GPRS与ZigBee的城市照明系统网关设计

摘要：给出了基于ZigBee的城市照明监控系统网关节点的软硬件设计方案。网关节点以Freescale公司生产的MCF52223为主控芯片，配以宏电的H7710为GPRS网络数据出口，Freescale公司的MC13213为ZigBee无线收发模块。测试结果表明：该网关节点工作稳定，能满足低功耗及实时性要求。
关键词：ZigBee；城市照明监控系统；网关；MCF52223

引言
路灯和景观灯是城市夜晚一道亮丽的风景线，也是城市中必需的公用照明设施。城市照明监控系统是一种监测与控制的集成系统。一套高效的城市照明监控系统可以节省大量的人力物力。但目前，我国城市照明监控技术还比较落后，存在很多问题。主要表现在目前的城市照明灯光大多采用分散手控和时控的方式，即在路灯配电箱中安装定时器，按预定的时间自行开／关灯，当季节变化时需要人工干预来调整开关时间；而有些景观灯开关通常是人工手动控制方法，即根据开关灯时间表由值班人员手动进行开、关灯操作。现行的城市照明监控系统既不能及时调整开／关灯的时间，又无法及时反映照明设施的运行情况，并且故障率高、维修困难。
基于ZigBee的城市照明监控系统可以很好地解决这些问题，它采用了GPRS和ZigBee技术，不但可以采用电感降功率和电子整流器无级变功率等方法来节省路灯的用电量，还可以实时检测并控制照明设施状态。本文主要阐述照明监控系统中网关节点的软硬件设计方案。

1 照明监控系统架构
基于ZigBee技术的城市照明监控系统采用“监控中心-网关节点-单灯测控节点”的三层结构，通过GPRS的技术将监控中心的城市照明控制系统软件和网关节点联系起来，而网关节点又通过ZigBee路灯网络将路灯的数据信息发送到相关的路灯节点。城市照明监控系统的架构如图1所示。

图1中的路灯节点1至N通过网络协议实现了路灯通信的网络结构，每个网关节点作为该条道路的主控节点。通过GPRS通信技术和ZigBee技术的结合，可以将路灯的状态信息发送到中心服务器，并存入数据库中。监控中心通过对服务器的数据库进行操作就可以实现对路灯状态的监测和控制。