基于无线传感器网络的LED路灯远程控制系统 LED路灯, 照明灯具, LED光源, 传感器, 用电量

520503

关键字：无线传感器网络   ZigBee   远程控制   LED  
基于ZigBee技术和LED光源的路灯系统，是一种自动化成度高、高效节能的城市照明系统。LED光源是一种高效能、环保、安全、耐用的新型照明光源，而无线控制技术其可以对于路灯照明系统进行科学高效的控制和资源整合，合理调整照明时间，不仅可以节省照明系统的用电量，而且可以延长照明灯具的使用寿命，减少日常维护的开支。
1. 系统方案与设计

系统由三大部分构成：控制中心的监控系统，负责实现终端控制节点和控制中心通信的路由节点，固定在路灯杆上的终端控制节点。无线路灯远程控制系统结构如图1.1所示。



图1.1 无线路灯远程控制系统结构



控制中心的监控系统由计算机与无线收发模块构成，主要负责建立和管理路灯控制网络，显示路灯状况信息和发送控制命令，协调整个路灯系统的运作。路灯终端节点包括LED电源驱动，为大功率LED提供电力，并能根据微控制器的控制信号控制LED的工作情况；光敏传感器、温度传感器，直接将LED工作状况传输给控制模块；功率检测模块，检测LED功率情况、供电故障并向上报警，无线模块，负责传输数据。将本系统模型与无线传感器网络模型进行对应，不难发现，安置在路灯杆上的终端控制节点即为无线传感器网络中的终端节点（RFD），控制中心监控系统就是协调器（COORD），实现COORD与RFD之间无线通信的为路由转发节点（ROUTER）。远程网络使用ZigBee与GRPS混合组成的网络。子网和中央控制中心使用GPRS网络来传输数据。下面具体介绍终端节点硬件电路设计方案。

1.1 LED节点驱动控制设计

LED节点驱动方案使用UCC28810EVM，它是一款恒流非隔离式电源，适用于街道、停车场或区域范围照明等高亮度LED照明应用。该设计可将通用电源（90~265VRMS）转换成0.9A恒流源，能够驱动100W LED负载。UCC28810EVM电路如图2.1所示。



图2.1 UCC28810EVM电路图



此电路使用双级设计，第一级是UCC28810的转换模式电路，将AC电源转换成36V的DC电源。第二级也采用UCC28811的转换模式，将恒压源转换为0.9A恒流源。电路中使用的UCC28810 和UCC28811芯片是通用照明电源控制器，具有PFC（功率因数校正）功能，确保设计方案满足各种标准设定的谐波电流或功率因数要求。并且UCC28810/11控制器提供如电流峰值限制、复位定时器、过压保护（OVP）和使能等特性，UCC28810/11控制器引脚如表2.1所示。
表2.1 UCC28810/11控制器引脚





第一级在低负荷状态运行下，升压跟随器可跟踪AC输入的峰值电压，实现更高效率。第二级将PFC输出电压转换为0.9A的固定电流，以驱动LED负载。第二级不仅可接受 PWM调光输入（从外部或从板级电路均可），而且还可相应开启或关闭，从而实现LED电流的PWM调光。此方案的优势在于，使用了高效的专用驱动IC，电源转化效率更高了，在低负荷线路（low-line）运行状态下，升压跟随器可跟踪AC输入的峰值电压，在输入电压±15％的变动时，仍能保持输出电流变动稳定在±10％内。