CN102610137A - 半导体智能照明控制实验教学平台 - Google Patents

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王宁
王巍
龙帮强
惠昭
刘慧芳
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Abstract

本发明公开了一种半导体智能照明控制实验教学平台，包括上位机管理系统(电脑)、集中控制台和单灯控制箱。本发明融合了现代数字控制技术、传感器技术、网络传输技术和计算机软硬件技术，采用模块化设计理念，使各类模块通过定制端子和面包板连接器实现即插即用的效果。本发明可以完成半导体智能控制器设计和不同规模的智能监控系统设计等教学实验。本发明功能齐全、安全可靠、操作方便，可以充分发挥学生的主观能动性，教学效果好。

Description

半导体智能照明控制实验教学平台
技术领域
本发明涉及智能照明控制实验教学平台，尤其涉及一种半导体智能照明控制实验教学平台。
背景技术
随着技术的发展和社会的进步，人们对于照明的需求已经从原有的看得见，上升为看的好。传统的照明方式已经无法满足人们的现有需求，而智能化的照明方式在节约能源的同时，充分满足人们的心理和生理需求，进而提供给人们舒适的学习、工作和休息环境。
LED半导体照明已被全球公认为新一代的环保高科技电光源，具有高效节能、长寿命、动态色彩控制和安全环保等优点，已经广泛应用于各种照明领域。天津工业大学电气工程与自动化学院的光源与照明专业是中国首个设置半导体专业且专门培养半导体照明技术人才的专业，《半导体智能照明控制工程》课程是在讲解LED工作原理的基础上，重点讲解智能化半导体照明产品的设计与实现，属于半导体照明的下游产业，侧重于产品应用。
为了开发智能化照明产品，有人发明了用于家庭的照明设备控制平台(公开号：CN101765261A)，包括计算机、灯光管理器、手持遥控器和墙壁开关四部分组成，通过无线方式实现家庭内部照明设备的智能控制，缺点是只采用无线通信方式，而且仅局限于室内照明。还有人发明了照明实验开发平台(公开号：CN 2757265Y)可以设置模拟照明、室内使用照明和控制系统，包括照明开关，感应传感器和可编程计算机控制器。采用交流220V为实际电路，应用在智能建筑教学或实验中，存在的问题是该平台只适用于传统灯具照明，而不能适用于半导体照明。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种半导体智能照明控制实验教学平台，它融合计算机技术、网络技术、自动控制技术和LED照明技术等多种技术，并将LED照明产品，如LED灯、LED显示屏等，作为被控对象，可以完成对LED照明产品在具体应用中的模拟。
本发明的技术方案是：一种半导体智能照明控制实验教学平台，它包括上位机管理系统(电脑)、集中控制台和单灯控制箱，单灯控制箱通过Zigbee无线网络或RS485和电力载波有线网络与集中控制台进行通信连接，集中控制台通过Intemet有线网络或GPRS和WIFI无线网络与上位机管理系统进行通信连接，上位机管理系统还可以通过Intemet有线网络或GPRS和WIFI无线网络与多个集中控制台进行通信。所述的上位机管理系统包括用户登录管理模块、照明设备实时控制和定时控制模块、数据存储与备份模块、在线帮助模块。所述的集中控制台包括ARM最小系统、触摸屏、时钟芯片、传感器模块、RS485模块、电力载波通信模块、CAN模块、GPRS模块、Zigbee模块、WIFI模块、Intemet模块。所述的单灯控制箱包括单片机最小系统、时钟芯片、传感器模块、旋转开关、Zigbee\RS485\电力载波通信模块、LED灯具。所述的传感器模块包括温湿度传感器、热释红外传感器、照度传感器。
本发明具有的有益效果：(1)本发明可以模拟不同应用需求的智能照明控制系统，具有很强的通用性和扩展性；(2)本发明按照实验难度分为基础性实验、综合性实验和设计性实验三个层次，其中设计性实验可以极大的激发学生的实验热情，调动学生学习的积极性和主动性；(3)本发明可以形成以学生为主体、老师指导的开放式教学模式，培养学生的产品设计与开发能力，使学生从市场和用户的角度出发，提高学生的自主学习能力和岗位适应能力；(4)本发明融合了计算机技术、网络通信技术、嵌入式技术、半导体照明技术等多个学科，是一套高品质的科研平台，可以提高教师的科研能力。
附图说明
图1为本发明提供的一种半导体智能照明控制实验教学平台的总体结构图。
图2为本发明提供的一种半导体智能照明控制实验教学平台的集中控制台的结构图。
图3为本发明提供的一种半导体智能照明控制实验教学平台的单灯控制箱的结构图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的一种半导体智能照明控制实验教学平台，它包括上位机管理系统(电脑)、集中控制台和单灯控制箱，单灯控制箱通过Zigbee无线网络或RS485和电力载波有线网络与集中控制台进行通信连接，集中控制台通过Intemet有线网络或GPRS和WIFI无线网络与上位机管理系统进行通信连接，上位机管理系统还可以通过Intemet有线网络或GPRS和WIFI无线网络与多个集中控制台进行通信。上位机管理系统包括用户登录管理模块、照明设备实时控制和定时控制模块、数据存储与备份模块、在线帮助模块。该平台可以根据不同应用需求的照明控制系统，选择相应的照明控制网络和照明控制策略。工作人员通过账号和密码登陆上位机管理系统，根据相应的权限进行相应的操作；工作人员在照明设备实时控制和定时控制模块中可以发起组网命令、执行LED灯具的开关或亮度调节等命令、在线查看各级设备网络分布情况和工作状态；数据存储与备份模块用来存储用户的登陆日志、设备的工作时间与状态、设备的维护记录，并对重要数据进行备份；工作人员可以利用在线帮助模块查看系统的使用说明。上位机管理系统采用VC.net开发，源代码开放，教师和学生可以在原有功能的基础上开发新的管理功能。
请参阅图2，本发明中，所述的集中控制台包括ARM最小系统、触摸屏、时钟芯片、传感器模块、RS485模块、电力载波通信模块、CAN模块、GPRS模块、Zigbee模块、WIFI模块、Intemet模块。集中控制台可以通过Intemet网络或WIFI接收上位机管理系统下发的命令，执行相应操作；也可以在没有上位机管理系统的情况下，ARM最小系统可以利用外部传感器模块进行温度、照度等信息的数据采集，通过Zigbee、RS485、电力载波通信网络，按照预设的程序自动完成对所辖单灯控制箱进行单独或群组控制，如开关灯、调光操作。集中控制台能够支持Linux、Andriod等操作系统。集中控制台也可以通过GPRS、Zigbee或WIFI网络与其他教学平台的集中控制台进行组网通信。教师和学生可以利用集中控制台开发高性能的手持控制器或智能家居系统的网关。
请参阅图3，本发明中，所述的单灯控制箱单片机最小系统、时钟芯片、旋转开关、Zigbee\RS485\电力载波通信模块、LED灯具。单灯控制箱可以通过Zigbee、RS485或电力载波网络接收集中控制台下发的命令，执行相应操作；也可以在没有集中控制台的情况下，单片机最小系统可以利用外部传感器模块进行温度、照度等信息的数据采集，按照预设的程序自动完成对所辖LED灯具进行单独或群组控制，如开关灯、调光操作。工作人员还可以利用旋转开关实现LED灯具的无级连续调光。LED灯具包括射灯、球泡灯、筒灯等多种形式，所有灯具均配备LED可调光驱动电源。教师和学生可以利用单灯控制箱开发低成本的单灯控制器。
本发明能够实现如下功能：1.组网控制，上位机管理系统可以对集中控制台和单灯控制箱进行组网操作，根据不同的使用需求，选择合适的网络类型，并实现集中控制；2.自动控制，利用嵌入式技术，单灯控制箱和集中控制台都可以按照预设的程序进行相应的控制操作；3.产品的二次开发，系统的所有程序代码均对外开放，教师和学生可以在原有功能的基础上，实现功能的二次开发。
综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；凡基于上述基本思路，不脱离本创作精神和范围内所做的各种更动和修饰，都应属于本发明所公开的范围。

