CN106211424A - 一种基于Z‑Wave控制协议的LED智能照明系统 - Google Patents

一种基于Z‑Wave控制协议的LED智能照明系统 Download PDF

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马欣儒
吴巧玲
林悦霞
章勇
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South China Normal University
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种使用Z‑Wave协议控制LED智能照明的系统。该系统包括传输LED属性信息的Z‑Wave网关，内置Z‑Wave芯片的LED灯具，Z‑Wave无线模块，Z‑Wave灯具控制系统。该系统在广域网能够连接手机客户端获取用户控制指令，局域网可以将指令发送给独立的LED灯具。Z‑Wave模块内置于LED灯具中，LED灯具根据Z‑Wave模块指令进行开关以及色彩变化。本发明具有布线简单，成本低廉、智能化控制的优点。

Description

一种基于Z-Wave控制协议的LED智能照明系统
技术领域
本发明涉及无线通信控制领域，特别是涉及一种智能照明、远程控制、节能环保一体化的基于Z-Wave的LED智能照明系统。
背景技术
目前国内对于LED照明设备的智能化改造尚处于起步阶段，发展空间较大，市场前景广阔。各厂商所开发的智能照明设备主要集中于使用Wi-Fi，ZigBee、Bluetooth实现对LED照明设备的智能控制。但这些技术也存在诸多问题。（1）基于Wi-Fi的智能照明系统具有研发门槛低、传输速度快的优势，但Wi-Fi芯片尺寸较大、功耗高、成本高使其在LED灯具这类小型设备上应用受阻；（2）基于Bluetooth协议的智能照明系统，其传输距离短，不足以覆盖大空间中照明设备的长距离数据传输距离需求，且只能点对点控制；（3）基于ZigBee协议的智能照明系统目前广泛应用于LED智能照明设备中，但ZigBee网络拓扑复杂，兼容性差，并不适用于LED照明控制系统小型化的要求。
基于Z-Wave的LED智能照明系统是当下LED智能照明产业的发展方向，它有着成本低，功耗低，可靠性高等诸多优势。基于Z-Wave协议的LED智能照明系统的解决方案可以实现LED照明的智能化。基于Z-Wave的智能灯光控制系统具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能；并达到安全、节能、舒适、高效的特点。
发明内容
本发明是很好的解决了上述第（1）、（2）和（3）个问题，提供了一种布线简单，成本低廉、智能化控制的智能LED控制系统。具体技术方案如下：
一种基于Z-Wave控制协议的LED智能照明系统，其包括传输LED属性信息的Z-Wave网关，内置Z-Wave芯片的LED灯具，Z-Wave无线模块，Z-Wave灯具控制系统；
所述的传输LED属性信息的Z-Wave网关连接内置Z-Wave芯片的LED灯具和广域网，所述的Z-Wave无线模块连接Z-Wave灯具控制系统；
所述的传输LED属性信息的Z-Wave网关将LED开关信息、亮度信息、色彩信息，由广域网的数据形式转换为Z-Wave协议的形式在Z-Wave局域网内进行LED属性信息的传输；所述内置Z-Wave芯片的LED灯具用于将Z-Wave局域网内传输的LED属性信息解码并控制LED灯具改变开关状态、亮度及色彩；所述的Z-Wave无线模块用于在LED智能照明网络中存储及传输数据；所述的Z-Wave灯具控制系统用于通过Z-Wave网关、Z-Wave无线模块控制智能照明。
进一步地，传输LED属性信息的Z-Wave网关将LED开关、亮度、色彩数据以LED数据包的形式通过Z-Wave网络发送；所述Z-Wave网关使用ZM4101芯片。
进一步地，LED数据包中，开关信息使用两位二进制数据表示，亮度信息使用八位二进制数据表示，色彩信息使用三组八位二进制数据表示。
进一步地，所述的Z-Wave网关从广域网通过手持设备采集用户控制数据信息，用户控制数据信息包括灯具亮度、色彩、开关和定时，并将数据转化为所述LED数据包的格式，在局域网内转发。
进一步地，所述内置Z-Wave芯片的LED灯具的Z-Wave芯片采用ZM4101芯片。
进一步地，所述的Z-Wave无线模块转发LED数据包给Z-Wave灯具控制系统。
进一步地，所述的Z-Wave灯具控制系统，使用DD313芯片对LED灯具的三色LED芯片进行亮度调节。
进一步地，所述的Z-Wave灯具控制系统具有可编程存储器，网络控制器，自组网，和LED数据包编译解码功能。
与现有的其他智能LED照明系统相比，本系统有以下优势：
（1）采用无线通信协议的方式，便于布线。
（2）Z-Wave协议功耗低，基于电池供电的Z-Wave节点电池更换周期长。
（3）抗干扰能力强，Z-Wave协议工作在908.42MHz至868.42MHz，采用FSK调制方式。传输速率为9.6kbps，可靠性高。
（4）覆盖范围广，Z-Wave协议信号有效覆盖范围室内30m，室外100米，适用于窄带宽应用场合。
（5）Z-Wave网关集成了连接广域网与局域网的一体化职能，可将广域网用户数据直接转化为Z-Wave局域网信号。
（6）用户可在移动终端直接向具有Z-Wave模块的LED灯具发送控制信息，进而改变照明状态。
附图说明
图1为基于Z-Wave协议的LED照明系统的构成图。
图2为基于Z-Wave协议的LED照明系统的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此，以下若有未特别详细说明之处，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。
如图1所示，为基于Z-Wave的智能LED照明系统构成图。基于Z-Wave的智能LED照明系统包括Z-Wave网关101和内置Z-Wave芯片的LED灯具104。所述Z-Wave网关101包含Z-Wave网络部分102和Wi-Fi网络部分103。所述Z-Wave网络102对局域网传输LED数据包，所述Wi-Fi网络103连接广域网，获取控制信息。所述内置Z-Wave芯片的LED灯具104包含三色LED芯片105、Z-Wave无线模块106和Z-Wave灯具控制系统108并使用交流供电107。
如图2所示，为基于Z-Wave的智能LED照明系统流程图。
手持设备201包含并不限于手机，平板电脑及遥控器。手持设备将用户控制信息例如亮度、色彩、开关、定时等，采集后发送至广域网，所述Z-Wave网关202从广域网获得用户的控制信息，转发给局域网。内置Z-Wave网络的LED灯具之间可以相互转发LED数据包。Z-Wave无线模块204可由电池供电。
在其中的一个实施例中，所述的Z-Wave网关采用ZM4101芯片。
在其中的一个实施例中，所述的内置Z-Wave芯片的LED灯具使用ZM4101芯片和DD313芯片。
在其中的一个实施例中，所述Z-Wave无线模块使用ZM4101芯片。
在其中的一个实施例中，所述Z-Wave网关将广域网所获得的控制数据转换成所述的LED数据包，并经过ZM4101芯片转发到Z-Wave局域网中。
在其中的一个实施例中，所述Z-Wave网关包括广域网接收模块，Z-Wave无线模块，存储模块以及电源模块。
在其中的一个实施例中，所述内置Z-Wave芯片的LED灯具通过解码Z-Wave无线模块所接收到的LED数据包，将信息通过PWM方式传送给DD313芯片，并实现LED色彩调节。
在其中的一个实施例中，Z-Wave无线模块可以与继电器结合，用于控制灯具的开关。
在其中的一个实施例中，Z-Wave灯具控制系统具有带电可擦可编程存储器，所述无线芯片ZM4101采用UART接口。

