ZigBee在旅游景區(qū)照明監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：為了提高旅游景區(qū)照明監(jiān)控的可靠性和高效性，采用ZigBee技術(shù)與GPRS技術(shù)相結(jié)合的方法，構(gòu)建了旅游景區(qū)照明監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)方案。通過組網(wǎng)測試實驗，驗證了ZigBee網(wǎng)絡(luò)可靠的數(shù)據(jù)傳輸性及自配置等特性。
關(guān)鍵詞：ZigBee；景區(qū)照明；GPRS；協(xié)調(diào)器

0 引言
隨著生活水平的提高以及城市生活壓力的增大，旅游已經(jīng)成為人們放松的一種主流方式，回歸大自然正是時下旅游的一大趨勢，景區(qū)夜景的建設(shè)也逐漸成為吸引游客的一大砝碼。景區(qū)夜間照明不僅要保證游客夜間通行安全，而且還要使景區(qū)照明成為一道靚麗的風(fēng)景線。目前大多景區(qū)照明多采用布線控制整個景區(qū)照明系統(tǒng)，這給施工和維護(hù)帶來了巨大的難度，特別是一些地形復(fù)雜，地道險峻的自然風(fēng)景區(qū)，維護(hù)起來需要耗費(fèi)大量的人力物力。
ZigBee由于具有省電、可靠、成本低、延時短、網(wǎng)絡(luò)存儲大、安全、自配置等特點，從而非常適合于分散的多節(jié)點、可靠性高、低數(shù)據(jù)流量的通訊系統(tǒng)。將ZigBee與GPRS通信技術(shù)結(jié)合，應(yīng)用于景區(qū)照明監(jiān)控系統(tǒng)中，解決了系統(tǒng)布線難和耗材高等問題。監(jiān)管部門可通過軟件設(shè)置絢麗、省電等多種復(fù)雜的變換模式，既能亮出景區(qū)的魅力又可在特定時段達(dá)到節(jié)約能源的目的。通過單盞燈的電壓等信息可以定位發(fā)生故障的燈具，省去了巡燈工作，提高了維護(hù)管理效率。而且ZigBee還具有組網(wǎng)方式靈活、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點，方便景區(qū)擴(kuò)建開發(fā)等。

1 景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)總體實現(xiàn)方案
本文通過采用ZigIlee技術(shù)和GPRS技術(shù)搭建了一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由單燈控制器、協(xié)調(diào)器和上位機(jī)三部分組成。照明監(jiān)控系統(tǒng)由上位機(jī)為起點發(fā)出命令，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸給協(xié)調(diào)器，再由協(xié)調(diào)器分析處理接收到的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給整個ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(單燈控制器)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接收處理數(shù)據(jù)之后對燈具作出響應(yīng)的控制操作，這種由監(jiān)控主機(jī)發(fā)起的數(shù)據(jù)流稱之為下行數(shù)據(jù)。相反，ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以定期向協(xié)調(diào)器進(jìn)行反饋信息，再由協(xié)調(diào)器反饋給監(jiān)控中心，從而作出相應(yīng)的措施，此數(shù)據(jù)流則稱之為上行數(shù)據(jù)，整個操作流程的實現(xiàn)便可以達(dá)到監(jiān)控中心對整個照明系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。

1．1 協(xié)調(diào)器硬件設(shè)計
考慮到成本，控制能力，可移植性以及可靠性等方面的因素，該系統(tǒng)協(xié)調(diào)器硬件設(shè)計采用雙MCU結(jié)構(gòu)，其硬件體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。MCUA作為協(xié)調(diào)器節(jié)點的核心處理器，主要負(fù)責(zé)接收、處理和轉(zhuǎn)發(fā)來自MCUB和GPRS模塊的信息；MCUB作為協(xié)調(diào)器節(jié)點，負(fù)責(zé)匯集整個ZigBee網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點的信息轉(zhuǎn)發(fā)給MCUA，或轉(zhuǎn)播來自MCUA的命令給ZigBee網(wǎng)絡(luò)；GPRS模塊則負(fù)責(zé)MCUA與監(jiān)控中心之間的無線傳輸，從而實現(xiàn)監(jiān)控中心對網(wǎng)絡(luò)的無線監(jiān)控，三個模塊之間采用串口進(jìn)行通信。

其中，MCUA采用了TI公司的低功耗微處理器MSP430F149，它是一款16位單片機(jī)，具有正常工作模式(AM)和5種低功耗模式(LPM0～LPM4)，可以方便地在各種模式之間進(jìn)行切換，該單片機(jī)擁有2個串口(USART0，USART1)，能滿足協(xié)調(diào)器硬件設(shè)計對串口數(shù)量的需求。