PC机服务器，接着PC机会将工作中的运行数据与系统的参数进行保存。

协调器软件设计

协调器在电初始化之后第一步是建立一个等待节点加入的载体，这个载体就是一个智能网络，每一个被发现申请加入网络的节点都会被分配到一个网络号。在协调器的监控作用中，协调器会根据PC机的相应指示来控制某个节点，例如节点灯光的控制、节点时间段的控制等。同时，协调器还起到了数据的交换作用，要是命令是使某个节点读取相关信息，它会把读取到的数据信息通过串口发送给PC机服务器。

路由器软件设计

路由器电初始化的第一步是向协调器提出申请，申请加入协调器网络。如果第一次没有成功加入，就需要不停地向网络提出申请，否则系统网络就无法控制该节点。一旦成功加入网络，路由节点的工作就会处于监控状态。其监控工作分为三个方面。

第一点是对于其他节点的监控，它会自动给提出加入网络申请的路由节点或叶节点分配网络地址;第二点则是对从协调器发来的命令的监控，当它收到了命令后，会根据命令的内容对各部分的参数设置进行调整，如果协调器传来了状态读取命令，它就会根据指示向其发送节点的工作状态，因此，不同的命令对于路由器的指示作用是不同的;最后一点是其对于预设值的控制，这部分的监控是路由器在进行了对于环境亮度信息采集之后做出的。由于每段时间内的亮度都不同，因此，路灯的开关、运行情况也会根据路由器的分析做出智能的变化。

叶节点软件设计

关于叶节点的程序流程，其作用过程类似于路由节点的流程，但又稍有不同。因为叶节点是终端节点，所以它不支持其他的节点加入。

LED路灯为人们的照明提供了新的发展方向，通过结合其它新型传感器与控制器，实现了远程路灯无线控制技术，有效地达到了智能化应用，且应用范围广，有效地提升了能源的利用率。同时我们可以推测出，这种新型的路灯控制方式在未来将会有广阔的发展前景，随着经济的发展，社会的进步，人们以后的生活将会朝着越来越智能化、舒适化的方向迈进。