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摘要：本文介绍了一种利用短距离无线接力方式实现远程路灯控制的方案。该系统将通过ZigBee短距离无线蜂窝网络和CDMA/GPRS无线移动网络共同组网，利用DSP控制系统来控制路灯的使用情况，使得该系统具备设备安装方便、组网方式灵活、节约能源等突出优点，具有很大的市场应用前景。
关键词：ZigBee蜂窝网络；数字信号处理器(DSP)；无线路灯控制；无线移动网络
中图分类号：TN919.2
文献标识码：A
文章编号：1006-3315(2010)5-164-001
随着各种无线网络技术的发展、成熟，使得灵活控制每一盏路灯的应用成为现实。本文介绍了采用ZigBee蜂窝网络 CD-MA/GPRS无线移动网络组网，构建功能强大的四遥(遥测、遥控、遥信、遥调)无线网络，从而实现集实时的本地故障监测、模块自动重启、远程监控管理为一体的无线路灯控制系统。
ZigBee是一种基于IEEE802.15.0标准的短距离、低速率无线网络技术，该无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用，主要用于无线传感器网络和测量控制方面。国际上，IEEE802.15.4工作组及ZigBee联盟共同致力于该无线连接技术的推广工作，其中。IEEES02.15.4工作组主要负责制定ZigBee物理层及MAC层协议，其余协议主要参照和采用现有标准，以便于今后不同厂商、设备的互联互通；ZigBee联盟则负责高层应用及市场推广工作。于2002年成立的ZigBee联盟如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司加入。
1.系统组成
本系统采用三级网络组成，分别是监控中心、控制主站、路灯控制器。如下图所示：
监控中心：由服务器、监控终端组成。
控制主站：采用CDMMGPRS无线传输网络(TCP/IP方式)。将采集到的管辖内的路灯信息传输至监控中心，同时接收监控中心下发的指令，进行各个路灯的控制。
路灯控制器：采用ZigBee无线网络组网，同网关分中心组成一个无线网络，各个路灯控制器采取级联方式，将本地检测的数据传输至网关分中心，并通过网关分中心上传至监控中心。
2.系统硬件设计
为了进行模块化设计，系统硬件主要分为三个部分：主控制电路、ZigBee无线接口、CDMMGPRS无线接口。
主控制部分采用TI公司的TMS320C203，该芯片是美国TI公司推出的TMS320C2XX系列的定点式数字信号处理器，该产品以高速、低功耗、低成本、易于开发为显著特点。芯片内置544字的高速SRAM。外部可寻址64K字程序/数据及I/O，指令周期在25ns-50ns之间，实时性处理比16位单片机快2倍以上，可取代一般的单片机。
ZigBee无线接口采用CC2431，该芯片是美国Ⅱ公司收购无线单片机公司CHIPCON后推出的全新概念新一代ZigBee无线单片机系列芯片。CC2431是一款真正符合IEEE802.15.4标准的片上SOC ZigBee产品。CC2431除了包括RF收发器外，还集成了32/64/128KB的Flash内存、8KB的RAM、以及ADC、DMA、看门狗等。CC2431可工作在2.4GHz频段，采用低电压(2.0～3.6V)供电且功耗很低(接收数据时为27mA，发送数据时为25mA)，其灵敏度高达-91dBm、最大输出为 0.6dBm、最大传送速率为250kbps。
3.系统软件设计
控制主站软件设计：在系统设计中，控制主站是路灯管理中心和路灯控制器之间数据交互的桥梁，通过控制主站，将路灯管理中心的控制、配置、查询等命令转发至路灯控制器，同时将路灯控制器执行命令的结果、获取路灯的状态上传至路灯管理中心。
路灯控制器软件设计：在系统设计中，路灯控制器是整个系统的执行机构，所有路灯控制器组成一个级联的无线网络，远端的路灯控制器可以就近通过其他路灯控制器将信息转发、下达，并根据监控中心的各种指令完成对路灯的控制及路灯状态的采集。路灯控制器软件由主程序和中断服务程序构成。
后台软件设计：路灯管理中心软件采用Visual C 编制，使用SQL Server数据库，采取C/S(客户端，服务器)结构，通过响应操作人员的指令，对前端路灯控制器进行控制、配置、查询。主要完成用户登录、口令管理、指令下达、数据采集、统计报表、工作情况判断、电子地图显示、数据存储等功能。无线路灯监测控制系统主要功能：
>主动问询功能：监控中心可以主动问询每路路灯的开关状态、电流电压、电量等数据。
>主动控制功能：监控中心可以随意开关任何一路路灯或开关自定义群组的路灯。
>自动控制功能：现场按季节变化、每日计划等自动调节路灯开关时间，同时允许交叉控制、分组控制。
>报警功能：通信中断、亮灯率过低、未按时开关等情况出现时，监控中心有报警显示。
>显示功能：电子地图上显示每路路灯的开关状态及其它重要信息。
>数据存储功能：现场监控设备和服务器上的数据库中存储历史记录。
>数据查询功能：监控中心可以查询任意时间段每路路灯数据信息。
