1 引 言

隨著社會(huì)的進(jìn)步，節(jié)能和環(huán)保已是大勢(shì)所趨，在照明領(lǐng)域中，采用新型節(jié)能光源、節(jié)能電器及高效燈具來(lái)達(dá)到節(jié)約電能的目的，已廣泛被人們所接受。但如何通過(guò)節(jié)能照明設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)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(shè)備需要重新布線、系統(tǒng)可擴(kuò)展性差、系統(tǒng)安裝和維護(hù)成本高以及移動(dòng)性能差等缺點(diǎn)，因此無(wú)線通信技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)智能照明系統(tǒng)的理想選擇。近年來(lái)，近距離無(wú)線通信技術(shù)獲得了迅猛的發(fā)展。其中主流技術(shù)包括紅外技術(shù)、藍(lán)牙 (Blue-tooth)、Wi-Fi、UWB(Ultra-Wideband)和ZigBee技術(shù)等。它們都有各自的標(biāo)準(zhǔn)、特點(diǎn)和相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域，另外還有Z-Wave和MiWi等專有無(wú)線技術(shù)。智能照明系統(tǒng)自身的要求和ZigBee技術(shù)具有的特點(diǎn)，決定了ZigBee是實(shí)現(xiàn)無(wú)線智能照明系統(tǒng)的最佳解決方案。

無(wú)線智能照明系統(tǒng)的控制器與照明燈節(jié)點(diǎn)之間只需傳輸開(kāi)關(guān)信號(hào)和調(diào)光信號(hào)等開(kāi)光量，且數(shù)據(jù)發(fā)送頻率不高，而ZigBee的最大傳輸速率可以達(dá)到250 kb/s，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)無(wú)線智能照明系統(tǒng)來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠;無(wú)線智能照明系統(tǒng)的各個(gè)燈節(jié)點(diǎn)往往需要組成一個(gè)星型網(wǎng)、簇狀網(wǎng)或者網(wǎng)狀網(wǎng)，節(jié)點(diǎn)數(shù)量在幾十到幾千個(gè)之間，ZigBee對(duì)以上拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都做了很好的支持，且網(wǎng)絡(luò)最大節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)65 535，很好地滿足了無(wú)線智能照明系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及容量的要求，而這是藍(lán)牙和紅外技術(shù)所無(wú)法滿足的;不同廠家生產(chǎn)的無(wú)線智能照明系統(tǒng)的各種節(jié)點(diǎn)之間要求具有互操作性，ZigBee是一個(gè)開(kāi)放式全球標(biāo)準(zhǔn)，世界各大ZigBee方案提供商都通過(guò)ZigBee Alliance的兼容性測(cè)試，并且ZigBee Allianee針對(duì)照明系統(tǒng)，專門(mén)制定了相應(yīng)的Profile，因此不同廠家基于ZigBee技術(shù)開(kāi)發(fā)的燈節(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行互操作和相互替換，從而保障生產(chǎn)商和用戶的利益和成本投入，這是Z-Wave和MiWi等專有的無(wú)線技術(shù)所無(wú)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(hào)傳遞功能和網(wǎng)絡(luò)功能，ZigBee工作在2.4 GHz的ISM頻段，節(jié)點(diǎn)之間的最大通信距離可達(dá)100 m，信號(hào)具有一定的穿墻能力，并且ZigBee支持路由節(jié)點(diǎn)，只要合理布局，可以保證建筑物內(nèi)沒(méi)有無(wú)線通信的盲區(qū)，這是紅外技術(shù)所無(wú)法提供的;ZigBee具備較快的響應(yīng)特性，2個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的一次數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程在5 ms之內(nèi)即可完成，滿足照明系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求;照明系統(tǒng)對(duì)成本非常敏感，這將決定它能否實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化，ZigBee是一種低速率、低成本的無(wú)線通信技術(shù)，相比于Wi-Fi和UWB等這些適用于無(wú)線局域網(wǎng)和多媒體應(yīng)用的高速率無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)而言，成本非常低廉。本文主要討論基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線智能照明系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。