ZWS行业应用-照明管理系统方案
2020-12-04 来源：多智时代
为实现照明智能化，节能且便捷的管理灯具，基于 Zigbee 模块和 ZWS 云平台，致远电子提供了一款软硬件结合的照明系统解决方案，实现对照明灯具的远程控制和管理。
ZWS 云平台，全称为：ZLG Web Service 云计算服务平台，是一个标准通用的物联网云端平台型服务系统，支持多种通信协议设备的接入管理，包括 ZigBee、LoRaWAN、OPC UA、CAN、Modbus 等协议，具有远程监控和管理设备、数据解析、数据分析、告警触发、数据推送等功能。
而照明管理系统是基于 ZWS 云平台衍生出来的专门管控照明设备的行业应用，具有以下功能特点：
- 实时获取灯具状态信息；
- 准确获取并统计灯具的能耗信息；
- 远程控制单个灯具、分组灯具；
- 设置定时任务（定时开关灯、定时调光等）；
- 当灯具出现欠压、过压、欠流等故障时，系统会第一时间发出告警通知。
照明管理系统通过无线 ZigBee 以及物联网技术，实现对照明灯的远程监测和维护，提高灯具管理效率，降低运维成本，是照明行业的典型应用。
一、照明智能化的需求
在快速发展的现代，使用照明的场所越来越广，小到家中的台灯，大到市政路灯、工业照明、港口照明等。但随着灯具数量的增多，灯的环境恶劣、安装位置高等客观原因，给维修和日常化管理灯具也增加了不少难度。此外，照明节能环保也是一个必须解决的问题。
传统照明方案存在的问题：1、管理问题：不能远程控制灯具，不能灵活分组管理。2、监测问题：无法及时获取灯具状态和能耗信息，且依靠人工巡检、市民报修等手段去排查故障，效率低下。3、节能问题：不能设定时间定时自动调光或关灯，在凌晨时段或可调暗时刻，仍全部开启灯具，造成用电浪费。为了解决这些问题，使照明灯更加智能化，致远提供了一个软硬件结合的照明系统解决方案。
二、照明系统方案的整体设计
照明管理系统方案包含通信硬件和应用软件两部分，如图 1。
图 1 照明管理系统方案
综合考虑灯具的分布距离以及使用数量等特性，系统的硬件部分选用了 ZigBee 协议的通信方案。ZigBee 协议具有低功耗、近距离、网络容量大等优势，适用于照明场合的无线方式。
图 2 ZigBee 协议优势
而网关和云端的通信采用的是 MQTT 协议，MQTT 是一种轻量级的消息传输协议，基于发布 / 订阅模式，可在网络受限设备、低宽带以及高延迟的网络上进行稳定传输。
图 3 MQTT 消息传输
三、通信硬件
照明管理系统的通信硬件采用了致远自主研发的 ZigBee 网关 GZ32M-I-Pro 和 ZM32 节点，网关与节点构成星型网络或网型网络，ZM32 节点将灯具的数据透传给网关，网关再通过 wifi/4G/ 以太网的方式将数据传送到云端。
GZ32M-I-Pro 是基于 ZM32 透传模块开发的 ZigBee 网关，支持 WIFI、4G、双口以太网数据回传链路，支持自动切换网卡功能。还提供本地 Web 界面配置，可配置网络号、信道号等参数以及上云配置。
图 4 ZigBee 网关配置
ZM32 节点体积小、功耗低、可嵌入到灯具内，且 100 秒内可完成节点自组网，是灯具智能化的首选。
图 5 ZM32 节点
四、应用平台
照明管理平台是基于 ZWS 云平台开发的行业应用，针对性的解决传统照明在管理、监测和节能上的弊端，具备的功能特点：
- 支持能耗统计，可查看单灯的能耗信息；
- 支持跨网关分组，可分组、分区监测和控制；
- 支持设置定时任务，定时开关灯，节能减排；
- 支持一键开关灯，快速处理应急情况；
- 支持故障告警，第一时间通知告警信息。
是一个专门为管理照明行业各类灯（工业灯、场馆灯等）而设计的典型行业应用，用户只需简单配置，就可以实现远程开关灯、调光、一键控制、定时场景及跨网关分组控制灯等管理。
五、灯具如何接入照明管理平台？
首先，在线下配置好 ZigBee 网关，并将灯具加入自组网中，使它们能相互通信。然后登录照明管理平台，在控制平台上，添加网关、灯具，当灯具在线状态为绿色说明灯具在线，就可以正常与云端进行通信了。
图 6 灯具接入
六、接入灯具后，要如何管理控制？
照明场景中，大多都是对一片区域的灯进行控制，因此灯具分组很重要。为了能更好的管控灯具，第一步是要对灯具进行分组（可以基于网关分组，也可以跨网关进行分组）。
图 7 分组设置
完成分组后，可从分组、网关的角度去查看灯的状态数据以及能耗信息，还可以一键控制多个灯具。
图 8 查看实时数据
为了能监测灯具的故障，可以设置灯具告警阈值，当灯具发生故障触发阈值时，云端会实时推送欠压、过压等告警信息，用户能第一时间了解故障状态，及时进行处理。
图 9 故障告警
还可以根据时间周期（每日、每周、每月）预设定时开关灯、定时调光等定时任务，减少人工控制的频次，解放用户双手。定时任务的执行方式，用户可以选择由云端执行，或者将定时任务下发给灯具，由灯具自动执行。
图 10 定时任务
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