Zigbee智能照明方案.docx

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Zigbee智能照明方案

项目建议书

路灯监控项目建议书

1.控制系统总说明

本系统中,所有的设备通过智能控制网络互相连接、传递、交换数据。

智能网关与监控中心连接采用3G/GPRS无线模式连接；智能控台与灯具之间采用的是2.4GHz的无线Zigbee组网技术。

1.1系统组成部分

我司开发的智能照明的智能控制管理系统,主要由以下三部分组成:

✓照明智能监控管理软件

✓智能网关

✓单灯控制器

1.2控制系统网络构架图

1.3实现的功能

✓照明智能监控管理软件安装在控制中心的服务器中，管理人员能够在服务器上直观、集中、方便的管理和监控所有灯具。

✓用户（有权限的）可以使用电脑、手机、PAD等设备通过以太网登录服务器，管理和监控灯具。

✓系统支持单播控制，每个灯具都有独立地址，能够独立开关。

✓系统支持组播控制，可将灯具按功能分为不同小组，进行分组独立控制。

✓系统支持广播控制，可迅速控制所有灯具。

✓系统支持查询各灯具的电流、电压、功率等实时状态值。

✓系统能对灯具工作状态和控制联接状况进行预警和报警，能够报告过压，过流，未正常通信等不良状态。

✓可通过预设场景模式和时间管理计划两种管理方式实现无人值守的自动管理。

✓可以通过在线升级功能，更新集成驱动电源内部的程序，帮助用户在未来对系统做功能升级。

✓智能网关和服务器间通信兼容RJ45网线和3G/GPRS无线两种连接模式，方便客户根据实地情况自由选择。

✓Zigbee无线网络：

无线频率为2.4GHz，可靠性高，通讯速率默认250kbps，满足灯控，巡检要求；功耗小，安全可靠性高。

✓控台与上位机的通信，采用3G高速无线网络，保证了控制的速度和实时性，可以支持数千至数万个灯具的管理和监控。

同时在网络信号质量下降时还能自动切换到2G模式下运行。

2.控制系统设备介绍

2.1智能网关

✓智能照明控台采用主频400MHz，32bit数据位宽，高性能汽车级处理器；64MByteDDRSDRAM；256MByteNandFlash；内置RTC时钟；内置硬件看门狗；操作系统为裁剪后Linux。

✓上行支持Ethernet（RJ45）/3G/GPRS,遵循TCP/IP协议。

✓下行支持2.4GHz无线通信，符合IEEE802.15.4标准；通信距离1000M（可视距离），通信速率250kbps。

✓有RS485总线接口，可用来联接外部仪器仪表比如功率计等。

✓与监控中心通信遵循智能照明控制系统应用层通信协议；与单灯控制器通信遵循LCP-SH通信协议。

✓有4通道回路控制（继电器）。

✓有2路模拟量输入（一路0~10V，一路4-20mA）。

✓内建三相电量计量模块。

✓三相四线制接入，200~420VAC；50/60Hz。

✓全密封阴燃材料防护外壳。

✓失效保护机制：

智能控台与监控中心失去通信5分钟后，会自动进入时控调光模式，根据记录的故障前一天的控制方式对单灯控制器进行控制，直到与监控中心的通信恢复。

✓根据客户不同需求，对单灯控制器的通信发送方式有单播，组播，广播；控制模式有远程调光模式、本地控制模式、时控调光模式。

✓基本参数：

尺寸290×180×98（mm），重量2.05kg，电源需求：

输入AC200～240V，最大功耗10W。

图5-1Zigbee智能控台外形（正面）

图5-2Zigbee智能控台侧面板

2.2单灯控制器

✓Zigbee单灯控制器通信接口为2.4GHz的无线Zigbee网络。

支持的驱动最大功率是400W。

✓内部有继电器做调光驱动电源输入的开关。

且有初级电流，电压值采集，功率，PF值采集，温度值采集等功能。

✓金属外壳，防护等级IP67。

✓带有128位高级硬件加密，可以保证系统安全性。

✓采用32位处理核心，计算能力强。

处理器内置128KBRAM，可以轻松应对20级路由。

✓产品可靠性高：

浪涌、静电、EFT等能过4级，安规3750V，EMI合格。

✓支持在线升级，可以根据客户需求随时升级。

单灯控制器外观图:

