CN101562930A - 基于无线传感器网络技术的智能灯控系统 - Google Patents

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CN101562930A CNA2009100743889A CN200910074388A CN101562930A CN 101562930 A CN101562930 A CN 101562930A CN A2009100743889 A CNA2009100743889 A CN A2009100743889A CN 200910074388 A CN200910074388 A CN 200910074388A CN 101562930 A CN101562930 A CN 101562930A
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孟令军
王宏涛
杨卫
张文栋
张会新
王红亮
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    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

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Abstract

本发明涉及灯控领域，具体是一种基于无线传感器网络技术的智能灯控系统。解决了现有应用于建筑内的照明系统不合理、控制效果不佳等问题，包括与建筑内照明控制系统连接的灯光控制节点、设置于建筑内房间或楼道内的若干个与灯光控制节点进行无线通信的状况采集节点，各节点包含单片机、光敏传感器、两个并排设置于房间入口或楼层楼道衔接处的红外传感器、与单片机I/O端口连接的无线通信模块；传感器输出端与单片机A/D采集口连接；灯光控制节点配置有非易失性存储器。结构简单、合理，体积小，运行稳定，采用短距离无线通信进行信息交互，布设方便，维护容易，低成本高效率的实现了智能灯光控制，控制效果好，能在最大程度上节约电能。

