基于ZLL技术的智慧路灯互联系统设计基于ZLL技术的智慧路灯互联系统设计*基于ZLL技术的智慧路灯互联系统设计*蔡彬彬(江苏工程职业技术学院建筑工程学院，南通226300)摘要：本文深入研究了ZigBeeLightLink(简称ZLL)技术的实现机理，提出了一种基于ZLL技术的智慧路灯互联系统的解决方案，给出了路灯互联拓扑结构图，设计了LED灯联网路灯节点装置。该装置包括路灯节点和ZLL网关，分析了路灯节点和ZLL网关的工作主要流程。通过该方案可构建LED智慧照明控制系统，实现了对照明系统的远程控制并可通过PWM进行路灯亮度调节，以达到使照明系统更加智能和节能的目的。关键词：ZLL技术；路灯；LED引言目前，智慧城市和智能建筑开始受到广泛的关注，而智慧照明是实现智慧城市建设体系中非常重要的一环，实现智慧照明，需解决好两个关键问题：①实现绿色照明，即照明节能技术。使用LED照明比传统钠灯节能近60%，随着技术的不断完善、行业的不断规范以及认知度的不断提高，国内户外照明中采用LED光源的越来越多，原有的户外照明将光源纷纷替换成LED，兴建道路及工程则大分部都使用LED光源。LED成为道路照明领域最为合适的电光源这一论断已被认可。②对照明的智能控制。随着物联网技术的发展，基于物联网的智慧照明系统成为可能，通过对城市的所有照明设施和景观设施安装智能控制器，各单灯智能控制通过现有的电力线进行通信连接，实现数据的传输。可将数据汇总到集中控制器，与监控中心进行远程通信，实现远程照明监测与控制。ZigBee是一种结构简单、低功耗、低速率、低复杂度、低成本和可靠的无线网络通信技术，现在已广泛地用于工业控制、汽车自动化等领域。为深化ZigBee无线技术在智能照明领域的推广和发展，ZigBee联盟发布ZigBeeLightLink标准(以下简称ZLL)[1-2]，为用户提供高效、灵活、易用的照明解决方案。1路灯控制总体结构设计图1基于ZLL的路灯互联系统总体架构图基于ZLL技术的智慧路灯互联系统总体结构示意图如图1所示，包括计算机主机、ZLL路灯网关和ZLL路灯节点模块。ZLL网关负责ZigBeeLightLink协议与TCP/IP协议之间的转换，ZLL网关与ZLL路灯节点通过如图1所示的树型拓扑结构进行自组织网络连接，不同于传统ZigBee网络中网关充当协调器节点，在ZigBeeLightLink协议中，ZLL路灯网关与ZLL路灯节点全部充当路由节点，所以，这种连接模式非常适合应用在路灯互联系统中。2基于ZLL硬件节点设计路灯节点结构图如图2所示，本LED灯联网路灯节点主要包括DC电源和LDO稳压模块、CC2530片上系统、环境亮度监测模块、LED开关电源和LED路灯模组。图2路灯节点结构图电源和稳压模块由DC电源和LDO稳压芯片构成，DC电源将220V交流转变为5V直流，LDO稳压模块由5V供电，输出3.3V直流电压，为主控制器模块进行供电，LDO稳压模块可采用REG1117-3.3芯片。主控制器模块采用CC2530片上系统，具体型号为CC2530F256，支持ZigBee无线通信方式和ZigBeeLightLink协议，以工业级8051微控制器为内核。环境亮度监测模块选用照度传感器，与CC2530自带的12位A/D模数转换器进行连接，提供实时环境的亮度，根据亮度值改变PWM输出，直接利用CC2530自带的16位定时器生成PWM波形，再通过调整高电平和低电平的占空比，来调整LED路灯模组的亮度。LED路灯模组包括驱动芯片NCP5106和Buck型LED开关电源，通过NCP5106芯片可改变Buck型LED开关电源的输出电压，从而改变LED路灯模组的亮度。如图3所示，LED路灯模组采用四模组集成方式，单模组集成36颗LED灯珠，按特定方式进行排列组合以提高照度均匀性[3-5]。图3LED路灯模组结构3路灯网关设计如图4所示，本LED灯联网路灯网关主要包括电源和稳压模块、主控模块和以太网模块。图4灯联网路灯网关结构图电源和稳压模块由DC电源和LDO稳压芯片构成，DC电源将220V交流转变为5V直流，LDO稳压模块5V供电，输出3.3V直流，为主控制器模块进行供电。主控制器模块采用CC2530片上系统，支持ZigBee无线通信方式和ZigBeeLightLink协议。以太网模块采用以太网接口芯片W5500，控制信号和数据通过W5500以太网接口芯片上传到上位控制主机。4嵌入式软件设计[6-7]采用TI公司的Z-Stack协议栈，具体版本是Z-Stac...