Claims (5)

1.一种半导体智能照明控制实验教学平台，其特征在于，它包括上位机管理系统(电脑)、集中控制台和单灯控制箱，单灯控制箱通过Zigbee无线网络或RS485和电力载波有线网络与集中控制台进行通信连接，集中控制台通过Internet有线网络或GPRS和WIFI无线网络与上位机管理系统进行通信连接，上位机管理系统还可以通过Internet有线网络或GPRS和WIFI无线网络与多个集中控制台进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种半导体智能照明控制实验教学平台，其特征在于，所述的上位机管理系统包括用户登录管理模块、照明设备实时控制和定时控制模块、数据存储与备份模块、在线帮助模块。
3.根据权利要求1所述的一种半导体智能照明控制实验教学平台，其特征在于，所述的集中控制台包括ARM最小系统、触摸屏、时钟芯片、传感器模块、RS485模块、电力载波通信模块、CAN模块、GPRS模块、Zigbee模块、WIFI模块、Internet模块。
4.根据权利要求1所述的一种半导体智能照明控制实验教学平台，其特征在于，所述的单灯控制箱包括单片机最小系统、时钟芯片、传感器模块、旋转开关、Zigbee\RS485\电力载波通信模块、LED灯具。
5.根据权利要求3所述的一种半导体智能照明控制实验教学平台，其特征在于，所述的传感器模块包括温湿度传感器、热释红外传感器、照度传感器。
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