CN114007300A - 一种智能光照控制系统 - Google Patents

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夏武平
吴凤珠
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Abstract

本发明公开了一种智能光照控制系统，包括手机控制端、中间服务器和光照控制模块，手机控制端通过第一通讯模块与中间服务器通讯连接，手机控制端内装有控制中心APP，手机控制端内部集成有第一通讯模块，第一通讯模块与手机控制端电性连接，光照控制模块包括MCU、第二通讯模块、供电模块、外界信号接收模块、驱动模块和时间继电器，驱动模块分别与多组LED光源组电性连接，时间继电器与MCU电性连接，通过手机控制端、中间服务器和光照控制模块之间的无线通讯，实现了类太阳光谱和动植物光照以及人因节律光效等不同应用场景的对LED光源组的光谱需求转换，APP具有多场景选择功能，私人定制化模式光谱选择。

Description

一种智能光照控制系统
技术领域
本发明属于LED照明技术领域，具体涉及一种智能光照控制系统。
背景技术
环境是现实生活中必不可缺少的重要物理环境之一，例如植物生长过程中如若缺少太阳照射会导致植物生长紊乱，不能正常生长，会出现病态现象，为了满足无太阳光环境下，通过LED光源实现类太阳光谱和动植物光照以及人因节律光效等不同应用场景的光谱需求转换，可模拟出太阳光，促进植物高效生长，可完美解决植物因缺少太阳光照射而导致植物生长紊乱、减产的问题，光环境是植物生长发育必不可缺少的重要物理环境因素之一，通过光质调节，控制植株形态建成。
目前市场上大多数该类型光源只能提供光照，暂不能实现定时调整光源亮度和光谱，智能调控光谱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能光照控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种智能光照控制系统，包括手机控制端、中间服务器和光照控制模块，所述手机控制端通过第一通讯模块与中间服务器通讯连接，所述手机控制端内装有控制中心APP，所述手机控制端内部集成有第一通讯模块，所述第一通讯模块与手机控制端电性连接；
所述光照控制模块包括MCU、第二通讯模块、供电模块、外界信号接收模块、驱动模块和时间继电器，所述第一通讯模块与中间服务器通讯连接，所述中间服务器与第二通讯模块通讯连接，所述第二通讯模块与MCU的第一信号输入端电性连接，所述MCU的第二信号输入端与外界信号接收模块电性连接，所述MCU的输出控制端与驱动模块电性连接，所述驱动模块分别与多组LED光源组电性连接，所述时间继电器与MCU电性连接。
优选的，所述第一通讯模块与第二通讯模块均包括WIFI模块、5G通讯模块和蓝牙模块，所述手机控制端分别通过WIFI模块和5G通讯模块与中间服务器通讯连接，所述MCU分别通过WIFI模块和5G通讯模块与中间通讯模块通讯连接。
优选的，所述手机控制端通过蓝牙模块与MCU通讯连接。
优选的，所述中间服务器包括云端服务器和路由器，所述云端服务器包括服务软件和数据库，所述手机控制端通过WIFI模块和5G通讯模块与服务软件进行握手连接，所述数据库通过手机控制端发出指令对MCU的WIFI模块和5G通讯模块进行发出控制命令。
优选的，所述手机控制端通过WIFI模块与路由器通讯连接，所述MCU通过WIFI模块与路由器通讯连接，所述手机控制端通过路由器的同一IP地址对MCU进行控制。
优选的，所述外界信号接收模块包括光线传感器和摄像头模块，所述光线传感器和摄像头模块与MCU的第二信号输入端电性连接，所述供电模块分别与MCU、光线传感器、摄像头模块和驱动模块电性连接。
优选的，所述供电模块包括变压器和整流器，所述变压器的输出端与整流器电性连接。
优选的，所述LED光源组包括特定光谱LED灯、第一LED灯珠和第二LED灯珠，所述特定光谱LED灯的色温为1800K～8000K，所述第一LED灯珠的波长为480nm～660nm，所述第二LED灯珠的波长为660nm～760nm。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种智能光照控制系统，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供一种智能光照控制系统，通过手机控制端、中间服务器和光照控制模块之间的无线通讯，实现了类太阳光谱和动植物光照以及人因节律光效等不同应用场景的对LED光源组的光谱需求转换，APP具有多场景选择功能，私人定制化模式光谱选择；MCU接收APP指令，实现对驱动模块的多路输出进行控制，LED光源模组由1800K至8000K色温特定光谱LED灯和480nm至660nm至760nm的LED灯珠组合而成，通过驱动模块的多路电流输出控制混光的光谱形态，以实现固定场景的光谱需求和定制化光谱的需求。改产品可根据需求升级，录入需求的光谱。
2、本发明提供一种智能光照控制系统，光照控制模块能够考虑到不同需求使用到的光源强度和光照环境，主分为手动模式和全自动模式，手动模式可自由调节光源强度，随时切换到植物所需的光照环境。全自动模式MCU通过时间继电器的时间计时，自动跟随时钟调节光源强度，智能调控光照环境，提供植物所需光摄能量，自动调控的色温改变可以高效随着白天或夜晚中的时间而变化，且随外部发生的实际日光而改变。
附图说明
图1为本发明的手机控制端、中间服务器和光照控制模块通讯系统图；
