GPRS與ZigBee的城市照明系統(tǒng)網(wǎng)關設計

摘要：給出了基于ZigBee的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)關節(jié)點的軟硬件設計方案。網(wǎng)關節(jié)點以Freescale公司生產(chǎn)的MCF52223為主控芯片，配以宏電的H7710為GPRS網(wǎng)絡數(shù)據(jù)出口，F(xiàn)reescale公司的MC13213為ZigBee無線收發(fā)模塊。測試結果表明：該網(wǎng)關節(jié)點工作穩(wěn)定，能滿足低功耗及實時性要求。
關鍵詞：ZigBee；城市照明監(jiān)控系統(tǒng)；網(wǎng)關；MCF52223

引言
路燈和景觀燈是城市夜晚一道亮麗的風景線，也是城市中必需的公用照明設施。城市照明監(jiān)控系統(tǒng)是一種監(jiān)測與控制的集成系統(tǒng)。一套高效的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)可以節(jié)省大量的人力物力。但目前，我國城市照明監(jiān)控技術還比較落后，存在很多問題。主要表現(xiàn)在目前的城市照明燈光大多采用分散手控和時控的方式，即在路燈配電箱中安裝定時器，按預定的時間自行開／關燈，當季節(jié)變化時需要人工干預來調整開關時間；而有些景觀燈開關通常是人工手動控制方法，即根據(jù)開關燈時間表由值班人員手動進行開、關燈操作。現(xiàn)行的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)既不能及時調整開／關燈的時間，又無法及時反映照明設施的運行情況，并且故障率高、維修困難。
基于ZigBee的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)可以很好地解決這些問題，它采用了GPRS和ZigBee技術，不但可以采用電感降功率和電子整流器無級變功率等方法來節(jié)省路燈的用電量，還可以實時檢測并控制照明設施狀態(tài)。本文主要闡述照明監(jiān)控系統(tǒng)中網(wǎng)關節(jié)點的軟硬件設計方案。

1 照明監(jiān)控系統(tǒng)架構
基于ZigBee技術的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)采用“監(jiān)控中心-網(wǎng)關節(jié)點-單燈測控節(jié)點”的三層結構，通過GPRS的技術將監(jiān)控中心的城市照明控制系統(tǒng)軟件和網(wǎng)關節(jié)點聯(lián)系起來，而網(wǎng)關節(jié)點又通過ZigBee路燈網(wǎng)絡將路燈的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到相關的路燈節(jié)點。城市照明監(jiān)控系統(tǒng)的架構如圖1所示。

圖1中的路燈節(jié)點1至N通過網(wǎng)絡協(xié)議實現(xiàn)了路燈通信的網(wǎng)絡結構，每個網(wǎng)關節(jié)點作為該條道路的主控節(jié)點。通過GPRS通信技術和ZigBee技術的結合，可以將路燈的狀態(tài)信息發(fā)送到中心服務器，并存入數(shù)據(jù)庫中。監(jiān)控中心通過對服務器的數(shù)據(jù)庫進行操作就可以實現(xiàn)對路燈狀態(tài)的監(jiān)測和控制。