>曲线报表功能：可以生成电流、电压、电能、亮灯率、开关时间的分析曲线和报表。
>远程维护功能：监控设备中的采集和通信模块具备远程参数设置和维护功能。
>拓展功能：系统可自由增减监控设备的数量；监控设备可以扩展其它功能。
关键词：ZigBee蜂窝网络；数字信号处理器(DSP)；无线路灯控制；无线移动网络
中图分类号：TN919.2
文献标识码：A
文章编号：1006-3315(2010)5-164-001
随着各种无线网络技术的发展、成熟，使得灵活控制每一盏路灯的应用成为现实。本文介绍了采用ZigBee蜂窝网络 CD-MA/GPRS无线移动网络组网，构建功能强大的四遥(遥测、遥控、遥信、遥调)无线网络，从而实现集实时的本地故障监测、模块自动重启、远程监控管理为一体的无线路灯控制系统。
ZigBee是一种基于IEEE802.15.0标准的短距离、低速率无线网络技术，该无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用，主要用于无线传感器网络和测量控制方面。国际上，IEEE802.15.4工作组及ZigBee联盟共同致力于该无线连接技术的推广工作，其中。IEEES02.15.4工作组主要负责制定ZigBee物理层及MAC层协议，其余协议主要参照和采用现有标准，以便于今后不同厂商、设备的互联互通；ZigBee联盟则负责高层应用及市场推广工作。于2002年成立的ZigBee联盟如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司加入。
1.系统组成
本系统采用三级网络组成，分别是监控中心、控制主站、路灯控制器。如下图所示：
监控中心：由服务器、监控终端组成。
控制主站：采用CDMMGPRS无线传输网络(TCP/IP方式)。将采集到的管辖内的路灯信息传输至监控中心，同时接收监控中心下发的指令，进行各个路灯的控制。
路灯控制器：采用ZigBee无线网络组网，同网关分中心组成一个无线网络，各个路灯控制器采取级联方式，将本地检测的数据传输至网关分中心，并通过网关分中心上传至监控中心。
2.系统硬件设计
为了进行模块化设计，系统硬件主要分为三个部分：主控制电路、ZigBee无线接口、CDMMGPRS无线接口。
主控制部分采用TI公司的TMS320C203，该芯片是美国TI公司推出的TMS320C2XX系列的定点式数字信号处理器，该产品以高速、低功耗、低成本、易于开发为显著特点。芯片内置544字的高速SRAM。外部可寻址64K字程序/数据及I/O，指令周期在25ns-50ns之间，实时性处理比16位单片机快2倍以上，可取代一般的单片机。
ZigBee无线接口采用CC2431，该芯片是美国Ⅱ公司收购无线单片机公司CHIPCON后推出的全新概念新一代ZigBee无线单片机系列芯片。CC2431是一款真正符合IEEE802.15.4标准的片上SOC ZigBee产品。CC2431除了包括RF收发器外，还集成了32/64/128KB的Flash内存、8KB的RAM、以及ADC、DMA、看门狗等。CC2431可工作在2.4GHz频段，采用低电压(2.0～3.6V)供电且功耗很低(接收数据时为27mA，发送数据时为25mA)，其灵敏度高达-91dBm、最大输出为 0.6dBm、最大传送速率为250kbps。
3.系统软件设计
控制主站软件设计：在系统设计中，控制主站是路灯管理中心和路灯控制器之间数据交互的桥梁，通过控制主站，将路灯管理中心的控制、配置、查询等命令转发至路灯控制器，同时将路灯控制器执行命令的结果、获取路灯的状态上传至路灯管理中心。
路灯控制器软件设计：在系统设计中，路灯控制器是整个系统的执行机构，所有路灯控制器组成一个级联的无线网络，远端的路灯控制器可以就近通过其他路灯控制器将信息转发、下达，并根据监控中心的各种指令完成对路灯的控制及路灯状态的采集。路灯控制器软件由主程序和中断服务程序构成。
后台软件设计：路灯管理中心软件采用Visual C 编制，使用SQL Server数据库，采取C/S(客户端，服务器)结构，通过响应操作人员的指令，对前端路灯控制器进行控制、配置、查询。主要完成用户登录、口令管理、指令下达、数据采集、统计报表、工作情况判断、电子地图显示、数据存储等功能。无线路灯监测控制系统主要功能：
>主动问询功能：监控中心可以主动问询每路路灯的开关状态、电流电压、电量等数据。
>主动控制功能：监控中心可以随意开关任何一路路灯或开关自定义群组的路灯。
>自动控制功能：现场按季节变化、每日计划等自动调节路灯开关时间，同时允许交叉控制、分组控制。
>报警功能：通信中断、亮灯率过低、未按时开关等情况出现时，监控中心有报警显示。
>显示功能：电子地图上显示每路路灯的开关状态及其它重要信息。
>数据存储功能：现场监控设备和服务器上的数据库中存储历史记录。
>数据查询功能：监控中心可以查询任意时间段每路路灯数据信息。
>曲线报表功能：可以生成电流、电压、电能、亮灯率、开关时间的分析曲线和报表。
>远程维护功能：监控设备中的采集和通信模块具备远程参数设置和维护功能。
>拓展功能：系统可自由增减监控设备的数量；监控设备可以扩展其它功能。