CN103249224A - 一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统，其特征在于：包括照明设备执行机构模块、若干个检测模块；所述若干个检测模块等距离分布在走廊或道路两旁，用于检测人体走动信号以及人体走动位置；所述照明设备执行机构模块，通过接收无线传感器网络传输的检测模块采集的人体走动信号及走动位置信息，用于控制灯光的转向和照明。本发明的智能灯光跟随系统依据人体信号，实现有人存在走动时，灯光随着人的转移而转移，无人时照明系统自动熄灭，避免了长时间、大范围不必要的照明造成的电能的浪费，达到节能的效果。

Description

一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统
技术领域
本发明涉及一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统。
背景技术
当前市场上具备灯光控制的无线技术较多，比如红外无线技术、蓝牙、WLAN、IEEE802.11标准的无线局域网络WLAN，短距离低功耗的无线通信Zigbee等。根据目标运用对成本、功耗、组网复杂度、可靠性和功能复杂度等都有不同的要求。红外无线技术是一种红外视距无线传输技术，只适用点到点的传输，不适用对于多节点的关联、互控，而且点到点传输中不能有阻挡物，可靠性不高，所以红外无线技术不太适合于无线灯光控制系统的运用。蓝牙和WLAN虽然有较强的运输能力，但是多节点共存工作时互相之间干扰较大，较短的待机时间和相对昂贵的价格也是阻碍它们运用到无线灯光控制系统上的重要障碍。
Zigbee的几大特点决定了其更加适合组建智能无线灯光控制系统，首先，低功耗是Zigbee的最大特点，Zigbee在两节5号电池供电的情况下可以持续数月甚至数年之久，原因有两点：一是Zigbee本身是小功率器件，耗能较低；二是Zigbee网络中的传感器等节点、照明设置等电池供电终端设备大部分时间都处于睡眠状态，只有在激活或者定期的更新时才被唤醒工作。再者，Zigbee具有低成本的优势，通过大幅简化通讯协议来压缩成本，Zigbee还具有高容量和高安全的特点，Zigbee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网，这样的网络结构非常适合无线灯光系统的运用。
现有技术虽然已有基于Zigbee的无线灯光控制系统，但目前根据人体信号调整照明系统这一技术问题还是存在缺陷。现况是无论有没有人走动，照明系统都一直长时间开启；即使有人走动，照明系统也不能随着人体的转移而转移，导致人们并不能看清前方路况或者其他信息。如此一来，既造成长时间、大范围不必要的电能浪费，无法达到节能效果，又未对人们的生活带来方便。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统，照明系统依据人体信号，实现人体走动时，灯光随着人的转移而转移；无人时照明系统自动熄灭。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统，其特征在于：包括照明设备执行机构模块、若干个检测模块；所述若干个检测模块等距离分布在走廊或道路两旁，用于检测人体走动信号以及人体走动位置；所述照明设备执行机构模块，通过接收无线传感器网络传输的检测模块采集的人体走动信号及走动位置信息，用于控制灯光的转向和照明。
其进一步特征在于：所述照明设备执行机构模块包括主控制器， Zigbee协调器节点，舵机以及照明装置；
所述主控制器，其分别与Zigbee协调器节点、舵机以及照明装置连接，用于控制灯光转向及照明；
所述Zigbee协调器节点，其与所述检测模块组成无线传感器网络，用于传输检测模块采集的人体走动信号及走动位置至所述主控制器；
所述舵机，通过PWM模块与所述主控制器相连，用于带动照明装置转向；
所述照明装置，通过光耦芯片与所述主控制器相连；
所述主控制器控制用于舵机的转向和照明装置的开关。
其进一步特征在于：所述主控制器为PXA310处理器。
其进一步特征在于：所述主控制器通过I/O端口连接光耦芯片，所述照明装置固定在舵机上，其电源线连接所述光耦芯片的输出端口，所述光耦芯片输出的导通和截止控制电源对照明装置的供电。
其进一步特征在于：所述检测模块包括人体红外释电传感器、单片机、Zigbee传感器节点；
所述人体红外释电传感器用于感应人体走动及位置信号，并通过单片机传输至所述Zigbee传感器节点；
所述Zigbee传感器节点与所述Zigbee协调器节点组成无线传感器网络，用于传输检测信息至所述照明设备执行机构模块的主控制器。
其进一步特征在于：所述Zigbee协调器节点和Zigbee传感器节点组成的无线传感器网络选用CC2430无线模块作为网络核心。
其进一步特征在于：所述人体红外释电传感器为HC-SR501自动控制模块。
其进一步特征在于：所述HC-SR501自动控制模块的输出端口连接所述CC2430的I/O口上，将I/O口设置为输入模式，用于检测I/O端口的高低电平确认人体走动。
本发明中，照明设备执行机构模块的主控制器根据检测模块中的Zigbee协调器节点通过无线传感器网络传送的人体信号采集信息，控制照明装置的转向及开关，实现有人存在走动时，灯光随着人的转移而转移，无人时照明系统自动熄灭，避免了长时间、大范围不必要的照明造成的电能的浪费，达到节能的效果。
附图说明
图 1 为本发明的结构示意图。
其中：1.Zigbee协调器节点；2.主控制器；3.照明装置；4. 舵机；5.电源模块；6.人体红外热释电传感器；7.单片机；8.Zigbee传感器节点
图 2 为本发明的照明设备执行机构模块示意图；
其中：1.Zigbee协调器节点；2.主控制器；3.照明装置；4. 舵机。
具体实施方式
