CN108064103A - 一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统，其包括智能照明设备、无线控制设备及可控制、配置该照明控制系统的移动端APP软件；所述智能照明设备内含驱动电源模块、蓝牙核心控制模块及LED照明模块，通过接收APP及无线控制设备控制命令，实现多种照明应用功能；所述无线控制设备为外置电池供电的遥控器及无线面板开关，用于照明控制系统整体控制与分组分区域控制。本发明提供的控制系统，灯具及控制终端自组网时间快，不存在路由分配和路径计算，通电后自动组成网络，不需要网关设备，不依赖于单一设备组网，稳定性好，安装操作简单；本发明采用自由配对组网，自由组合控制方式，自由定义照明场景模式，照明应用场景广。

Description

一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统
技术领域
本发明涉及一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统。
背景技术
传统基于有线的照明控制系统具有布线麻烦、增减设备需要重新布线、系统可扩展性差、安装和维护成本高以及移动不变等缺点，因此基于无线通信技术是实现智能照明控制系统的趋势。目前，可用于家居控制的短距离无线通讯技术主要有WIFI、zigbee和蓝牙。
如采用WIFI作为家庭照明控制组网方式，网络中必须有一个路由器作为中心网关，手机、控制器及灯具都需要作为终端连接到WIFI，由路由器根据终端的IEEE MAC来分配路由地址。因家用路由器节点容量限制，当网络中灯具数量达到几十数量级时已不在稳定，且节点功耗大，价格较贵，虽然是本地控制，但必要有路由器接入控制。
如采用ZigBee作为家庭照明控制组网方式，则手机接入必须通过服务器才能下达命令通过ZigBee的网关服务器传导，且自组网时间过长，成本较高，更合适应用在工业领域自动化控制。
传统基于蓝牙低功耗设计方案的智能LED灯最大的缺点是在组网方面的不足，一个主设备最多只支持7个节点，也就是只能同时与7个从设备连接。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统，其通讯层基于蓝牙4.2低功耗标准传输协议，在此基础上进行了私有化蓝牙网络协议封装。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统，其包括智能照明设备、无线控制设备及可控制、配置该照明控制系统的移动端APP软件；
所述智能照明设备内含驱动电源模块、蓝牙核心控制模块及LED照明模块，通过接收APP及无线控制设备控制命令，实现多种照明应用功能；
设备通电后，所述的驱动电源模块接收交流电信号输入，经降压及恒流转换后输出两路信号，一路直流电压信号至蓝牙核心控制模块供电，另一路恒流信号至LED照明模块驱动发光二极管；
所述的蓝牙核心控制模块用于照明控制系统的网络自组网、通信信号传输及功能控制，其通过控制命令，输出多路PWM信号调制恒流信号占空比改变驱动LED照明模块的电流值；
所述无线控制设备为外置电池供电的遥控器及无线面板开关，用于照明控制系统整体控制与分组分区域控制。
进一步地，所述的多种照明应用功能包括无极调光、冷暖色温调节、1600万色彩调节、定时控制、语音控制。
进一步地，所述的蓝牙核心控制模块基于低功耗蓝牙芯片设计，兼容蓝牙标准协议。
进一步地，所述蓝牙核心控制模块的控制命令通过板载天线、语音采集模块、传感器模块接收APP、无线控制设备等控制命令输出多路PWM信号调制恒流信号占空比改变驱动LED照明模块的电流值。
进一步地，通过暖、白2路PWM信号实现色温混光调节，通过红、绿、蓝3路PWM信号实现RGB彩色混光调节。
进一步地，所述无线控制设备进行开关灯及色温、颜色、亮度、模式的调节命令的配置，可脱离手机APP进行分组设置。
进一步地，为确保相邻的家庭网络控制时不会出现交叉控制，不同的网络设置有各自的网络用户名、密码和秘钥，网络中的设备节点只有在收到与自己的网络用户名、密码和秘钥相符合的控制信息时才会响应。
本发明所达到的有益效果是：
本发明提供的控制系统，灯具及控制终端自组网时间快，不存在路由分配和路径计算，通电后自动组成网络，不需要网关设备，不依赖于单一设备组网，稳定性好，安装操作简单；
本发明的安全性高，底层通讯数据进行AES加密传输，控制设备接入照明家庭网络根据用户名密码校验，有效保护隐私；本发明采用自由配对组网，自由组合控制方式，自由定义照明场景模式，照明应用场景广；本发明采用智能化的多用户、多形式控制方式，APP、遥控器、语音可同时控制；本发明提供的系统，传输距离远，采用广播方式，控制命令可通过节点中继转发，有效传输距离可达40米，满足家居照明使用场景需求；本发明的无线控制设备自动切换低功耗模式，续航能力强。其中无线面板开关可直接取代现有家庭控制开关，随意安装无需布线。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的系统结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统，包括智能照明设备、无线控制设备及可控制、配置该照明控制系统的移动端APP软件，可轻松实现255个照明设备的快速稳定连接及智能控制。
所述智能照明设备为符合常规家用照明用途及安装接口标准的LED智能灯具，内含驱动电源模块、蓝牙核心控制模块、及LED照明模块，通过接收APP及无线控制设备控制命令，可实现无极调光、冷暖色温调节、1600万色彩调节、定时控制、语音控制等多种照明应用功能。设备通电后驱动电源模块接收交流电信号输入，经降压及恒流转换后输出两路信号，一路直流电压信号至蓝牙核心控制模块供电，另一路恒流信号至LED照明模块驱动发光二极管。蓝牙核心控制模块，基于低功耗蓝牙芯片设计，兼容蓝牙标准协议，负责照明控制系统的网络自组网、通信信号传输及功能控制，其通过板载天线、语音采集模块、传感器模块接收APP、无线控制设备等控制命令，输出多路PWM信号调制恒流信号占空比改变驱动LED照明模块的电流值，如通过暖、白2路PWM信号实现色温混光调节，通过红、绿、蓝3路PWM信号实现RGB彩色混光调节。
所述无线控制设备为外置电池供电的遥控器及无线面板开关，用于照明控制系统整体控制与分组分区域控制，可进行开关灯及色温、颜色、亮度、模式的调节命令的配置，可脱离手机APP进行分组设置。
该照明控制系统底层通讯基于蓝牙4.2低功耗标准传输协议，在此基础上进行了私有化蓝牙网络协议(bluetooth low energy mesh)封装，设备通电后自组网络，通过广播浪推的方式在网络内部进行数据的传输，接收命令即广播数据。通信层为了避免广播风暴，对将同一命令在空间被广播的次数做出限制，在广播命令时，键入计数，限制的同一命令被节点广播转发次数。系统中各节点间传输的数据采用蓝牙标准Service/Characteristics的方式，并对数据内容采用AES加密算法传输，确保网络安全。
本发明中硬件设备均采用模块化设计思路，智能照明设备根据具体应用场景及照明功能需求，仅需对驱动电源模块适应性修改，以匹配不同类型灯具参数需求。设备通电后自动组成网络，如需配对智能照明设备与无线控制设备的任意组合映射，可通过APP或无线控制设备简单的配置操作实现。智能照明设备内部已通过MCU内置了上百种具体应用情景，如睡眠、唤醒、小夜灯、律动等，可动态切换选择。
本发明实际应用中，为确保相邻的家庭网络控制时不会出现交叉控制，不同的网络会有各自的网络用户名、密码和秘钥，网络中的设备节点只有在收到与自己的网络用户名、密码和秘钥相符合的控制信息时才会响应。
本发明提供的控制系统，灯具及控制终端自组网时间快，不存在路由分配和路径计算，通电后自动组成网络，不需要网关设备，不依赖于单一设备组网，稳定性好，安装操作简单；
本发明的安全性高，底层通讯数据进行AES加密传输，控制设备接入照明家庭网络根据用户名密码校验，有效保护隐私；本发明采用自由配对组网，自由组合控制方式，自由定义照明场景模式，照明应用场景广；本发明采用智能化的多用户、多形式控制方式，APP、遥控器、语音可同时控制；本发明传输距离远，采用广播方式，控制命令可通过节点中继转发，有效传输距离可达40米，满足家居照明使用场景需求；本发明的无线控制设备自动切换低功耗模式，续航能力强。其中无线面板开关可直接取代现有家庭控制开关，随意安装无需布线。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (7)

