ZigBee+GPRS照明控制系统方案

一、系统总规划

  

底层部分配置图

底层部分配置图

  1. 功能介绍:

  系统的底层部分(指现场控制器以下)由现场控制器,照明终端主控制器(Coord),照明终端控制器(Router/RFD)构成。照明终端主控制器接收现场控制器通过GPRS模块发送过来的控制器信号后通过Zigbee网络采用透明传输的方式发送命令到照明终端控制器(节点),对其进行控制操作或读取其状态。主控器(Coord)将现场采集(或巡检)的路灯状态信息通过GPRS模块发送到现场控制器。主控制(Coord)与终端控制器采用分组的方式通讯,每个组有一个组号,同一区域内允许有多组路灯,各组之间互不干扰。

  2. 系统特点:

  1)基于成熟的Zigbee网络,具有高稳定性和可靠性的特点。
  2)低成本。通过大幅简化协议,降低了对通信控制器的要求,ZigBee免协议专利费。
  3)低速率。ZigBee工作在250kbps的通讯速率,满足低速率传输数据的应用需求。
  4)长距离。普通模块传输范围一般介于10~100m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到100m-1km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。
  5)短时延。ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。
  6)高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构,最多可组成65000个节点的大网。
  7)高安全。ZigBee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)的对称密码,以灵活确定其安全属性。
  8)免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗2.4GHz(全球) (ISM)频段。

  3. 系统参数

  主芯片:CC2430F128
  频段:2.4-2.475GHz
  通讯协议:标准IEEE 802.15.4、ZigBee2006
  网络拓扑结构:网状或串状
  调制方式:DSSS
  数据传输速率:≤250KBps
  接收灵敏度:-103 dBm
  通信距离:可达200m以上(加PA)
  发射电流:约28mA,(加PA后60mA)
  接收电流:约28mA(加PA后60mA)
  休眠电流:20uA以下
  工作温度-30-80℃

  二、照明终端控制器(Coord)

  1. 系统组成框图
  
  

图1

图1

  2. 功能

  由于主控制器的CC2430负责的网络任务较重所以采用一个专用的MCU做处理。CC2430只负责网络部分的处理; GPRS拨号,数据接收,命令和数据的下发由MCU来完成。照明终端主控制器接收现场控制器通过GPRS模块发送过来的控制器信号后通过Zigbee网络采用透明传输的方式发送命令到照明终端控制器(节点),对其进行控制操作或读取其状态。

  主控制器和现场控制器通过GPRS模块通讯,GPRS模块工作于Socket模式下,采用透明传输的方式(通讯协议见附件)。GPRS之间的通讯请求采用电话唤醒的模式,有数据请求对方时拨打电话,核对相应的呼叫方后在通过GPRS建立通讯(这部分需咨询ZLG的相关产品)

  MCU选用ST公司主流的STM32控制器,采用Cortex-M3内核,兼有成本和性能的优势,具有丰富的接口,有内置看门狗电路,3个带握手控制的USART。(也可以改为现场控制器相同的LPC213x控制器)。

  三、照明终端控制器(Router/RFD)

  1. 系统组成框图

  

图2

图2

  2. 功能

  照明终端控制器中CC2430模块主要负责接收从主控制器下传的控制信息发送给照明灯控制器,并将采集的到的灯状态发送给主控制器。

来源:EEPW