CN203968450U - 数字无线射频传感网络组网的照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种通过数字无线射频传感网络组网的照明系统。该系统由探测器、无线组网节点模块、照明装置组成，所述一个无线组网节点模块通过数字无线射频传感网络连接至少6个照明装置；探测器输出探测信号给无线组网节点模块。结构简单，安装使用方便，无需布线，随时自动调光，节约电能，探测器实时探测人员或者车辆活动信息，并通过数字无线射频传感网络与LED灯具组网。当无人无车时，LED灯具以低功率开启，有人有车时，LED灯具按照无线组网节点模块通过数字无线射频传感网络下达的控制命令在有人有车的区域全功率运行，为使用者提供高亮度的照明，实现车、人来灯亮，车、人走灯暗，广泛用于地下车库及库房，高等院校的大教室。

Description

数字无线射频传感网络组网的照明系统

技术领域

 本实用新型涉及照明领域，具体涉及数字无线射频传感网络组网的照明系统。

背景技术

目前，建筑照明的控制绝大多数还停留在手动开关的基础上，即使是投资较大的智能化大厦，对于照明系统往往会采用国际知名品牌的楼宇自控系统或者相对楼宇自控更专业一步的智能照明系统，这些所谓的智能化系统由于先天机理性的缺陷，只能停留在对照明回路的控制（时间、事件、程序控制）；这种粗放型的控制，使得建筑照明无法达到“按需照明”这一更高的智慧程度，仍然造成大量的能源浪费。

国内目前虽然已有一些厂商推出了具有探测感应技术的LED光源，但仍然存在只能单灯控制的缺陷，特别是在一些需要编组联网控制的场合，例如地下停车场车道控制，存在整体控制很难，难以达到预期控制效果的问题。

发明内容

本实用新型的发明目的在于提供一种结构简单，安装使用方便，无需布线，随时自动调光，节约电能的数字无线射频传感网络组网的照明系统。

为了克服现有技术中存在的不足和缺陷，特别是为了符合建筑电气设计习惯，同时为了减小安装难度，降低施工成本，本实用新型的技术方案是这样解决的：一种数字无线射频传感网络组网的照明系统，由探测器、无线组网节点模块、照明装置组成，本实用新型的特殊之处在于所述一个无线组网节点模块通过数字无线射频传感网络连接至少6个照明装置；所述探测器输出探测信号给无线组网节点模块；所述无线组网节点模块由一控制单元、一编解码单元、一无线收发单元、一收发天线、总线通讯单元组成，所述控制单元与探测器输出连接，所述控制单元分别与一编解码单元和总线通讯单元连接，一编解码单元与一无线收发单元连接，所述一无线收发单元与一收发天线连接；所述照明装置由另一无线收发天线、另一无线收发单元、另一编解码单元、另一控制单元、调光执行单元、调光驱动单元、光源组成，所述另一无线收发单元与另一收发天线连接；另一无线收发单元与另一编解码单元连接；另一编解码单元与另一控制单元连接，另一控制单元与调光执行单元连接，调光执行单元与调光驱动单元连接，调光驱动单元与光源连接；所述探测器为微波探测和红外探测或超声波探测。

所述无线收发单元射频电路的工作频段为2.4GHZ‐2.483GHZ，天线为PCB天线。

所述调光驱动单元为恒流电源。

所述光源为LED半导体光源。

所述编解码单元的数据采用曼切斯特编码或种子数加XOR方式加密。

本实用新型与现有技术相比，具有结构简单，安装使用方便，无需布线，随时自动调光，节约电能的特点，该系统探测器实时探测人员或者车辆的活动信息，通过数字无线射频传感网络与LED灯具组网。当无人无车时，LED灯具以较低的功率开启，保证地下车库具有一定的照度；有人有车时，LED灯具按照无线组网节点模块通过数字无线射频传感网络下达的控制命令在有人有车的区域全功率运行，为使用者提供高亮度的照明，实现了车、人来灯亮，车、人走灯暗，达到了“按需照明”，节约能源。广泛用于地下车库及库房，高等院校的大教室。