图2为本发明的手机控制端的系统框图；
图3为本发明的光照控制模块的系统框图；
图4为本发明的LED光源组的结构示意图。
图中标号：1、LED光源组；101、特定光谱LED灯；102、第一LED灯珠；103、第二LED灯珠。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-4所示的一种智能光照控制系统，包括手机控制端、中间服务器和光照控制模块，手机控制端通过第一通讯模块与中间服务器通讯连接，手机控制端内装有控制中心APP，手机控制端内部集成有第一通讯模块，第一通讯模块与手机控制端电性连接，通过手机控制端中的APP对光照控制模块进行控制；
光照控制模块包括MCU、第二通讯模块、供电模块、外界信号接收模块、驱动模块和时间继电器，第一通讯模块与中间服务器通讯连接，中间服务器与第二通讯模块通讯连接，第二通讯模块与MCU的第一信号输入端电性连接，MCU的第二信号输入端与外界信号接收模块电性连接，MCU的输出控制端与驱动模块电性连接，驱动模块分别与多组LED光源组1电性连接，时间继电器与MCU电性连接；
LED光源组1包括特定光谱LED灯101、第一LED灯珠102和第二LED灯珠102，特定光谱LED灯101的色温为1800K～8000K，第一LED灯珠102的波长为480nm～660nm，第二LED灯珠103的波长为660nm～760nm，通过驱动模块的多路电流输出控制LED光源组的混光光谱形态，以实现固定场景的光谱需求和定制化光谱的需求，若需要更改光谱，通过手机控制端中的APP对MCU进行烧入需求的光谱数据。
第一通讯模块与第二通讯模块均包括WIFI模块、5G通讯模块和蓝牙模块，手机控制端分别通过WIFI模块和5G通讯模块与中间服务器通讯连接，MCU分别通过WIFI模块和5G通讯模块与中间通讯模块通讯连接，通过MCU的UART接口通讯分别与WIFI模块和5G通讯模块连接，MCU编写程序通过串口发送AT指令来控制WIFI模块和5G通讯模块连网，中间服务器包括云端服务器和路由器，云端服务器包括服务软件和数据库，具有固定IP地址，云端服务器建立一个SERVER，让MCU和APP都可以通过公网连接到这个IP和端口，通讯协议是MQTT，MCU通过WIFI模块和5G通讯模块与云端服务器建立MQTT连接，手机控制端通过WIFI模块和5G通讯模块与服务软件进行握手连接，进而能够使手机控制端中APP能够通过云端服务器配合WIFI模块和5G通讯模块对MCU发出指令，数据库通过手机控制端发出指令对MCU的WIFI模块和5G通讯模块进行发出控制命令，从而能够使MCU对LED光源组进行调节光处理。
手机控制端通过蓝牙模块与MCU通讯连接，通过蓝牙模块能够近距离直接与MCU通讯，以能够在无网络情况下使用。
手机控制端通过WIFI模块与路由器通讯连接，MCU通过WIFI模块与路由器通讯连接，手机控制端通过路由器的同一IP地址对MCU进行控制，手机控制端和WIFI模块通过串口相连，既可以数据传输，又可以用于MCU的程序烧写。MCU采用STC15W4K60S4型号。烧写MCU模式下，打开烧写软件，用串口转WIFI模块连接烧写软件的对应端口，启动烧写，给MCU上电，烧写软件通过手机控制端连接MCU，实现了远程无线烧写，可以用于远程升级程序，为了实现正确烧写，WIFI模块上电顺序要先于MCU，采用延时电路对MCU延时供电，延时时间大约2秒，如果烧写软件处于下载状态，MCU每次启动可实现自动升级。
WIFI模块设置：采用无线AP模式，网络名称：无线路由器名称，加密方式：WPA2_AES，密钥：路由器密码，端口：8280IP：192.158.1.110子网掩码：233.233.233.0，网关和DNS参照路由器设置)，要求手机控制端上的WIFI模块与MCU上的WIFI模块在同一IP范围内，即192.158.0.1.X除X外，其余位相同，并且手机控制端上的WIFI模块与MCU上的WIFI模块上所在IP一致，实现了手机控制端上的APP能够远程控制MCU的远程点对点的数据交流。
供电模块包括变压器和整流器，变压器的输出端与整流器电性连接，通过变压器外接供电电源，经过变压器的变压后，再经过整流器的交直流的整流处理后，分别对光照控制模块中的各个模块进行供电处理。
外界信号接收模块包括光线传感器和摄像头模块，光线传感器和摄像头模块与MCU的第二信号输入端电性连接，供电模块分别与MCU、光线传感器、摄像头模块和驱动模块电性连接，摄像头模块装有垂直腔面发射激光器，垂直腔面发射激光器是半导体激光器的一种，是一种出光方向垂直与谐振腔表面的f-p激光器，实现极低阈值甚至无阈值激射，可大大降低器件功耗和热能耗。
其中，本发明提供的一种智能光照控制系统，还可能够通过光线传感器和摄像头模块感测外部环境，用于检测是否有人，也能进行人脸识别，实现防盗，体温检测，报警。
具体使用时，MCU分为两种模式，两组模式分别为手动模式和全自动模式。
手动模式：通过手机控制端中的APP调节光源强度，将命令信号通过第一通讯模块中任意一种方式发送到MCU的第二通讯模块中，MCU根据第二通讯模块接收到的控制信号，通过驱动模块驱动LED光源组的光源强度，随时切换到所需的光照环境。
全自动模式：MCU根据时间继电器预设的时钟时间，根据植被自然需要被照射光线强度和周期，自动对LED光源组的光源强度和开关进行控制处理，能模拟太阳光亮度从黄昏、黎明照射的过渡过程，为使用者提供一个良好的光环境，利于动植物的生长和提供特种光谱需求。
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 (8)

