CN102159011B

CN102159011B - 一种远距离无线控制照明端的方法

Info

Publication number: CN102159011B
Application number: CN2011100843634A
Authority: CN
Inventors: 史元春; 秦永强; 索岳
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2011-04-02
Filing date: 2011-04-02
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2031-04-02
Also published as: CN102159011A

Abstract

本发明提供了一种远距离无线控制照明端的方法，其工作环境为家庭电路中的220V交流电，实现环境中主要包括照明端和远程控制端，其中照明端主要由单片机、无线收发模块、光线传感器、驱动电路和白炽灯组成，远程控制端主要由单片机、无线收发模块、串口模块组成，一个远程控制端可对应多个照明端，使用者可以远程开关灯，远程控制照明灯的亮度，并能实时获取灯的亮度状态。同时，照明装置中的光线传感器模块可以感知周围光线强度，自动调节自身的亮度。将本发明中的远程控制部分与智能家居环境中的中央服务器相连，配合上中央服务器上相应的软件，本发明即可作为智能设备加入到智能家居环境，更方便自然地为用户提供服务。

Description

一种远距离无线控制照明端的方法

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，特别是涉及一种远距离无线控制照明端的方法。

背景技术

智能家居技术在近年来取得长足进展，能够提供更方便和谐的居住环境。在智能家居环境中，会有一台或多台电脑作为中央服务器，控制所有设备的互联，同时会建立一个通讯网络，为家庭设备的通讯提供必要的通路。在中央服务器的协调下，所有的智能设备有序工作，并能够对所有家庭网络上的家电和其它智能设备进行状态监控和远程控制。

照明是家居环境中很重要的一部分，智能型的照明设备允许用户远程操控，监控其工作状态，并能够根据自身所处的环境自适应地改变工作状态。智能型的照明设备使用起来更加方便，不仅能够使居住环境更加舒适，而且更加绿色环保，节省能源。

智能照明设备的核心部分是主控芯片和驱动电路，主控芯片主要负责处理用户命令，根据环境光线和用户需求管理灯的亮度并反馈给用户；驱动电路则负责控制灯的亮灭、亮度，要求效率高且速度快。

在无线控制照明灯方面，现有的一种无线控制灯的装置，支持远程控制灯的亮灭，但无法控制灯的亮度。此外，另一种无线控制灯的装置可以无线控制无极灯的装置，但无法对家庭中最为普通的白炽灯提供支持。

在控制电路方面，现有的用于教室照明的节电控制器，控制器中的控制电路只能够自动接通和切断照明电路，无法对照明电路的电源或者电压进行调节，也就无法调节亮度。

在驱动电路方面，交流电路下自动调节白炽灯的亮度一般会使用可控硅作为主要组成部分，这就需要相对比较复杂的采样电路来控制其导通角，进而达到控制亮度的目的，但是这样会给电网带来比较大的谐波干扰。

针对以上问题，本发明提出的远距离无线可控灯具有效率高、电路简单、谐波小的特点，支持远距离控制灯的亮灭、亮度、而且支持实时查询灯的工作亮度，能够检测灯的监控状态的有效方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种远距离无线控制照明端的方法，实现为智能设备加入到智能家居环境，方便自然地为用户提供服务。

为了解决上述问题，本发明公开了一种远距离无线控制照明端的方法，所述方法包括：

控制端连接在中央主机上，中央主机会发现有n个智能的可控灯，若获取的智能灯设备中并未显示灯的当前状态，则中央主机会发出查询命令，

查询命令被控制端接收并处理，并转换为控制端与照明端的消息格式，通过无线模块进行发射；

照明端接收到查询命令后，从光线传感器处获取当前灯的亮度值，再通过照明端的无线模块将响应消息发射出去，响应消息被控制端获得，转交给中央主机；中央主机获取到智能家居环境中所有可控灯的状态信息；