附图说明

图1为本实用新型工作结构示意框图；

图2为图1的无线组网节点模块结构示意框图；

图3为图1的照明装置结构示意框图；

图4为图2、图3的无线收发单元的电路结构示意原理图

图5为图2、图3的编解码单元的数据封包格式结构示意框图。

具体实施方式

下面结合附图对发明内容做进一步说明：

参照图1、图2、图3所示，一种数字无线射频传感网络组网的照明系统由探测器、无线组网节点模块、照明装置组成，所述一个无线组网节点模块14通过数字无线射频传感网络连接至少6个照明装置16；所述探测器15输出探测信号给无线组网节点模块14；所述无线组网节点模块14由一控制单元、一编解码单元、一无线收发单元、一收发天线、总线通讯单元组成，所述控制单元1与探测器15输出连接，所述一控制单元1分别与一编解码单元2和总线通讯单元4连接，一编解码单元2与一无线收发单元3连接，所述一无线收发单元3与一收发天线5连接；所述照明装置16由另一无线收发天线、另一无线收发单元、另一编解码单元、另一控制单元、调光执行单元、调光驱动单元、光源组成，所述另一无线收发单元6与另一收发天线12连接；另一无线收发单元6与另一编解码单元7连接；另一编解码单元7与另一控制单元8连接，另一控制单元8与调光执行单元9连接，调光执行单元9与调光驱动单元10连接，调光驱动单元10与光源11连接；所述探测器15为微波探测和红外探测或超声波探测。

所述无线收发单元射频电路的工作频段为2.4GHZ‐2.483GHZ，天线为PCB天线。

所述调光驱动单元为恒流电源。

所述光源为LED半导体光源。

所述编解码单元的数据采用曼切斯特编码或种子数加XOR方式加密。

图4所示，天线一端同时与第一电感L1和第一电容C1连接, 第一电感L1的另一端同时与第二电感L2的以及第二电容C2连接，第二电感L2的另一端同时与第三电感L3、第十电容C10、第三电容C3相连，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3的另一端并联后与地连接；

第三电感L3另一端分别与第四电感L4、第四电容C4连接，第四电容C4的另一端连接编解码单元，第四电感L4另一端与地连接；

第十电容C10另一端分别与第五电感L5、编解码单元连接；第五电感L5另一端分别与第五电容C5、第六电容C6、电阻R1一端连接、并与编解码单元连接，第五电容C5、第六电容C6另一端与地连接；电阻R1另一端分别与第七电容C7、第八电容C8一端连接、并与编解码单元连接，第七电容C7、第八电容C8另一端与地连接。

无线通信协议采用曼彻斯特编解码和CRC校验。编解码方式如图5所示，整体通信数据均采用同步时钟相位编码，每一个包数据封装格式为：帧头+地址+命令数据+校验码。

同时为了提高系统的可靠性，当出现通讯故障时，照明装置4自动转为高功率状态，以保证车库安全运行和方便排除故障。

综上所述，所述无线组网节点模块14可以接收探测器15的信号，并能够根据预设的控制方法通过数字无线射频传感网络来控制照明装置16；无线组网节点模块14可以通过其总线通讯单元4接收系统上位机通过总线下达的新的控制方法。

所述照明装置16具有数字无线射频传感网络通讯功能，能够接收无线组网节点模块14通过数字无线射频传感网络下达的控制命令，依据实时的控制命令来进行调光，使得光源能够根据不同的环境要求提供不同的环境照度，实现适应环境变化对光源瞬时调功的功能要求。

其中所述探测器15均包括照度探测功能。

下面根据一个具体的实施例进行说明：

无线组网节点模块14由一控制单元1、一编解码单元2、一无线收发单元3、一收发天线5、总线通讯单元4组成。

一控制单元1，主要完成探测器15输出信号的模数转换，以及信号的时域和频域分析。主要包括如下工作：

1）、实时采样计算背景能量，乘以加权系数K作为背景自适应阈值；

2）、当实时采样值大于自适应阈值时，系统进入预警状态。

3）、进入预警状态后，系统进行FFT运算，得出实时的多普勒信号频谱，再减去预先存储的背景频谱，获得差频谱，再和系统预置的典型参考频谱的对应频率的强度进行比较，从而确定探测区域是否存在人员或者车辆。

