基于无线传感网的LED照明控制系统[1]

　　引　言

　　随着我国经济建设的发展，城市化进程的加速，城市照明得到了长足发展，城市照明发展中的能源需求和消耗也在不断加大.在“十五”期间建设部在城市照明行业大力推进绿色照明工程，已取得了显著的经济效益和社会效益.[1]但是，从总体看，城市绿色照明工作还刚起步，发展不平衡，还存在不少问题和薄弱环节，如城市照明相关的配套制度还不完善，市场监管制度还不够健全，低效率、高能耗和光污染等问题仍然较为突出，节约用电、保护环境的意识还有待进一步加强等.2004年11月，国家发改委发布了我国第一个《节能中长期专项规划》，其中“绿色照明工程”被列为重点工程.[2]2006年国家发改委把绿色照明工程列为“十一五”十大重点工程之一.2006年7月，建设部制定了《“十一五”城市绿色照明工程规划纲要》.纲要阐明了城市照明“高效、节能、环保、安全”的指导原则，提出以2005年底为基数，年城市照明节电目标5%.

　　当前LED光源是21世纪光源市场的希望.LED灯具有节能、长寿、环保、耐冲击、抗雷力强、无紫外线(UV)和红外线(IR)辐射、实现低热电压下工作、可以在高速状态工作以及安全可靠等优点.众多优点预示其未来将逐步取代传统光源.只要LED灯的成本随技术的不断进步而降低，LED灯泡将取代节能灯及白炽灯.现在国家越来越重视照明节能及环保问题，已经在大力推行使用LED灯泡.在LED照明控制方面，主要有有线和无线两种方式.在有线方式中，每个监控器都要各自通过有线连接到控制中心，其综合布线的工程量大、成本高，对既有监控器进行综合布线还存在诸如损坏外观等难以解决的问题;无线方式主要有WLAN，CDMA/GSM，但也存在组网不灵活、运行成本高等问题.因此，如何为LED照明控制系统提供一个较为完善的方案，成为LED照明控制系统的关键问题.[3-4]

　　随着无线传感网的发展，大规模的低功耗、低成本和多功能的微型无线传感器通过协同合作、数据收集、处理和特有的无线通信手段共同组成了无线传感网，[5]从而产生了一种全新的信息获取和处理模式，为LED照明控制系统提供新的手段.于是提出基于无线传感网的LED照明控制系统，该系统依靠无线方式组网，无需布线，扩展灵活、不占空间，易于被采用，具有实施快速方便等特点，可以降低城市照明的能耗，提高能源利用效率、减少能源损耗、节约能源成本，具有较大的市场应用前景。

　　1　系统整体设计思想

　　该系统主要是由LED监控器、网关控制器、遥控器和监控中心组成(见图1).LED监控器主要完成控制LED灯开关、上报开关状态、LED灯调光等功能.网关控制器发送网络内的所有LED灯控制信号、接收反馈数据等.它负责监控网络内的LED监控器运行，将监控中心的命令下达给LED监控器，将LED监控器及线路信息反馈监控中心.网关监控器处于监控中心和各网关内LED监控器的中间，向上可以通过485、RS232方式同监控中心通信;向下则是通过ZigBee通讯协议方式，同各个LED监控器通信，无需通讯费用.监控中心主要实现对LED监控器进行远程数据访问和监控，包括参数配置、监控命令发送、LED状态收集等.还能够根据路段日照和人车流量的变化设定LED的开关控制策略，在满足基本照明的前提下节约能耗.遥控器，其实就是手携式上位机，功能和监控中心类似，控制各个节点的LED灯亮度，并且接收相关的反馈数据，判断正确后在液晶屏上显示对应信息，否则放弃该数据包。