当需要改变灯的工作状态时，中央主机发出命令并被远程控制端接收，处理后转发出去，单独或同时控制任意数量的照明端，照明端接收到控制命令后，照明端的单片机生成占空比可调的脉冲宽度调制pwm波，来控制直流继电器中通过的有效电流，达到控制照明端亮度的目的；

若主机端在发出控制灯亮度的命令时，要求灯在执行完操作后自动返回亮度值，则照明端会在调节好亮度后，读取光线传感器的值，并反馈回控制端，最终被中央主机得知。

优选的，所述照明端包括单片机、无线收发模块、光线传感器、驱动电路和白炽灯。

优选的，所述控制端包括单片机、无线收发模块和串口模块。

优选的，所述控制端控制的照明端为一个或多个。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过本发明提出一种远距离无线控制照明端的方法，其工作环境为家庭电路中的220V交流电，实现环境中主要包括照明端和远程控制端，其中照明端主要由单片机、无线收发模块、光线传感器、驱动电路和白炽灯组成，远程控制端主要由单片机、无线收发模块、串口模块组成，一个远程控制端可对应多个照明端，使用者可以远程开关灯，远程控制照明灯的亮度，并能实时获取灯的亮度状态。同时，照明装置中的光线传感器模块可以感知周围光线强度，自动调节自身的亮度。将本发明中的远程控制部分与智能家居环境中的中央服务器相连，配合上中央服务器上相应的软件，本发明即可作为智能设备加入到智能家居环境，更方便自然地为用户提供服务。

附图说明

图1是本发明实施例所述的一种远距离无线控制照明端的方法流程图；

图2是本发明实施例所述的一种远距离无线控制照明端的方法应用在实际系统的示意图；

图3是本发明实施例所述的控制端示意图；

图4是本发明实施例所述的控制端示意图；

图5是本发明实施例所述的一个基于本发明实现的远程无线可控灯系统示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例：

参照图1，示出了本发明的一种远距离无线控制照明端的方法流程图，所述方法具体包括：

步骤S101，控制端连接在中央主机上，中央主机会发现有n个智能的可控灯，若获取的智能灯设备中并未显示灯的当前状态，则中央主机会发出查询命令，

步骤S102，查询命令被控制端接收并处理，并转换为控制端与照明端的消息格式，通过无线模块进行发射；

步骤S103，照明端接收到查询命令后，从光线传感器处获取当前灯的亮度值，再通过照明端的无线模块将响应消息发射出去，响应消息被控制端获得，转交给中央主机；中央主机获取到智能家居环境中所有可控灯的状态信息；

步骤S104，当需要改变灯的工作状态时，中央主机发出命令并被远程控制端接收，处理后转发出去，单独或同时控制任意数量的照明端，照明端接收到控制命令后，照明端的单片机生成占空比可调的脉冲宽度调制pwm波，来控制直流继电器中通过的有效电流，达到控制照明端亮度的目的；

步骤S105，若主机端在发出控制灯亮度的命令时，要求灯在执行完操作后自动返回亮度值，则照明端会在调节好亮度后，读取光线传感器的值，并反馈回控制端，最终被中央主机得知。

在实现中，首先控制端连接在中央主机上，中央主机会发现有n个智能的可控灯，如果获取的智能灯设备中并未显示灯的当前状态，那么中央主机会发出查询命令，此查询命令被控制端接收并处理，然后转换为控制端与照明端的消息格式，通过无线模块发射出去；照明端接收到查询命令后，从光线传感器处获取当前灯的亮度值，然后再通过照明端的无线模块将响应消息发射出去，响应消息被控制端获得，转交给中央主机，这样中央主机就能够知道智能家居环境中所有可控灯的状态信息；当需要改变灯的工作状态时，中央主机发出命令并被远程控制端接收，处理后转发出去，可以单独控制任意一个灯，也可以同时控制任意数量照明端，照明端接收到控制命令后，照明端的单片机生成占空比可调的脉冲宽度调制pwm波，来控制直流继电器中通过的有效电流，达到控制照明端亮度的目的；如果主机端在发出控制灯亮度的命令时，要求灯在执行完操作后自动返回亮度值，那么照明端会在调节好亮度后，读取光线传感器的值，并反馈回控制端，最终被中央主机得知。