4）、通过确定具有最大强度的频率，采用向下积分（低于最大强度的频率）和向上积分（低于最大强度的频率），可以辨别人体整体运动和手脚运动，从而实现准静态的人员运动，提高系统探测的可靠性和实用性。

5）、结合系统预置的节能控制方法，决定是否对编组内照明装置下达新的控制指令。

一编解码单元2，主要完成对控制单元输出的控制命令的封装与编码，数据封包格式见图3-数据封包及编解码。

帧头：1-4字节

地址：2字节或4字节

数据长度：最大256字节

发送状态时加入2字节CRC校验码

为提高无线通讯的可靠性以及抗干扰能力数据采用曼切斯特编码，亦可采用种子数加XOR方式加密。

一无线收发单元3与一收发天线5共同完成一编解码单元2数据的射频收发，射频电路工作在国际通用ISM 频段，采用GFSK 调制，工作频段为2.4GHZ‐2.483GHZ，天线优先采用PCB天线，最高调制速率可达500KBPS。电路详见图4。

总线通讯单元4，主要完成无线组网节点模块与上位机的实时通讯，既要接受上位机运行参数的设定、控制方法的修改，同时还要上报受控灯具工作状态和工作时长，通讯协议优先采用Modbus或Lonworks协议。 

照明装置16由另一无线收发天线12、另一无线收发单元6、另一编解码单元7、另一控制单元8、调光执行单元9、调光驱动单元10、光源11构成。详见图3。

另一无线收发天线12与另一无线收发单元6，作为一无线收发单元3与一收发天线5的slave端，主要完成一无线收发单元3的数据接收和发送，射频电路工作在国际通用ISM 频段，采用GFSK 调制，工作频段为2.4GHZ‐2.483GHZ，天线优先采用PCB天线，最高调制速率可达500KBPS。电路详见图4。

另一编解码单元7，主要完成另一无线收发单元6接收的数据的解码工作，同时对应答信息进行编码，数据封包及编解码方式同一编解码单元2

控制单元8、主要完成对另一编解码单元7接收的数据的解析工作，数据解析后生成相关控制指令，并依据控制指令，指挥调光执行单元9执行相关的控制指令。

调光驱动单元10为具有调光功能的恒流电源。

光源11优先选用LED半导体光源。

Claims (5)

1.一种通过数字无线射频传感网络组网的照明系统，该系统由探测器、无线组网节点模块、照明装置组成，其特征在于所述一个无线组网节点模块（14）通过数字无线射频传感网络连接至少6个照明装置（16）；所述探测器（15）输出探测信号给无线组网节点模块（14）；所述无线组网节点模块（14）由一控制单元、一编解码单元、一无线收发单元、一收发天线、总线通讯单元组成，所述控制单元（1）与探测器（15）输出连接，所述控制单元（1）分别与一编解码单元（2）和总线通讯单元（4）连接，一编解码单元（2）与一无线收发单元（3）连接，所述一无线收发单元（3）与一收发天线（5）连接；所述照明装置（16）由另一无线收发天线、另一无线收发单元、另一编解码单元、另一控制单元、调光执行单元、调光驱动单元、光源组成，所述另一无线收发单元（6）与另一收发天线（12）连接；另一无线收发单元（6）与另一编解码单元（7）连接；另一编解码单元（7）与另一控制单元（8）连接，另一控制单元（8）与调光执行单元（9）连接，调光执行单元（9）与调光驱动单元（10）连接，调光驱动单元（10）与光源（11）连接，所述探测器（15）为微波探测和红外探测或超声波探测。

2.根据权利要求1所述的数字无线射频传感网络组网的照明系统，其特征在于所述无线收发单元射频电路的工作频段为2.4‐2.483GHZ，天线为PCB天线。

3.根据权利要求1所述的数字无线射频传感网络组网的照明系统，其特征在于所述调光驱动单元为恒流电源。

4. 根据权利要求1所述的数字无线射频传感网络组网的照明系统，其特征在于所述光源为LED半导体光源。

5. 根据权利要求1所述的数字无线射频传感网络组网的照明系统，其特征在于所述编解码单元的数据采用曼切斯特编码或种子数加XOR方式加密。