随着近几年国家对能源结构的不断调整，能源需求不断加大，太阳能作为一种可再生能源，其环保、无污染、分布广泛的特点越来越受到人们的关注。重庆太阳能灯以太阳能路灯应用为代表的道路照明工程越来越多的地方被各级政府所看好。
　　同时，随着无线通信技术尤其是Zigbee技术的不断发展和广泛应用，提出了将Zigbee技术应用于路灯的管理控制。这种方法灵活方便、无需考虑布线、维护简单，可以远距离实现路灯的控制管理。
　　由于港口航道路灯架设在海上，外部环境恶劣，本系统设计适合并且必须利用Zigbee技术来实现，同时将太阳能作为系统供能环节，更加节能、环保。
　　1 ZigBee技术
　　ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种低速、短距离、低功耗的无线通信传输技术。ZigBee技术具有功耗低、成本低、速率低、距离近、时延短、容量高、安全高等特点。ZigBee协议从下到上共分5层，分别为物理层 （PHY）、媒体访问控制层（MAC）、传输层（TL）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。Zigbee网络由协调器、路由器、终端节点构成，支持星型、网型、树状的无线网络拓扑结构。
　　每一个ZigBee网络中最多能够拥65 535个节点，每个节点的地址都是由ZigBee的网络协调节点负责分配。每个节点的传输范围都是在30～100 m之间，除此之外，每个节点的传输距离可以通过使用功率放大器以及多跳网状网络结构得到扩展［2］。
　　2 系统硬件设计
　　本系统由太阳能控制器将太阳能板和蓄电池的充放电状态、路灯的状态信息通过串口传输给控制处理器，控制处理器通过另一串口将采集的信息发送给Zigbee模块，Zigbee模块将状态信息无线传输到基站进行汇总。
　　同时，控制处理器输出一个占空比可调的PWM信号给驱动器，此PWM信号控制驱动器的输出功率随占空比呈线性变化来控制路灯的亮灭和亮度。最终，控制采集器将太阳能板和蓄电池充放电状态、路灯的通信状态、电压、电流以及温度等信息通过无线通信模块传输给服务器，并将这些信息在显示屏上显示出来。其系统框图如图1所示。
　　2.1 太阳能模块设计
　　此模块的主要工作机理是晴天时太阳能板吸收光能，为蓄电池充电的同时对路灯和无线网络控制模块提供电能，遇到阴天或下雨等无光照天气，则由蓄电池代替其为路灯和无线网络控制模块提供所需的能量，以保证系统的正常运行。其中，太阳能板通过 MPPT（最大功率点跟踪）太阳能电源控制器进行连接，MPPT分别与路灯、蓄电池和控制处理模块进行连接，完成该模块的功能。将MPPT与电脑相连，可以观测太阳能板吸收光能以及对蓄电池充电的情况，数据清晰准确。
　　本系统用于港口航道路灯监控，网络子节点多。相对于星形网络拓扑结构，树状网络拓扑结构覆盖的物理范围更大，容纳的网络子节点更多，网络可靠性更强。因此，系统设计网络结构采用树状网络拓扑结构。
　　在树状网络中，设备除了能与自己的父节点或者子节点进行点对点直接通信外，其它消息的传输只能通过树状路由完成，且息的传输是先上行再下传。
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