Description

基于无线传感器网络技术的智能灯控系统
技术领域
本发明涉及灯控领域，具体是一种基于无线传感器网络技术的智能灯控系统。
背景技术
随着通信技术、嵌入式技术、传感器技术的发展，传感器正逐渐向智能化、微型化、无线网络化发展。其中，无线传感器网络技术就是一种在现实生活中越来越广泛应用的全新信息获取和处理技术，广泛应用于军事领域、环境监测、工业控制、智能建筑等方面。
目前，国内很多建筑的照明系统存在不合理性，导致能耗高、有效利用率低。不管房间、楼道内是否有人，有多少人，不分自然光照度状况，常由于人为忽视，导致照明灯经常是从早开到晚，导致能源的巨大浪费。尤其是统一管理照明系统的建筑能源浪费尤为严重。为了降低能耗，多在楼道内设置声控开关来控制楼道内照明灯的亮灭，但是声控开关的灵敏度不好控制，灵敏度太低，得人为发出很大的声音，才能使照明灯亮，不但极不方便而且严重影响他人；灵敏度太高，又极容易受到环境的干扰；而房间内仍采取传统人工控制方式，不能避免人为忽视，导致照明灯常开的状况，造成能源的浪费。
发明内容
本发明为了解决现有应用于建筑内的照明系统不合理、控制效果不佳等问题，提供了一种基于无线传感器网络技术的智能灯控系统。
本发明是采用如下技术方案实现的：基于无线传感器网络技术的智能灯控系统，包括与建筑内照明控制系统连接的灯光控制节点、设置于建筑内房间或楼道内的若干个与灯光控制节点进行无线通信的状况采集节点，灯光控制节点和状况采集节点皆包含单片机、光敏传感器、两个并排设置于房间入口或楼层楼道衔接处的红外传感器、以及与单片机I/O端口连接的无线通信模块；光敏传感器和红外传感器的输出端与单片机的A/D采集口连接；灯光控制节点配置有与单片机连接的用于存储监测数据的非易失性存储器。
使用时，灯光控制节点布置于建筑内的照明系统控制室，并将灯光控制节点单片机的输出端口OUT与照明控制系统连接；携带光敏传感器的状况采集节点设置于房间或楼道内，用于实时监测房间或楼道内的光线强度；状况采集节点的红外传感器分别设置于建筑物内的各个房间的入口和各楼层楼道衔接处，且两红外传感器并排设置，当有人经过两红外传感器时，两红外传感器会依次感应到人的经过，使得两红外传感器的输出依次发生变化，并输入单片机的A/D采集口。根据两红外传感器输出的变化次序可以判断人员移动的方向，从而单片机可以根据两红外传感器的输出变化次序断定是否有人进入或离开。以房间入口处的红外传感器为例，假设偏房间内设置的红外传感器为1#，偏房间外设置的红外传感器为2#，当1#红外传感器先感应到有人通过，2#红外传感器随后感应到有人通过，则判定有人进入房间；当2#红外传感器先检测到有人通过，1#红外传感器随后检测到有人通过，则判定有人走出房间。状况采集节点在监测到光线不足、有人进出房间或楼道时，由单片机通过无线通信模块将表征状况采集节点本身位置信息、人员进出状况的信息信号、以及光敏传感器输出的光照强度信号发送至灯光控制节点，在相应软件支持下，灯光控制节点的单片机要实现如下操作：1、根据状况采集节点发送的信息确定对应的房间或楼层；2、根据由状况采集节点传输来的光照强度信号，判断状况采集节点所处房间或楼道的光照强度是否满足人员工作正常需要；3、根据由状况采集节点传输来的人员变动信息，对状况采集节点所处房间或楼道内的人员数量进行相应的加一或减一计算，并将结果分地址存储在存储器内。如果光照强度能够满足人员工作正常需要，不管状况采集节点所处房间或楼道内有人无人、是否有人员出入，灯光控制节点不作为，状况采集节点所处房间或楼道内的照明灯都不亮；如果光照强度不能满足人员工作正常需要，灯光控制节点的单片机将根据存储器内存储的与状况采集节点所处房间或楼道对应的人员数量结果，决策控制状况采集节点所处房间或楼道内照明灯的亮灭状态；即：有人，则灯光控制节点的单片机输出触发信号，控制建筑内照明系统控制装置使状况采集节点所处房间或楼道内的照明灯点亮；无人，则灯光控制节点不作为，状况采集节点所处房间或楼道内的照明灯都不亮。所述无线通信模块、单片机、光敏传感器、红外传感器、非易失性存储器皆是现有产品，能由市面购得，在选型确定后，器件的连接关系也就确定了。
与现有技术相比，本发明将无线传感器网络技术应用于建筑内的照明系统控制，通过状况采集节点将每次人数变动信号经过无线通信模块发送给灯光控制节点，由灯光控制节点进行统计，灯光控制节点根据发送信号的状况采集节点的特征信号(如初始化时赋予给各状况采集节点的独一无二的地址)来区别不同的房间或者楼层，然后由灯光控制节点根据各个房间或楼层的实际状况(即是否有人)，通过建筑内照明系统控制装置对全体/个别状况采集节点所在房间或楼道内照明灯的亮灭进行控制，进而实现对建筑内各楼层房间、楼道中照明灯亮灭的整体控制。甚至在晚间、节假日建筑内无人办公时，灯光控制节点可以控制各状况采集节点所在区域的照明灯全灭，如有需要，可以通过建筑内照明系统控制装置控制个别状况采集节点所在区域的照明灯打开。在建筑内应用本发明时，不需要对现场结构进行大的改动，不需要原先任何固定网络的支持，能够快速布置，方便调整，并且具有很好的可维护性和拓展性。
本发明结构简单、合理，体积小，运行稳定，采用短距离无线通信进行信息交互，布设方便，维护容易，低成本高效率的实现了智能灯光控制，且控制效果好，能在最大程度上实现节约电能。
附图说明
图1为本发明的工作原理方框图；
图2为本发明灯光控制节点的原理方框图；
图3为本发明状况采集节点的原理方框图；
图4为本发明灯光控制节点的工作流程图；
图5为本发明灯光控制节点的一具体电路原理图；
具体实施方式
如图1-3所示，基于无线传感器网络技术的智能灯控系统，包括与建筑内照明控制系统连接的灯光控制节点、设置于建筑内房间或楼道内的若干个与灯光控制节点进行无线通信的状况采集节点，灯光控制节点和状况采集节点皆包含单片机、光敏传感器、两个并排设置于房间入口或楼层楼道衔接处的红外传感器、以及与单片机I/O端口连接的无线通信模块；光敏传感器和红外传感器的输出端与单片机的A/D采集口连接；灯光控制节点配置有与单片机连接的用于存储监测数据的非易失性存储器。
如图4所示，本发明所述智能灯控系统上电复位后，灯光控制节点初始化，为各状况采集节点(即不同的监测区域)分配不同的存储器地址空间，并将各房间或各层楼道人数为置0，各状况采集节点主要负责对各监测区域的人员数量进行监测，当房间或楼道有人员进入时，将人员进入的信号通过无线通信模块发射给灯光控制节点，灯光控制节点根据发送信号的节点地址来区别不同的房间或者楼层，同时灯光控制节点的单片机将所在楼层的人员数加1并将该区域的人员数目存储在非易失性存储器，同样，当状况采集节点探测到监测区域有人出去后，给灯光控制节点发送人员出去信息，灯光控制节点将该房间或楼层的人数减1；状况采集节点利用光敏二极管对环境的光强进行检测，如果光强足够，灯光控制节点不管监测区域是否有人员出入灯都不亮，当状况采集节点检测到光强不足时对各房间或楼层的人数进行读取，灯光控制节点根据各个房间或楼层是否有人员存进行决策控制各个房间或楼层的灯光。
具体实施时，所述红外传感器采用现有红外对射传感器；各节点单片机的输出端还连接有显示节点工作状态的状态指示模块，以便于巡检人员判断节点是否处于正常工作状态。另外，灯光控制节点和状况采集节点的电路结构基本一致，但由于电路结构本身的变形可以很多，且应用芯片多变，因此说明书中未对其进行描述，仅提供了具体可实施的灯光控制节点电路图一份，如图5所示，其中，单片机采用DSPIC6014A型单片机，非易失性存储器采用FM25H20型存储器。

Claims (2)

1、一种基于无线传感器网络技术的智能灯控系统，其特征在于：包括与建筑内照明控制系统连接的灯光控制节点、设置于建筑内房间或楼道内的若干个与灯光控制节点进行无线通信的状况采集节点，灯光控制节点和状况采集节点皆包含单片机、光敏传感器、两个并排设置于房间入口或楼层楼道衔接处的红外传感器、以及与单片机I/O端口连接的无线通信模块；光敏传感器和红外传感器的输出端与单片机的A/D采集口连接；灯光控制节点配置有与单片机连接的用于存储监测数据的非易失性存储器。
2、根据权利要求1所述的基于无线传感器网络技术的智能灯控系统，其特征在于：各节点单片机的输出端还连接有显示节点工作状态的状态指示模块。
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