实现中从中央主机的角度看，不需要考虑如何控制灯，只需要连接远程控制端，就可以看到房间内所有的智能可控灯，并向其发送控制命令或者查询命令，而本发明的控制端会将控制命令或者查询命令解释后，发给任意的照明端，从而达到在中央主机上控制所有智能灯的目的。

更为具体的对本发明所述的方法进行介绍，其可用于智能家居场景中，具体应用环境中主要包括照明端和远程控制端：照明端主要包含单片机、驱动电路、无线收发模块、光线传感器和白炽灯，远程控制端主要包含单片机、无线收发模块和串口模块组成，远程控制端可以连接到家居环境中的中央服务器，配合相应软件，可以管理多个无线可控灯，系统示意图如图2所示，具体的：

照明端的主要发光器件是白炽灯，同时配有单片机、驱动电路、无线收发模块、光线传感器等。白炽灯能够通过直接调节交流电路中的有效电压来调节亮度。

照明端的单片机负责控制整个照明端的逻辑，响应控制端的命令，处理光线传感器的数据，发送亮度控制信号到控制电路，实现开灯、关灯、亮度调节和自动亮度调节。

照明端的控制电路主要由直流继电器、整流桥组成，整流桥可以将流经直流继电器的电流转换为方向不变的电流，从而能够通过单片机端发出来的占空比可变的方波调节白炽灯的有效电流，达到调节电灯亮度的目的。

照明端的光线传感器总共有两个，一个负责感应外界环境光线，一个负责感应所述照明端的光线，并传递给照明端的单片机。

照明端和控制端的无线模块负责两端的数据传输，可以准确迅速发送控制端的的指令，名返回照明端的响应。

控制端的单片机负责接受用户或者上位机的命令，并且负责多个照明端的无线协议，在与上位机相连时，虚拟为受其控制的多个照明灯。

串口模块负责与上位机进行通信，这里的上位机为智能家居环境的中央服务器，串口模块建立起远程控制端乃至照明端与中央服务器的信息通路。

运行在中央服务器上的软件负责将连接到的控制端识别为支持一定协议的智能设备，比如UPnP或者IGRS，从而与智能家居环境中的所有智能家电融合为一体。在服务器端可以分别打开或者关闭所发现的照明灯，调节亮度，并可设置照明灯为自动状态自动工作。在自动模式下，照明灯可以根据环境光线自动调节亮度，环境光弱时，增加亮度，环境光亮时，降低亮度，并在达到一定亮度时关闭电灯。

本实施例中所述的控制端示意图如图3所示，控制端示意图如图4所示。

此外，本发明中应当注意的问题是：无线干扰问题，远程控制端和照明端的数据交换采用无线信号，如果在可接收范围内存在频率相同且发送地址也相同的无线信号，可能会导致无线拥堵或数据传输错误。

一个基于本发明实现的远程无线可控灯系统如图5所示，该系统有5个所述的照明端，1个所述的控制端，控制端与中央服务器相连，详细参数如下：白炽灯为220V 40W，单片机为Atmega8，无线收发器用nRF24L01，驱动电路中直流继电器为固态继电器250V/3A，照明端分别分布于3居室的各个房间，控制端通过MAX232与中央服务器相连，服务器的CPU为Intel DuoE7400，内存4G，显卡为Geforce9600GT，位于客厅，本系统能够在中央服务器上发现有3个智能电灯，并在中央服务器的软件界面上对每个电灯进行控制，并监测状态。

以上对本发明所提供的一种远距离无线控制照明端的方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种远距离无线控制照明端的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述照明端包括单片机、无线收发模块、光线传感器、驱动电路和白炽灯。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述控制端包括单片机、无线收发模块和串口模块。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述控制端控制的照明端为一个或多个。