跟着我国城乡一体化建造和城市化建造的不断深入， 对路途照明扩展规划越来越大， 因而对路途照明及景象照明提出了更高、更新的要求。与此一起， 路灯的电能耗费和灯具损耗也越来越大。传统的路灯操控体系存在着智能化程度低、线路安稳度差等问题， 给城市照明体系的办理和保护带来很大困难。为了处理以上问题，本论文提出了依据CC2530 的ZigBee 无线路灯节能智能监控体系计划。该计划可以灵敏开关灯， 主动及时发现毛病， 进步设备智能化办理。本体系依据实践要求， 对每一组路灯进行操控， 完成照明形式的多样化和灵敏性，若有损坏的路灯， 体系会及时显现其信息， 并告诉办理人员， 有效地进步了城市照明体系的办理水平。
1 ZigBee 技能
ZigBee 技能是一种新式的短间隔无线通讯技能， 现在在近间隔无线网络范畴得到广泛运用。ZigBee 协议栈是树立在IEEE802.15.4 规范之上。IEEE802.15.4 界说了物理层和MAC 层的规范。其他如网络层和运用层规范。等方面由ZigBee 联盟担任。ZigBee 技能选用自组织网络， 且其网络拓扑结构可以随意变化的这一特色对路途照明监控体系十分有利， 对完成路灯节能智能监控体系的智能化、高牢靠性、低本钱起到很好的效果。
ZigBee 低速无线个域网具有如下特色:
(1) 低功耗。ZigBee 技能传输速率低， 传输数据量小。并且，ZigBee 模块在非作业时刻选用休眠形式， 使得体系运转十分节约电能。
(2) 数据传输牢靠。ZigBee 选用抵触防止的载波多路侦听技能， 当有数据传送需求时则马上传送， 保证了体系信息传输的牢靠性。
(3) 网络容量大。一个ZigBee 网络最多可包括65 535个网络节点， 按功用的完整性可划分为全功用设备(FFD) 和半功用设备(RFD) , 各个节点可相互连接， 组成大容量的ZigBee 网络。
(4) 作业频段多样。运用频段有： 2 . 4 GHz ISM 频段、868 MHz( 欧洲) 及915 MHz( 美国)， 并在不同的载波频率下有250 Kb/s 、40 Kb/s 和20 Kb/s 三种不同的传输速率。
2 体系结构组成
ZigBee 的网络拓扑结构可分为： 网状结构、星型结构和树状结构， 当CC2530 用倒F 型PCB 天线时， 牢靠收发间隔为200 m 左右， 考虑到网状结构可以缩短信息传输的推迟和进步通讯网络的牢靠性，因而无线路灯节能智能监控体系中的网络拓扑可以选用网状结构，运用路由功用传输。由于CC2530 可以完成20 级左右路由， 所以本体系选用CC2530 .一个”CC2530+CC2591 ” 组成的路由器与和谐器的牢靠收发间隔可以到达1 km 左右， “CC2530+CC2591 ” 组成的路由器与一般路由器假如布局合理的话， 就可以让整个网络的通讯间隔到达20 km左右。
无线路灯节能监控体系是由一个ZigBee 和谐器、若干个路灯路由操控器和若干个路灯终端设备操控器组成的无线监控体系如图1 所示。依据ZigBee 通讯与组网技能的特色， 将ZigBee 技能与传统的路灯操控形式相结合， 选用对每组路灯进行检测和操控的办法， 就可以及时发现路灯的损坏状况和它的具体位置， 便利修理办理， 完成按需节能、智能化办理， 到达城市照明体系节能减排的方针。
图1 体系结构图
路灯节能监控体系的各个模块运转主程序流程如图2 所示。首要体系上电初始化各个模块， 然后和谐器挑选一个信道和PAN ID( 个域网ID 号)后就开端树立网络， 路由器和终端设备随后参加网络， 和谐器宣布相应的操控指令。
图2 体系主程序流程图
3 硬件电路规划
ZigBee 新一代SoC 芯片[7]CC2530 是TI 公司推出的用于嵌入式运用的片上体系， 是运用IEEE 802.15.4 规范、ZigBee 和ZigBee RF4CE 的一个片上体系处理计划。
CC2530 内部已集成了一个8051 微处理器与高性能的RF 收发器。CC2530 可以以十分低的总资料本钱树立强壮的网络节点， 具有较大的快闪记忆体， 其存储容量多达256 B, 它是抱负的ZigBee 专业运用芯片; 支撑新RemoTI 的ZigBee RF4CE, 这是业界首款契合ZigBeeRF4CE 兼容的协议栈。此外，CC2530 具有不同的运转形式， 使得它特别习惯超低功耗要求的体系， 运转形式之间的转化时刻短， 进一步保证了低能源耗费。图3 为CC2530 外围电路规划。图3 中的D3 倒F 天线是单端天线， 也就对错平衡天线， 所以需求用%&&&&&%、电感组成一个非平衡变压器(BALUN) , 如图3 中的虚线框图， 来满意RF 输入/输出匹配的要求。
图3 CC2530 外围电路
PCB 天线规划难度较大， 一般还需求仿真东西的支撑， 但TI 公司现已把倒F 型PCB 天线规划的标准发布了。关于终端设备的规划来说，PCB 天线不失为一种较经济的挑选， 由于其通讯间隔可以满意本体系的要求。
路灯节点规划选用光敏电阻传感器检测的办法收集路灯状况信息并经过无线传回主控中心( 和谐器)， 一起经主控中心处理后， 将相应的操控指令发送至指定的路灯节点。和谐器的规划是依据电子时钟发生的准确时刻和光敏电阻收集外界光线的强弱来操控整个网络的路灯。
鄙人深夜选用隔柱亮灯(开部分灯) 的办法下降电能耗费; 在大白天， 选用关悉数路灯的办法， 假如气候忽然转阴， 体系就会主动翻开部分路灯， 满意人们照明要求; 黄昏时分， 用光敏传感器收集的光线强弱来判别是否需求开关灯， 做到及时开关灯。依据以上的操控完成智能和节能操控。表1 所示的为和谐器主操控路灯的状况( 此表要依据城市的实践状况拟定)。
表1 和谐器依据时刻与外界状况宣布操控指令
本文提出了依据CC2530 的ZigBee 无线路灯节能智能监控体系的规划计划， 在路灯操控器节点规划基础上完成了自组织网络的树立、通讯、互操作性测验， 处理了以往无线操控网络的通讯不安稳的问题。开始试验结果表明： 选用这种形式树立的无线路灯节能监控体系不只具有较好的牢靠性和较高的操控功率， 并且还可以及时发现路灯损坏状况和它的具体位置， 削减了巡灯作业，一起又依据城市是否需求翻开路灯的实践状况来操控整个网络中的路灯开关， 然后做到合理及时开、关灯。鄙人深夜选用隔柱亮灯的办法不只能满意人们照明的需求， 并且还能削减电能耗费， 可以很好地到达节能和智能化办理的意图， 有着宽广的运用远景。
