為實現(xiàn)照明智能化，節(jié)能且便捷的管理燈具，基于ZigBee模塊和ZWS云平臺，致遠電子提供了一款軟硬件結合的照明系統(tǒng)解決方案，實現(xiàn)對照明燈具的遠程控制和管理。

ZWS云平臺，全稱為：ZLG Web Service云計算服務平臺，是一個標準通用的物聯(lián)網(wǎng)云端平臺型服務系統(tǒng)，支持多種通信協(xié)議設備的接入管理，包括ZigBee、LoRaWAN、OPC UA、CAN、Modbus等協(xié)議，具有遠程監(jiān)控和管理設備、數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)分析、告警觸發(fā)、數(shù)據(jù)推送等功能。

而照明管理系統(tǒng)是基于ZWS云平臺衍生出來的專門管控照明設備的行業(yè)應用，具有以下功能特點：

· 實時獲取燈具狀態(tài)信息;

· 準確獲取并統(tǒng)計燈具的能耗信息;

· 遠程控制單個燈具、分組燈具;

· 設置定時任務(定時開關燈、定時調光等);

· 當燈具出現(xiàn)欠壓、過壓、欠流等故障時，系統(tǒng)會第一時間發(fā)出告警通知。

照明管理系統(tǒng)通過無線ZigBee以及物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)對照明燈的遠程監(jiān)測和維護，提高燈具管理效率，降低運維成本，是照明行業(yè)的典型應用。

一、照明智能化的需求

在快速發(fā)展的現(xiàn)代，使用照明的場所越來越廣，小到家中的臺燈，大到市政路燈、工業(yè)照明、港口照明等。但隨著燈具數(shù)量的增多，燈的環(huán)境惡劣、安裝位置高等客觀原因，給維修和日常化管理燈具也增加了不少難度。此外，照明節(jié)能環(huán)保也是一個必須解決的問題。

傳統(tǒng)照明方案存在的問題：1、管理問題：不能遠程控制燈具，不能靈活分組管理。2、監(jiān)測問題：無法及時獲取燈具狀態(tài)和能耗信息，且依靠人工巡檢、市民報修等手段去排查故障，效率低下。3、節(jié)能問題：不能設定時間定時自動調光或關燈，在凌晨時段或可調暗時刻，仍全部開啟燈具，造成用電浪費。為了解決這些問題，使照明燈更加智能化，致遠提供了一個軟硬件結合的照明系統(tǒng)解決方案。

二、照明系統(tǒng)方案的整體設計

照明管理系統(tǒng)方案包含通信硬件和應用軟件兩部分，如圖1。

圖1 照明管理系統(tǒng)方案

綜合考慮燈具的分布距離以及使用數(shù)量等特性，系統(tǒng)的硬件部分選用了ZigBee協(xié)議的通信方案。ZigBee協(xié)議具有低功耗、近距離、網(wǎng)絡容量大等優(yōu)勢，適用于照明場合的無線方式。

圖2 ZigBee協(xié)議優(yōu)勢

而網(wǎng)關和云端的通信采用的是MQTT協(xié)議，MQTT是一種輕量級的消息傳輸協(xié)議，基于發(fā)布/訂閱模式，可在網(wǎng)絡受限設備、低寬帶以及高延遲的網(wǎng)絡上進行穩(wěn)定傳輸。

圖3 MQTT消息傳輸

三、通信硬件

照明管理系統(tǒng)的通信硬件采用了致遠自主研發(fā)的ZigBee網(wǎng)關GZ32M-I-Pro和ZM32節(jié)點，網(wǎng)關與節(jié)點構成星型網(wǎng)絡或網(wǎng)型網(wǎng)絡，ZM32節(jié)點將燈具的數(shù)據(jù)透傳給網(wǎng)關，網(wǎng)關再通過wifi/4G/以太網(wǎng)的方式將數(shù)據(jù)傳送到云端。

GZ32M-I-Pro是基于ZM32透傳模塊開發(fā)的ZigBee網(wǎng)關，支持 WIFI、4G、雙口以太網(wǎng)數(shù)據(jù)回傳鏈路，支持自動切換網(wǎng)卡功能。還提供本地Web界面配置，可配置網(wǎng)絡號、信道號等參數(shù)以及上云配置。

圖4 ZigBee網(wǎng)關配置

ZM32節(jié)點體積小、功耗低、可嵌入到燈具內，且100秒內可完成節(jié)點自組網(wǎng)，是燈具智能化的首選。

圖5 ZM32節(jié)點

四、應用平臺

照明管理平臺是基于ZWS云平臺開發(fā)的行業(yè)應用，針對性的解決傳統(tǒng)照明在管理、監(jiān)測和節(jié)能上的弊端，具備的功能特點：

· 支持能耗統(tǒng)計，可查看單燈的能耗信息;

· 支持跨網(wǎng)關分組，可分組、分區(qū)監(jiān)測和控制;

· 支持設置定時任務，定時開關燈，節(jié)能減排;

· 支持一鍵開關燈，快速處理應急情況;

· 支持故障告警，第一時間通知告警信息。

是一個專門為管理照明行業(yè)各類燈(工業(yè)燈、場館燈等)而設計的典型行業(yè)應用，用戶只需簡單配置，就可以實現(xiàn)遠程開關燈、調光、一鍵控制、定時場景及跨網(wǎng)關分組控制燈等管理。

五、燈具如何接入照明管理平臺?

首先，在線下配置好ZigBee網(wǎng)關，并將燈具加入自組網(wǎng)中，使它們能相互通信。然后登錄照明管理平臺，在控制平臺上，添加網(wǎng)關、燈具，當燈具在線狀態(tài)為綠色說明燈具在線，就可以正常與云端進行通信了。

圖6 燈具接入

六、接入燈具后，要如何管理控制?

照明場景中，大多都是對一片區(qū)域的燈進行控制，因此燈具分組很重要。為了能更好的管控燈具，第一步是要對燈具進行分組(可以基于網(wǎng)關分組，也可以跨網(wǎng)關進行分組)。 圖7 分組設置

完成分組后，可從分組、網(wǎng)關的角度去查看燈的狀態(tài)數(shù)據(jù)以及能耗信息，還可以一鍵控制多個燈具。

圖8 查看實時數(shù)據(jù)

為了能監(jiān)測燈具的故障，可以設置燈具告警閾值，當燈具發(fā)生故障觸發(fā)閾值時，云端會實時推送欠壓、過壓等告警信息，用戶能第一時間了解故障狀態(tài)，及時進行處理。

圖9 故障告警

還可以根據(jù)時間周期(每日、每周、每月)預設定時開關燈、定時調光等定時任務，減少人工控制的頻次，解放用戶雙手。定時任務的執(zhí)行方式，用戶可以選擇由云端執(zhí)行，或者將定時任務下發(fā)給燈具，由燈具自動執(zhí)行。

圖10 定時任務