基于ZigBee的可编程路灯控制系统设计

2013-05-26 11:51:12来源: 互联网 关键字:ZigBee  可编程  路灯控制

随着我国经济建设的发展,能源的开发和利用也显得日益紧张起来。3月份以来,我国多地出现淡季“电荒”现象,而电能利用效率低下是导致“电荒”的重要原因之一,在这种情况下,提高电能效率迫在屠睫。而随着城市路网建设的不断发展,路灯数量增多,使得人们对电能节约以及路灯的管理要求也越来越高。采用先进技术节约能源以及提高路灯自动化控制与管理水平,已成为城市照明系统建设的当务之急。

  1 路灯照明管理现状

  1)照明设施开关灯统一性差,智能化水平低,不具备远程修改开关灯时间,不能根据实际情况修改开关灯时间,能源浪费大,增加了财政负担;

  2)路灯设备分散,管理人员少,管理困难,不能实时、准确、全面地监控设备运行状况,缺乏灵活的控制手段;3)人工巡检工作量大,效率低,成本高,浪费人力、物力、财力,缺乏有效的故障预警机制。

  2 ZigBee简介

  ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低耗功、低传输速率、低成本的双向无线组网通讯技术。它是一种介于RFID(Radio Frequency Identification,无线射频识别)和蓝牙之间的技术。

  3 GPRS简介

  GPRS通用分组无线业务是一种新的承载业务,提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务,特别适用于间断的、突发性的和频繁的数据传输。GRPS永远在线,接入速度快,用户可随时与无线网络保持连接,可使远程数据采集的效率大幅提高。

  4 PLC简介

  PLC即可编程控制器,是一种带有指令存储器,数字或模拟输入/输出接口,能够完成逻辑,顺序、定时、等功能,用于控制机器或生产过程的自动控制装置。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

  5 系统工作原理

  运用组态软件作为上位机的控制平台,通过GPRS与现场控制器PLC通讯。监控中心软件通过GPRS网络向各个现场控制器发送动作指令,使现场控制器完成各种配置和数据采集工作,并对现场控制器发送上来的数据进行分析和处理。现场控制器通过ZigBee无线通讯设备接收单灯控制器所发送来的信号,进行分析处理并通过GPRS通讯系统向监控中心发送信息,以此来实现对路灯的远程无线控制,如图1所示。

  

  6 系统组成

  系统由3部分组成:现场控制器、单灯控制器、监控中心。

6.1 现场控制器

  由PLC独立控制模块、GPRS通信模块、ZigBee无线通信模块等组成,完成数据采集、控制输出、数据通信、故障报警等功能。现场控制器通过GPRS与照明管理监控中心服务器相连,通过ZigBee无线通信模块与单灯控制器相连,以此实现实时通信,如图2所示。

  

  6. 2 单灯控制器

  每盏路灯都装有单灯控制器,由ZigBee无线通信模块、完成电量采集和模块遥信功能的单片机模块组成。ZigBee无线模块具有网状拓扑结构,这样ZigBee子网就有内置冗余保证,如果网络中有节点脱离网络,无法工作,节点数据将自动路由到一个替换节点保证系统的可靠、稳定。单灯控制器是路灯监控系统中控制功能的执行部分,控制路灯的状态并监测路灯运行的电流、电压、功率因素等,将这些参数通过无线方式传送到现场控制器,同时接收来自现场控制器的所有控制指令,从而实现远程控制功能,如图3所示。

  

  6. 3 监控中心

  监控中心由监控中心软件、GPRS通信模块组成,对整个照明系统进行集中控制。监控中心软件可实现远程监控、采集数据、建立数据库、数据分析等功能,通过GPRS通信模块实时扫描各路灯电量数据和输出状态,也可将监控中心软件发送的各种有效指令发送给现场控制器。遇到报警信息,通过GSM短信方式送至巡检人员手机。

  7 监控中心软件介绍

  组态软件是用于数据采集和过程控制的专用软件,本系统采用组态王作为开发工具,它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点,能充分利用图形编辑功能,为用户提供了友好的可视化界面。

  监控中心软件是整个路灯监控系统的控制中心,它负责跟控制现场中的监控终端进行远程通信,对获取的数据进行处理,主要功能如下:

  1)查询功能现场控制器将单灯的电压、电流、功率、设备运行状态等参数通过无线信道发送回监控中心,监控中心主机对这些数据进行分析、处理后,以直观的报表或图表形式提供管理人员,为决策提供准确的依据。

  2)控制功能手控与自控相结合,提供灵活、可靠的开关控制功能,通过“设置参数”里的开关灯方案及开关灯时间,下发给现场控制器,让现场控制器按指定的方案运行。

  3)设置参数监控中心可自动或手动执行全控开关灯,也可控制任一单灯执行开关灯,可随意设置半夜灯或全夜灯模式,并对设置的参数和要求进行保存。

  4)报警功能当现场控制器主动报警或检测单灯控制器时发现有故障,监控中心软件发出声光报警信号提醒工作人员,并在画面上显示故障报警位置状况和类型,保存报警记录的同时以短信息的方式通知现场巡检人员。

  5)数据统计与报表统计备采集参数的数据信息,形成报表,便于分析研究,可打印报表。

  8 结束语

  本系统从路灯控制的具体要求出发,建立了友好的可视化界面,集无线通讯技术、自动化控制技术、监控系统组网于一体,有效的解决了路灯控制的灵活性、实时性、可靠性、经济性等问题,抗干扰力强,通信稳定,上位机给监控终端发出的命令能准确到位。不仅大大节约了铺设通信电缆的费用,更达到了节能能源的目的。

关键字:ZigBee  可编程  路灯控制

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0526/article_18654.html
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