1 引 言
隨著社會的進步，節(jié)能和環(huán)保已是大勢所趨，在照明領域中，采用新型節(jié)能光源、節(jié)能電器及高效燈具來達到節(jié)約電能的目的，已廣泛被人們所接受。但如何通過節(jié)能照明設計來達到節(jié)約能源的目的才剛被人們重視。基于有線的照明控制系統(tǒng)，具有布線麻煩，增減設備需要重新布線、系統(tǒng)可擴展性差、系統(tǒng)安裝和維護成本高以及移動性能差等缺點，因此無線通信技術，是實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)的理想選擇。近年來，近距離無線通信技術獲得了迅猛的發(fā)展。其中主流技術包括紅外技術、藍牙 (Blue-tooth)、Wi-Fi、UWB(Ultra-Wideband)和ZigBee技術等。它們都有各自的標準、特點和相應的應用領域，另外還有Z-Wave和MiWi等專有無線技術。智能照明系統(tǒng)自身的要求和ZigBee技術具有的特點，決定了ZigBee是實現(xiàn)無線智能照明系統(tǒng)的最佳解決方案。
無線智能照明系統(tǒng)的控制器與照明燈節(jié)點之間只需傳輸開關信號和調光信號等開光量，且數(shù)據發(fā)送頻率不高，而ZigBee的最大傳輸速率可以達到250 kb/s，這對于實現(xiàn)無線智能照明系統(tǒng)來說已經足夠;無線智能照明系統(tǒng)的各個燈節(jié)點往往需要組成一個星型網、簇狀網或者網狀網，節(jié)點數(shù)量在幾十到幾千個之間，ZigBee對以上拓撲結構都做了很好的支持，且網絡最大節(jié)點數(shù)可達65 535，很好地滿足了無線智能照明系統(tǒng)對網絡結構及容量的要求，而這是藍牙和紅外技術所無法滿足的;不同廠家生產的無線智能照明系統(tǒng)的各種節(jié)點之間要求具有互操作性，ZigBee是一個開放式全球標準，世界各大ZigBee方案提供商都通過ZigBee Alliance的兼容性測試，并且ZigBee Allianee針對照明系統(tǒng)，專門制定了相應的Profile，因此不同廠家基于ZigBee技術開發(fā)的燈節(jié)點之間可以進行互操作和相互替換，從而保障生產商和用戶的利益和成本投入，這是Z-Wave和MiWi等專有的無線技術所無法滿足的;智能照明系統(tǒng)，比如智能家居，需要所有房間和樓層間的通信，這就需要系統(tǒng)具有穿墻的信號傳遞功能和網絡功能，ZigBee工作在2.4 GHz的ISM頻段，節(jié)點之間的最大通信距離可達100 m，信號具有一定的穿墻能力，并且ZigBee支持路由節(jié)點，只要合理布局，可以保證建筑物內沒有無線通信的盲區(qū)，這是紅外技術所無法提供的;ZigBee具備較快的響應特性，2個節(jié)點之間的一次數(shù)據發(fā)送過程在5 ms之內即可完成，滿足照明系統(tǒng)對實時性的要求;照明系統(tǒng)對成本非常敏感，這將決定它能否實用化和產業(yè)化，ZigBee是一種低速率、低成本的無線通信技術，相比于Wi-Fi和UWB等這些適用于無線局域網和多媒體應用的高速率無線標準而言，成本非常低廉。本文主要討論基于ZigBee技術的無線智能照明系統(tǒng)的軟硬件設計。