1.一种智能光照控制系统，包括手机控制端、中间服务器和光照控制模块，其特征在于：所述手机控制端通过第一通讯模块与中间服务器通讯连接，所述手机控制端内装有控制中心APP，所述手机控制端内部集成有第一通讯模块，所述第一通讯模块与手机控制端电性连接；
所述光照控制模块包括MCU、第二通讯模块、供电模块、外界信号接收模块、驱动模块和时间继电器，所述第一通讯模块与中间服务器通讯连接，所述中间服务器与第二通讯模块通讯连接，所述第二通讯模块与MCU的第一信号输入端电性连接，所述MCU的第二信号输入端与外界信号接收模块电性连接，所述MCU的输出控制端与驱动模块电性连接，所述驱动模块分别与多组LED光源组(1)电性连接，所述时间继电器与MCU电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能光照控制系统，其特征在于：所述第一通讯模块与第二通讯模块均包括WIFI模块、5G通讯模块和蓝牙模块，所述手机控制端分别通过WIFI模块和5G通讯模块与中间服务器通讯连接，所述MCU分别通过WIFI模块和5G通讯模块与中间通讯模块通讯连接。
3.根据权利要求2所述的一种智能光照控制系统，其特征在于：所述手机控制端通过蓝牙模块与MCU通讯连接。
4.根据权利要求2所述的一种智能光照控制系统，其特征在于：所述中间服务器包括云端服务器和路由器，所述云端服务器包括服务软件和数据库，所述手机控制端通过WIFI模块和5G通讯模块与服务软件进行握手连接，所述数据库通过手机控制端发出指令对MCU的WIFI模块和5G通讯模块进行发出控制命令。
5.根据权利要求4所述的一种智能光照控制系统，其特征在于：所述手机控制端通过WIFI模块与路由器通讯连接，所述MCU通过WIFI模块与路由器通讯连接，所述手机控制端通过路由器的同一IP地址对MCU进行控制。
6.根据权利要求1所述的一种智能光照控制系统，其特征在于：所述外界信号接收模块包括光线传感器和摄像头模块，所述光线传感器和摄像头模块与MCU的第二信号输入端电性连接，所述供电模块分别与MCU、光线传感器、摄像头模块和驱动模块电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种智能光照控制系统，其特征在于：所述供电模块包括变压器和整流器，所述变压器的输出端与整流器电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种智能光照控制系统，其特征在于：所述LED光源组(1)包括特定光谱LED灯(101)、第一LED灯珠(102)和第二LED灯珠(102)，所述特定光谱LED灯(101)的色温为1800K～8000K，所述第一LED灯珠(102)的波长为480nm～660nm，所述第二LED灯珠(103)的波长为660nm～760nm。
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