陳偉

【摘要】 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，照明控制方式有了很大的改進(jìn)。但是，就當(dāng)前家居照明控制而言，傳統(tǒng)的機(jī)械式開(kāi)關(guān)方式仍然是主流。傳統(tǒng)的機(jī)械式開(kāi)關(guān)方式雖然穩(wěn)定性很強(qiáng)，但是在節(jié)能化和智能化方面稍顯不足。本文中，筆者將對(duì)基于Zigbee的LED照明控制展開(kāi)探討，希望能夠?qū)窈蟮南嚓P(guān)研究提供一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】 Zigbee LED 照明控制

引言

LED具有具有使用壽命長(zhǎng)、光效高、能耗低等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的照明燈具相比，LED的優(yōu)勢(shì)非常明顯。隨著節(jié)能減排觀念的深入影響，在國(guó)家不斷提倡綠色環(huán)保理念的背景下，LED照明系統(tǒng)將會(huì)有著非常廣闊的發(fā)展空間，相信在未來(lái)的某一天，LED定將成為照明產(chǎn)品的主流，為人們的生活增光添彩。

一、現(xiàn)狀分析

現(xiàn)階段，家居生活中傳統(tǒng)的機(jī)械式開(kāi)關(guān)方式依然是照明控制的主流，這種照明控制模式已經(jīng)延續(xù)了幾十年，人們對(duì)這種照明控制模式已經(jīng)完全接受，一時(shí)間難以改變。

電工開(kāi)關(guān)+傳統(tǒng)燈具的模式雖然比較簡(jiǎn)單、直觀，同時(shí)還非常有效，但是整個(gè)系統(tǒng)較為分散，難以實(shí)現(xiàn)有效管理，并且適時(shí)性和自動(dòng)化程度較低，隨著人們生活需求的不斷改變，這種模式已經(jīng)難以滿(mǎn)足人們對(duì)照明的高效控制和功能多樣化的需要。

二、基于Zigbee的LED照明控制思考

2.1系統(tǒng)架構(gòu)

基于Zigbee的LED照明控制系統(tǒng)架構(gòu)主要由WIFI無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)和Zigbee無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)組成。通過(guò)WIFI無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)可以首先LED智能照明控制系統(tǒng)和智能終端的互聯(lián)互通，如智能手機(jī)，從而方便了智能終端的控制和管理[1]。Zigbee個(gè)域網(wǎng)可以使得所有的驅(qū)動(dòng)模塊與控制設(shè)備、系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，在LED智能照明控制系統(tǒng)中具有基礎(chǔ)性作用。

2.2Zigbee技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

Zigbee技術(shù)優(yōu)勢(shì)眾多，通過(guò)分析篩選，筆者將Zigbee技術(shù)的優(yōu)勢(shì)概括為以下幾個(gè)部分。

第一，Zigbee技術(shù)的使用成本低。利用Zigbee技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候速率低、協(xié)議簡(jiǎn)單，不需要繳納專(zhuān)利費(fèi)。

第二，能耗低。如果處于低能耗待機(jī)模式，諒解普通的五號(hào)干電池的使用時(shí)間至少在半年以上。

第三，穩(wěn)定性高。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)提供高冗余通信途徑，CSMA/CD技術(shù)和確認(rèn)機(jī)制保證了網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性。

第四，安全性高。使用Zigbee技術(shù)，通過(guò)AES-128位加密算法，數(shù)據(jù)的完整性和鑒權(quán)功能得以保證。

三、基于Zigbee的LED照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

無(wú)論Zigbee網(wǎng)關(guān)還是WIFI網(wǎng)關(guān)，采用的都是傳統(tǒng)透明的傳輸方式，有客戶(hù)機(jī)發(fā)送控制指令，通過(guò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備對(duì)指令的接受，執(zhí)行響應(yīng)不國(guó)的動(dòng)作及反饋執(zhí)行后的狀態(tài)，使得以往智能系統(tǒng)主機(jī)高度集成帶來(lái)的可靠性風(fēng)險(xiǎn)大大降低[2]。Zigbee網(wǎng)關(guān)和WIFI網(wǎng)關(guān)均配有WIFI模塊和Zigbee模塊。Zigbee模塊可以讓控制模塊之間的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)路由器和智能終端設(shè)備，則可以WIFI網(wǎng)關(guān)連接。

3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.2.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般采用C/S模式，在智能終端上安裝客戶(hù)端應(yīng)用乳尖，驅(qū)動(dòng)設(shè)備作為服務(wù)器，客戶(hù)端實(shí)時(shí)訪問(wèn)、控制和設(shè)置服務(wù)器[3]。系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)作為T(mén)CP/IP和Zigbee網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的轉(zhuǎn)換，應(yīng)用層協(xié)議不進(jìn)行任何處理，直接透?jìng)?。軟件通信流程包含智能終端、無(wú)線(xiàn)路由器、WIFI/Zigbee轉(zhuǎn)換、Zigbee驅(qū)動(dòng)模塊以及LED燈具幾個(gè)部分。智能終端通過(guò)發(fā)送指令，一直傳達(dá)到LED燈具，LED燈具再將狀態(tài)反饋的到智能終端。

3.2.2 Zigbee網(wǎng)格協(xié)議

Zigbee網(wǎng)格協(xié)議包括通信協(xié)議，也包括應(yīng)用層協(xié)議。首先是通信協(xié)議，Zigbee協(xié)議棧是以IEEE802.15.4的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，并以此建立，定義了協(xié)議的MAC和PHY層。通常而言，Zigbee設(shè)備涉及到很多，需要有IEEE802.15.4的MAC和PHY層，還有Zigbee堆棧層，如網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層和安全服務(wù)層等。其次是應(yīng)用層協(xié)議，應(yīng)用層協(xié)議主要是用于控制設(shè)備和設(shè)置系統(tǒng)規(guī)范，是以Zigbee無(wú)限通用協(xié)議為基礎(chǔ)，對(duì)控制命令和設(shè)置命令進(jìn)行規(guī)范。

3.2.3系統(tǒng)界面管理

系統(tǒng)界面包括管理界面和控制界面兩個(gè)部分。系統(tǒng)管理界面完成的主要任務(wù)包括設(shè)備管理、房間管理、主要界面設(shè)置、設(shè)備同步、主機(jī)同步等內(nèi)容。系統(tǒng)控制界面包括房間選擇、單獨(dú)控制、場(chǎng)景控制、個(gè)性化圖片顯示等部分。

四、結(jié)語(yǔ)

總之，隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)照明控制的要求越來(lái)越高，LED智能照明控制系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮出LED數(shù)字化照明的特點(diǎn)，定將成為將來(lái)家居照明控制系統(tǒng)的主流。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]俞建，劉紅.基ZigBe無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的LED照明控制系統(tǒng)[J].機(jī)電工程，2014，24（11）：1333-1336.

[2]李智華，周峰，閆俊馳.等.基于ZigBee的LED智能照明控制系統(tǒng)[J].現(xiàn)代建筑電氣，2013，12（06）：9-13.

[3]王曉東.基于ZigBee的LED智慧照明控制系統(tǒng)[J].日用電器，2014，24（03）：12-17.