路燈是居民的日常生活中不可缺少的照明工具，隨著經濟和城鎮化的快速發展，人們對于路燈的系統做出了改進與優化。傳統的路燈照明系統一般是有線連接，其系統建設的花費較高，線路錯雜不清，不易擴展移動，且智能化程度不高。為了改進傳統路燈的諸多不便，人們將新技術與路燈系統結合起來，采用無線代替有線的控制方式，讓路燈更智能、方便。ZigBee 技術是一種新型的無線通信技術，主要應用于短距離內的信息傳輸，其優點較多，將這種技術與路燈照明系統結合是一種有利的創新。除此之外，為了響應現代可持續發展的需要，我們從節能減排的角度考慮，采用LED 路燈進行照明。這種基于 ZigBee 的路燈智能控制系統具備了穩定安全、方便高效的優勢。
1、ZigBee 組網技術
ZigBee 技術的數據傳輸的功耗較低、技術成本低、結構簡單但容量大是它的優點。其網絡的拓補結構分為網狀拓補和樹狀拓補兩種，常用的為樹狀拓補結構。整個網絡主要包含了三種類型的設備，分為網絡協調器、全功能設備 (FFD) 與精簡功能設備 (RFD)。
2、路燈控制系統組成
路燈的智能控制系統組成部分有以下三點：
(1) 微處理器控制系統。它由路由節點與葉節點組成，主要的結構組成包括路燈調光控制器、直流電源系統、通訊控制系統與光照強度傳感器；
(2) 控制中心的服務器監控系統。由協調器和 PC 機組成；
(3) 智能操控系統。是用來實現操控整個系統運行的 ZigBee 無線網絡。
微處理器的控制系統結構一般為多路樹狀網絡拓補結構，控制中心的監控系統、若干個路由節點與若干個 RFD 節點構成了整個系統的網絡協調器。在各個部分中，路由節點的安放是以串狀的連接方式被裝在道路旁邊，之后，路由器就被作為一個中繼控制器對路燈進行遠程控制。同時，它也有作為獨立用戶節點來控制 LED 燈的功能。而 RFD 用戶節點沒有路由節點的功能，不能作為中繼器使用，它只能接收信號，并根據所接收信號控制自己的LED 燈。
3、系統軟件設計
系統軟件的設計主要包括四大部分，分別是 PC 機服務器后臺軟件設計、協調器軟件設計、路由器軟件設計和葉節點軟件設計。
3.1 PC機服務器后臺軟件設計
在 PC 機對整個系統進行控制時，命令經過串口送達給協調器，然后通過人機界面完成控制。工作中，PC 機服務器的主要功能是向協調器發送控制命令，這一命令會指揮協調動作進行控制，協調器讀取由 ZigBee 網絡中得到的數據信息，將這些數據返回給 PC 機服務器，接著 PC 機會將工作中的運行數據與系統的參數進行保存。
3.2 協調器軟件設計
協調器在電初始化之后第一步是建立一個等待節點加入的載體，這個載體就是一個智能網絡，每一個被發現申請加入網絡的節點都會被分配到一個網絡號。在協調器的監控作用中，協調器會根據 PC 機的相應指示來控制某個節點，例如節點燈光的控制、節點時間段的控制等。同時，協調器還起到了數據的交換作用，要是命令是使某個節點讀取相關信息，它會把讀取到的數據信息通過串口發送給 PC 機服務器。
3.3 路由器軟件設計
路由器電初始化的第一步是向協調器提出申請，申請加入協調器網絡。如果第一次沒有成功加入，就需要不停地向網絡提出申請，否則系統網絡就無法控制該節點。一旦成功加入網絡，路由節點的工作就會處于監控狀態。其監控工作分為三個方面。第一點是對于其他節點的監控，它會自動給提出加入網絡申請的路由節點或葉節點分配網絡地址；第二點則是對從協調器發來的命令的監控，當它收到了命令后，會根據命令的內容對各部分的參數設置進行調整，如果協調器傳來了狀態讀取命令，它就會根據指示向其發送節點的工作狀態，因此，不同的命令對于路由器的指示作用是不同的；最后一點是其對于預設值的控制，這部分的監控是路由器在進行了對于環境亮度信息采集之后做出的。由于每段時間內的亮度都不同，因此，路燈的開關、運行情況也會根據路由器的分析做出智能的變化。
3.4 葉節點軟件設計
關于葉節點的程序流程，其作用過程類似于路由節點的流程，但又稍有不同。因為葉節點是終端節點，所以它不支持其他的節點加入。
4、結束語
對于這種利用了 ZigBee 技術的 LED 路燈智能控制系統來說，其好處在于解決了路燈系統的低能源利用率問題。LED 路燈的應用可以大幅度地減少能源的消耗，提高系統的經濟效益。該系統安全性高，穩定可靠，且拋去了錯綜復雜的線路結構，較為方便，且減小了空間體積。大功率 LED 路燈為人們的照明提供了新的發展方向，通過結合其它新型傳感器與控制器，實現了遠程路燈無線控制技術，有效地達到了智能化應用，且應用范圍廣，有效地提升了能源的利用率。同時我們可以推測出，這種新型的路燈控制方式在未來將會有廣闊的發展前景，隨著經濟的發展，社會的進步，人們以后的生活將會朝著越來越智能化、舒適化的方向邁進。
(審核編輯: 小王子)
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