基于ZigBee技术的太阳能路灯监测系统设计
摘 要：为了实现太阳能路灯的集中管理，提高维护效率，降低维护成本，该文设计了一种基于ZigBee技术的太阳能路灯无线网络监测系统。系统以MSP430F149单片机为控制核心，通过霍尔电流传感器、电阻分压电路分别获取太阳能光伏板及蓄电池的电流、电压信息，并通过ZigBee无线网络传输到上位机显示，实现太阳能路灯系统的远程监测。监测系统具有低功耗、高稳定性、组网方便等优势。
关键词：ZigBee技术 太阳能路灯 MSP430单片机 设计 中图分类号：TP272 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（c）-0003-03
近年来，伴随着太阳能、LED照明技术的发展以及社会对高效节能、低碳环保的需求，太阳能路灯得到广泛的应用。由于太阳能路灯系统，是一种的独立的照明系统，它通过光伏板将太阳能转化为系统可用的电能，实现系统的独立运行。相对于传统的路灯照明系统，太阳能路灯系统具有节能环保、不受地域限制、无需布线、安装方便等优势，但也存在因布局分散、相对独立而导致的管理难度大、维护成本高等问题。为了解决这一问题，实现太阳能路灯系统的实时监测和集中管理，国内相关文献，提出了一些基于GPRS、Zigbee
网络等无线网络的路灯监控方案。该文在相关研究基础上，提出了一种基于低功耗单片机的ZigBee技术实现太阳能路灯系统远程无线监测的方案，并给出了详细的软硬件设计。 1 系统组成及原理
如图1所示，太阳能路灯监测系统主要由独立太阳能路灯照明系统、无线通信控制系统以及监控计算机三大部分组成。
1.1 太阳能路灯照明系统
太阳能路灯照明系统由太阳能光伏板、太阳能充放电控制器、电池以及大功率LED路灯构成。白天，太阳能光伏板通过充电控制电路为蓄电池充电；夜间，蓄电池通过放电控制电路为LED路灯供电；充放电控制器主要起到稳压、防过冲过放的功能。路灯系统工作的好坏，主要受太阳能光伏板、蓄电池以及LED灯的好坏影响，而LED灯寿命较长，因此，对于太阳能路灯监控系统的设计，主要是监测太阳能光伏板以及蓄电池的工作参数，并进行反馈控制，进而实现对太阳能路灯系统的远程监控管理。 1.2 ZigBee简介
作为太阳能路灯监测系统的核心，无线通信控制系统将独立的太阳能路灯通过无线联系在了一起，形成了一个可以集中控制的系统。传统的无线路灯控制一般采用GPRS、CDMA、GSM等公共网络实现，但是这些网络具有申请流程
复杂、资费高等缺点。该文结合路灯相对距离近、数目多等布设特点，选取ZigBee网络作为太阳能路灯监测系统的无线通信网络。
ZigBee技术基于IEEE 802.15.4标准，是一种短距离、低速率、低功耗、低成本和低复杂度的无线传输技术，该技术所支持的无线设备可以工作在868 MHz、915 MHz和2.4 GHz频段，最大数据速率是250 kbps。ZigBee无线网络通常包含三种逻辑设备类型：协调器、路由器以及终端设备，可以实现星形、簇状形和网状型等多种拓扑结构。如图2所示，一个ZigBee多点通信网络至少包含一个协调器、一个或多个路由器以及终端设备节点。每个网络开始必须要有一个协调器，它负责建立和配置网络，网络建立完成后可作为路由节点使用；路由器负责网络中终端设备与控制节点的数据传递，可以用来拓展网络节点；终端设备负责具体功能的实现，对维护网络没有作用。
该文采用的是DiGi公司的XBee-PRO模块，模块以ZigBee协议，运作在ISM 2.4 GHz频段。模块只需要最小的功率，就能提供远程设备之间的数据传输的可靠性，其传输距离室内或城市中可达100 m，户外视线距离传输高达1500 m。该模块也因具有接口简单、设置方便、稳定性高、功耗低等特点，已被广泛应用于电力电子等领域。本文根据ZigBee网络结果设计了一个包含一个主节点、两个从节点的