1.一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统，其特征在于，包括智能照明设备、无线控制设备及可控制、配置该照明控制系统的移动端APP软件；
所述智能照明设备内含驱动电源模块、蓝牙核心控制模块及LED照明模块，通过接收APP及无线控制设备控制命令，实现多种照明应用功能；
设备通电后，所述的驱动电源模块接收交流电信号输入，经降压及恒流转换后输出两路信号，一路直流电压信号至蓝牙核心控制模块供电，另一路恒流信号至LED照明模块驱动发光二极管；
所述的蓝牙核心控制模块用于照明控制系统的网络自组网、通信信号传输及功能控制，其通过控制命令，输出多路PWM信号调制恒流信号占空比改变驱动LED照明模块的电流值；
所述无线控制设备为外置电池供电的遥控器及无线面板开关，用于照明控制系统整体控制与分组分区域控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统，其特征在于，所述的多种照明应用功能包括无极调光、冷暖色温调节、1600万色彩调节、定时控制、语音控制。
3.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统，其特征在于，所述的蓝牙核心控制模块基于低功耗蓝牙芯片设计，兼容蓝牙标准协议。
4.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统，其特征在于，所述蓝牙核心控制模块的控制命令通过板载天线、语音采集模块、传感器模块接收APP、无线控制设备等控制命令输出多路PWM信号调制恒流信号占空比改变驱动LED照明模块的电流值。
5.根据权利要求4所述的一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统，其特征在于，通过暖、白2路PWM信号实现色温混光调节，通过红、绿、蓝3路PWM信号实现RGB彩色混光调节。
6.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统，其特征在于，所述无线控制设备进行开关灯及色温、颜色、亮度、模式的调节命令的配置，可脱离手机APP进行分组设置。
7.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的无线智能家庭照明控制系统，其特征在于，为确保相邻的家庭网络控制时不会出现交叉控制，不同的网络设置有各自的网络用户名、密码和秘钥，网络中的设备节点只有在收到与自己的网络用户名、密码和秘钥相符合的控制信息时才会响应。
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