zigbee核心板在智能景觀燈中的應用

　　2017年，廣州國際燈光節以“絲路傳奇”為主題，由“城市之光”、“海洋之光”、“經濟之光”、“科技之光”和“未來之光”五大板塊組成，通過來自國內外以及高校將近30組優秀的作品，用時間軸來描述出廣州作為古代海上絲綢之路發祥地的文化底蘊和富有廣州特色的歷史故事。在各式各樣酷炫燈光的展示背后，城市景觀燈相比以前到底有哪些進步?

　　圖 1 城市景觀燈

　　1.1 傳統方案與新型方案的對比

　　1.1.1 傳統方案

　　原有的景觀照明設計都是通過對時間控制器的設定，來實現對配電回路接觸器進行自動控制，時間控制器的缺點是其：

　　景觀燈自身不能根據季節、地域、節假日和工作日的不同而進行準確靈活的設置，需人工進行手動調節;

　　時間的同步控制誤差較大，無法搭建絢麗的畫面;

　　無法定位故障檢修，無法進行節能管理。

　　1. 新型方案

　　燈控節點采用zigbee無線技術，支持MESH網絡拓撲，自動組網，傳輸可靠，部署簡單;

　　支持四遙功能，即遙測、遙信、遙控、遙調;

　　基于單燈的精細化控制，實現較好的節能效果;

　　具有自診斷和亮燈率統計能力，避免了傳統的繁瑣的尋線工作;

　　智能化的采集、控制、分析處理能力，無需人為干預。

　　顯而易見，基于zigbee無線技術方案在管理、控制、節能方面都有了顯著提升。

　　1.2 zigbee無線技術方案解析

　　zigbee無線技術方案由兩部分組成，分別是：

　　1.2.1 智能單燈控制器：

　　具有無線路由功能，低功耗;

　　與多功能集中器保持互通，接受和執行各種指令，并回傳狀態信息給集中器。

　　1. 多功能集中控制器：

　　下行：通過zigbee無線方式和控制節點(單燈)通信;上行：通過GPRS等方式與監控中心通信;

　　負責zigbee無線網絡的建立，管理，設備自組網實現等功能;

　　圖 2 zigbee無線方案架構

　　1.3 智能單等控制器的實現

　　眾所周知，燈具的控制主要分為開關控制與調光控制。開關控制利用繼電器控制燈具的通斷電;調光控制利用PWM、模擬信號、DMX協議信號、DALI信號等方式實現控制。硬件上對于MCU的資源需求量是極少的。

　　圖 3 智能單等控制器框圖

　　AW824P2EF無線模塊是ZLG致遠電子基于 NXP 的 JN5161、LPC824 芯 片開發的低功耗、高性能型zigbee二次開發模塊，支持自組網。

　　其中LPC824是采用ARM Cortex M0+ 內核的32位低功耗處理器，30Mhz主頻，支持32KB片內Flash存儲器和8KB片內SRAM 存儲器。3路UART，4路I2C，2路SPI，12路ADC，6路PWM，即使增加一系列的采集傳感器，AW824P2EF也完全能夠滿足需要。

　　AW824P2EF提供了一個完整的基于IEEE802.15.4標準ISM(2.4-2.5GHz)頻段的應用集成方案，支持Fastzigbee協議，最大發射功率 20dbm。

　　圖 4 AW824P2EF zigbee模塊

　　圖 5 DMX模塊

　　1.4 多功能集中控制器的實現

　　集中器又稱網關，負責zigbee網絡的建立和管理，同時又具有和管理中心通訊的能力，接受并處理管理中心發送的指令。采用zigbee+GPRS雙無線技術設計，zigbee對單燈進行組網控制，GPRS用于與管理中心通訊，實現遠程監控。

　　圖 6 多功能集中控制器框圖

　　基于此，提供兩套解決方案供您選擇：

　　AW824P2EF + ZWG-20IE，選用一個zigbee景觀燈節點做為網關，并外掛一個外置GPRS DTU做數據傳輸。

　　ZWG-20IE 是一款基于 GPRS 網絡的無線數據傳輸終端設備，提供全透明數據通道，可以方便的實現遠程、無線、網絡化的通信方式。ZWG-20IE 具有網絡覆蓋范圍廣、 組網靈活快捷、運行成本低等諸多優點。

　　圖 7 ZWG-20IE GPRS DTU

　　IoT-3968L物聯網網關方案

　　IoT-3968L是一款供物聯網行業用戶進行二次開發的網關控制器，采用ARM9內核，預裝Linux操作系統，。 IoT-3968L通過兩路MiniPCIE接口，實現zigbee、GPRS/3G/4G等無線通訊模塊的任意選換，是局域網與廣域網之間通信的橋梁。ZLG致遠電子為此特別設計MiniPCIE封裝形式zigbee模塊，解決您所有的后顧之憂。

　　圖 8 IoT-3968L網關

　　1.5 zigbee組網建設

　　綜上方案都是ZLG致遠電子結合多年的市場經驗和各行業用戶的實際需求而提供的硬件方案。另外，成熟的zigbee協議與軟件平臺大幅簡化無線產品復雜的開發過程，保證快速，靈活，高效的組網。

　　圖 9 zigbee網絡拓撲

　　1.5.1 Fastzigbee協議特點

　　啟動零延時，無需等待入網;

　　節點容量大，理論上節點容量高達65535;

　　全透明傳輸方式，可自定義數據格式;

　　無需二次開發 ，可快速實現動態配置及自組網功能 ;

　　快速添加路由 ，即放即用的智能路由算法，快速恢復通信，方便施工;

　　1.5.2 自組網協議

　　模塊在自組網模式下，主機模塊會自動選擇周圍沒有被使用的PANID和通道號形成一個獨立的網絡，并能自動遞增方式分配一個唯一的本地網絡地址給從機模塊。從機模塊使用時在使能了自組網功能后就不需要進行任何的配置操作，從機模塊在加入網絡后就能跟主機進行通訊，ZLG致遠電子同樣為您提供兩種實現方案：

　　IO引腳控制，模塊通過JOIN管腳(IO1)和DETECT管腳(IO2)的電平控制進行自組網的判斷;

　　指令控制，模塊擁有整套的軟件指令，不但可以實現自組網的控制，還可查詢網絡內模塊存儲的狀態信息。

　　在此，期待更多致力于節能環保的應用與方案，唯愿我們的生活更加美好。