3.软件说明

监控软件功能简介：

采用Windows平台的Web界面，易用性好。

软件框图如下：

如上图所示，软件包括了系统配置，工具，设备管理，监控中心，报警处理，统计分析，系统管理这7大块功能。

下面对这些功能分别介绍。

3.1系统配置

3.1.1常规选项

常规选项部分主要是维护产品名称、显示设置、光控策略选择以及数据库的一些基本信息。

3.1.2区域划分

主要包括公司，区域，线路和分段，这些设置都是为了软件的显示的层次能更清楚、更明确。

这里的公司可以指公司也可以指一个城市或者一个小镇，没有特指某个范围；区域可以指某个城市或小镇下的一片区域，可能是行政区也可能是道路；线路可以指某个行政区下的某条街道或道路中的具体车向；分段可以指某条街道的人行道，车道。

3.1.3调光控制配置

调光控制配置，主要包括3部分：

调光等级配置，场景配置，定时任务。

其中定时任务又包括：

巡检时间表、调光时间表、网关时控计划。

巡检时间表：

可以定时自动巡检灯具的状态，自动采集电流，电压，功率等参数。

如下图所示：

调光时间表：

可以将某条道路内各个时间分别应用什么场景的设置一起记录下来，然后管理人员只需要调用这个自动调光设置，道路内所有的灯光每天都会按照这个预先设置在早晨，中午，晚上分别切换不同的亮度，周而复始的工作，实现简单控制。

如下图所示：

网关时控计划：

当网关与服务器断电、断网，网关会自动运行时控计划，维持道路照明工作的正常运行。

如下图所示：

3.2工具

3.2.1数据采集器

数据采集器是连接网关和上位机软件的一个数据采集工具，添加数据采集器并绑定区域。

该工具在日常使用中必须开启，界面如下图所示：

3.2.2批量导入

批量导入，方便灯具和控台的维护和管理。

3.2.3固件升级（主要有智能电源和网关固件升级）

由于我们的道路照明智能电源控制协议支持在线升级，可以在安装智能网关和智能电源并使用一段时间后，根据用户的需要增加新的功能。

升级智能网关和智能电源的软件则需要用到固件升级功能。

单灯控制器固件升级如下图所示：

网关固件升级如下图所示：

3.3设备管理

设备管理主要有3部分：

网关，灯具，传感器。

使用网关管理功能，把这个公司（道路）内安装网关的标志符记录到软件中，控台类型根据上行通信方式选择（包括以太网，3G）。

如下页面所示：

网关都添加好后，在灯具管理中添加灯具，选择网关、智能电源物理、每个LED灯具分配位置号等参数。

如下图所示：

执行完以上操作后，在操作界面中对某一个道路里的某一个固定位置的LED发出命令后，软件就可以根据之前设置的数据，先找对应的网关然后找到对应位置号的物理地址，把这个物理地址放在控制信号中发出。

总线上的智能电源监控到和自己匹配的地址后，会对控制命令做出对应的响应。

3.4监控中心

监控中心，可以根据控制需要分别进行单播调光、组播调光、场景调光、广播调开关、灯状态监测、地图引导几种控制方式。

单播：

上图中右下角的列表是灯具数据状态列表，包括有电流、电压、有功、亮度、温度、耗电量，工作时间等参数。

状态：

红色表示通信异常，绿色表示通信正常，左下角是状态统计，统计故障灯具和正常灯具的比例。

分组调光：

具体应用中可以将同一个亮度的灯都编为一组，这样发出改变灯光亮度的，命令时可以不用每个灯发个调光命令，而是给不同的组发调光命令即可，可以提高控制的速度。

场景调光：

可以按照白天，夜晚，阴天，火灾报警灯不同条件设置不同的场景模式，这样在不同的场景下，只需要根据外部环境将对应场景号通过控制总线发出，而不是逐个改变灯的亮度，这样也可以大幅提高控制的速度。

广播调光：

在灯具中设置经纬度坐标,便可以对灯具进行定位监控,且可实时获取被监测灯具的状态，如下图：

3.5报警处理

灯具故障、设备及线路被盗、过流、过压、开路、短路、窃电以及相应预警即时报警,具体页面如下:

报警数据可通过系统管理-通讯录信息，即通讯录的添加、修改、明细查看等操作功能，实现通过3G网络进行短信报警和短信控制的目的。

通讯录管理页面，如上图所示。

列表信息包括姓名、移动电话、描述。

可以及时的向相关负责人报告各种故障。

3.6统计分析

能耗统计：

历史趋势：

巡检历史数据：

电表计量数据：

3.7系统管理

用户管理：

通过系统中心设置，防止非授权人员操作，确保系统控制安全可靠。

通信录管理:

查看3.5报警处理部分。