如图1所示为一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统，包括照明设备执行机构模块、若干个检测模块，所述若干个检测模块等距离分布在走廊或道路两旁，用于检测人体走动信号以及人体走动位置；所述照明设备执行机构模块，通过接收无线传感器网络传输的检测模块采集的人体走动信号及走动位置信息，用于控制灯光的转向和照明。
如图2所示的照明设备执行机构模块包括主控制器2， Zigbee协调器节点1，舵机4以及照明装置3，所述主控制器2，其分别与Zigbee协调器节点1、舵机4以及照明装置3连接，用于控制灯光转向及照明；所述Zigbee协调器节点1，其与所述检测模块组成无线传感器网络，用于传输检测模块采集的人体走动信号及走动位置至所述主控制器2；所述舵机4，通过PWM模块与所述主控制器2相连；所述照明装置3，通过光耦芯片与所述主控制器2相连；所述主控制器2控制舵机4的转向和照明装置3的开关。
本系统中采用的主控制器2可选用Marvell公司的PXA310处理器系列，该处理器基于第三代Intel XScale技术，性能高达624 MHz，PXA310处理器通过串口连接Zigbee协调器节点1，通过PWM模块对舵机4进行控制，I/O端口连接光耦芯片，利用I/O口的高低电平控制光耦芯片输出的导通和截止，照明装置3的电源线连接到光耦芯片的输出端口，并固定在在舵机4上，随舵机4而转动，由光耦芯片输出的导通和截止控制电源对照明装置3供电的通和断。
如图1所示，本系统中的Zigbee传感器检测模块包括若干个电源模块，人体红外热释电传感器6，单片机7，Zigbee协调器节点8。所述人体红外释电传感器6用于感应人体走动及位置信号，并通过单片机7传输至所述Zigbee传感器节点8；所述Zigbee传感器节点8与所述Zigbee协调器节点1组成无线传感器网络，用于传输检测信息至所述照明设备执行机构模块的主控制器2。
本系统中的无线传感器网络由一个协调器节点1和若干传感器节点8组成，Zigbee协调器节点1和Zigbee传感器节点8可选用基于TI公司生产的CC2430无线模块作为核心。Zigbee协调器节点1功能相当于网关节点，在系统中充当与主控制器2通信的硬件，Zigbee协调器节点1和Zigbee传感器节点8组成星型网络，所有的Zigbee传感器节点8都将采集到的信息实时发送到Zigbee协调器节点1。
检测人是否存在走动的传感器模块可选用基于红外线技术的自动控制模HC-SR501，HC-SR501采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式。人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。人体红外传感器6的输出端口连接到CC2430的I/O口上，把I/O口设置为输入模式，通过检测I/O端口的高低电平就能得到人员是否存在的信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统，其特征在于：包括照明设备执行机构模块、若干个检测模块；
所述若干个检测模块等距离分布在走廊或道路两旁，用于检测人体走动信号以及人体走动位置；
所述照明设备执行机构模块，通过接收无线传感器网络传输的检测模块采集的人体走动信号及走动位置信息，用于控制灯光的转向和照明。
2.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统，其特征在于：所述照明设备执行机构模块包括主控制器， Zigbee协调器节点，舵机以及照明装置；
所述主控制器，其分别与Zigbee协调器节点、舵机以及照明装置连接，用于控制灯光转向及照明；
所述Zigbee协调器节点，其与所述检测模块组成无线传感器网络，用于传输检测模块采集的人体走动信号及走动位置至所述主控制器；
所述舵机，通过PWM模块与所述主控制器相连，用于带动照明装置转向；
所述照明装置，通过光耦芯片与所述主控制器相连；
所述主控制器控制用于舵机的转向和照明装置的开关。
3.根据权利要求2所述的一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统，其特征在于：所述主控制器为PXA310处理器。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统，其特征在于：所述主控制器通过I/O端口连接光耦芯片，所述照明装置固定在舵机上，其电源线连接所述光耦芯片的输出端口，所述光耦芯片输出的导通和截止控制电源对照明装置的供电。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统，其特征在于：所述检测模块包括人体红外释电传感器、单片机、Zigbee传感器节点；
所述人体红外释电传感器用于感应人体走动及位置信号，并通过单片机传输至所述Zigbee传感器节点；
所述Zigbee传感器节点与所述Zigbee协调器节点组成无线传感器网络，用于传输检测信息至所述照明设备执行机构模块的主控制器。
6.根据权利要求5所述的一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统，其特征在于：所述Zigbee协调器节点和Zigbee传感器节点组成的无线传感器网络选用CC2430无线模块作为网络核心。
7.根据权利要求5所述的一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统，其特征在于：所述人体红外释电传感器为HC-SR501自动控制模块。
8.根据权利要求7所述的一种基于Zigbee网络的智能灯光跟随系统，其特征在于：所述HC-SR501自动控制模块的输出端口连接所述CC2430的I/O口上，将I/O口设置为输入模式，用于检测I/O端口的高低电平确认人体走动。
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