Claims (8)

1.一种基于Z-Wave控制协议的LED智能照明系统，其特征在于包括传输LED属性信息的Z-Wave网关，内置Z-Wave芯片的LED灯具，Z-Wave无线模块，Z-Wave灯具控制系统；
所述的传输LED属性信息的Z-Wave网关连接内置Z-Wave芯片的LED灯具和广域网，所述的Z-Wave无线模块连接Z-Wave灯具控制系统；
所述的传输LED属性信息的Z-Wave网关将LED开关信息、亮度信息、色彩信息，由广域网的数据形式转换为Z-Wave协议的形式在Z-Wave局域网内进行LED属性信息的传输；所述内置Z-Wave芯片的LED灯具用于将Z-Wave局域网内传输的LED属性信息解码并控制LED灯具改变开关状态、亮度及色彩；所述的Z-Wave无线模块用于在LED智能照明网络中存储及传输数据；所述的Z-Wave灯具控制系统用于通过Z-Wave网关、Z-Wave无线模块控制智能照明。
2.根据权利要求1所述的一种基于Z-Wave控制协议的LED智能照明系统，其特征在于传输LED属性信息的Z-Wave网关将LED开关、亮度、色彩数据以LED数据包的形式通过Z-Wave网络发送；所述Z-Wave网关使用ZM4101芯片。
3.根据权利要求2所述的一种基于Z-Wave控制协议的LED智能照明系统，其特征在于LED数据包中，开关信息使用两位二进制数据表示，亮度信息使用八位二进制数据表示，色彩信息使用三组八位二进制数据表示。
4.根据权利要求2所述的一种基于Z-Wave控制协议的LED智能照明系统，其特征在于所述的Z-Wave网关从广域网通过手持设备采集用户控制数据信息，用户控制数据信息包括灯具亮度、色彩、开关和定时，并将数据转化为所述LED数据包的格式，在局域网内转发。
5.根据权利要求1所述的一种基于Z-Wave控制协议的LED智能照明系统，其特征在于所述内置Z-Wave芯片的LED灯具的Z-Wave芯片采用ZM4101芯片。
6.根据权利要求1所述的一种基于Z-Wave控制协议的LED智能照明系统，其特征在于所述的Z-Wave无线模块转发LED数据包给Z-Wave灯具控制系统。
7.根据权利要求6所述的一种基于Z-Wave控制协议的LED智能照明系统，其特征在于所述的Z-Wave灯具控制系统，使用DD313芯片对LED灯具的三色LED芯片进行亮度调节。
8.根据权利要求7所述的一种基于Z-Wave控制协议的LED智能照明系统，其特征在于所述的Z-Wave灯具控制系统具有可编程存储器，网络控制器，自组网，和LED数据包编译解码功能。
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