CN204559973U - 一种基于Zigbee协议的智能照明控制开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种远程照明控制及传感数据采集设备，具体为一种基于Zigbee协议的智能照明控制开关。包括智能开关和智慧网关，所述的智能开关与智慧网关采用Zigbee无线通信建立连接，若干个智能开关与一智慧网关构成星形通信连接网。智能开关，包括MCU处理器，和与MCU处理器连接的Zigbee无线通信模块，触屏控制模块，开关控制模块，液晶显示器模块，照明提示模块和传感器模块。智能开关利用各种传感器功能，实现对环境的检测，控制对照明系统的开关控制。本实用新型在开关内部集成多种传感器设备，能够实时采集区域内的各项数据，为用户提供全方位的数据支撑服务，功能更加全面。

Description

一种基于Zigbee协议的智能照明控制开关

技术领域

本实用新型涉及一种远程照明控制及传感数据采集设备，尤其涉及一种基于Zigbee通信模块和多功能传感器的智能照明控制开关，具体为一种基于Zigbee协议的智能照明控制开关。

背景技术

随着科技的发展，Zigbee和传感器技术目前广泛应用于各个领域，其技术特点也日趋成熟，使用更加方便和快捷。将其集成于智能照明开关中能够实现用户的各种需求。

目前国内普通的智能开关功能较为单一，局限在声控、红外感应等方面，且仅具备开关控制功能。就通信技术而言，传统智能开关目前在开关内部尚未集成通信模块，各开关之间、开关与终端控制设备之间，无法实现远程的数据交互。同时用户无法实现通过终端或移动APP对开关进行远程控制，在某一区域内的开关使用有线连接的方式统一进行开关控制，当出现故障或紧急情况发生时，区域内所有开关的工作易受其他损坏开关的影响。就传感器技术而言，传统智能开关目前以声控开关、红外开关为主，局限于对电灯的开启与关闭控制。

发明内容

本实用新型的目的是解决目前普通开关功能单一，同时无法实现数据通信的问题，提出了一种基于Zigbee模块和多传感器技术的智能照明控制开关。该智能开关实现照明系统的远程智能控制及环境数据的联合检测，在为用户提供各项服务的同时自动进行照明亮度调节。

本实用新型的设计方案如下：一种基于Zigbee协议的智能照明控制开关，包括智能开关和智慧网关，所述的智能开关与智慧网关采用Zigbee无线通信建立连接，若干个智能开关与一智慧网关构成星形通信连接网。

所述的智能开关，包括MCU处理器，和与MCU处理器连接的Zigbee无线通信模块，触屏控制模块，开关控制模块，液晶显示器模块，照明提示模块和传感器模块。智能开关利用各种传感器功能，实现对环境的检测，控制对照明系统的开关控制。

Zigbee无线通信模块，通过串行总线与MCU处理器连接，实现无线数据传输，支持点对点和点对多点的通信模式。

触屏控制模块，与MCU处理器连接，输入触摸屏操作数据。

开关控制模块，与MCU处理器连接，并由MCU处理器控制开关控制模块的输出状态，实现对外部连接电器、电路的开关控制。

液晶显示器模块，与MCU处理器连接，用于显示控制状态信息。

温湿度传感器，与MCU处理器连接，采集区域内环境温度量和湿度量，并转换为MCU处理器可识别的温度输入信号和湿度输入信号。通过差值对比实现对温湿度变化快慢的检测，同时根据用户需要实时显示当前温湿度。

音量传感器模块，与MCU处理器连接，采集区域内音频数据，并转换为MCU处理器可识别的音频输入信号。当有人经过智能开关附近时，采集其脚步声、说话声、拍手声，通过与门限值对比启动智能开关，控制灯光状态。

光线传感器模块，与MCU处理器连接，采集当前环境内的自然光光照亮度数据，并转换为MCU处理器可识别的光线亮度信号，通过采集当前环境内的自然光光照亮度数据，与分层门限值进行对比，自动调节环境灯光亮度，实现节能。

氧气含量传感器模块，与MCU处理器连接，采集区域内氧气浓度数据，并转换为MCU处理器可识别的空气含氧量信号。本模块采集区域内氧气浓度，实时监测用户生活环境中氧气含量，并在液晶显示器上显示，同时用户可根据该传感器数据自行调节氧气含量控制设备，提高居住环境舒适度。

可燃气体传感器模块，与MCU处理器连接，主要采集区域内可燃气体含量数据，并转换为MCU处理器可识别的可燃气体含量输入信号。本模块主要采集区域内可燃气体，主要包括天然气、一氧化碳、硫化氢等，通过与门限参数的对比实现火灾报警功能。

微波传感器模块，与MCU处理器连接，向检测环境内发射全向微波，通过检测环境内微波量的变化，将检测数据转换为MCU处理器可识别的输入信号，MCU根据信号判断是否存在非法入侵。本模块在夜间用户入睡后或用户离家时启动，向检测环境内发射全向微波，通过环境微波量的改变检测是否存在非法入侵，并实现实时报警。

红外传感器模块，与MCU处理器连接，采集径向区域范围内红外辐射数据，并转换为MCU处理器可识别的红外辐射输入信号，判断区域内是否有人员活动。本模块采集径向区域范围内红外辐射数据，通过与门限值对比实现智能开关开启/关闭功能，进行节能控制。

视频摄像模块，与MCU处理器连接，具备红外与可见光两种视频画面采集功能，采集视频数据。当环境照明亮度降低时自动切换成红外视频功能，同时当用户手动操作智能开关时自动抓拍用户照片并可通过智慧网关上传至公共服务平台，在发生入室盗窃时便于采集罪犯画面信息。

照明提示模块，与MCU处理器连接，设置在智能开关底部，当环境光线传感器数据低于门限值时自动开启，为用户提示开关所在位置，方便用户操作。

本实用新型通过Zigbee无线通信模块，智能开关与智慧网关互联，可将智能开关内各传感器数据实现通信上传远程服务平台，实现智能开关功能的多样性和环境联合检测功能。同时用户控制数据及预设的场景模式可通过智慧网关传输至智能开关，控制对照明系统亮度的调节，完成对开关的远程智能控制。

本实用新型在开关内部集成多种传感器设备，能够实时采集区域内的各项数据，为用户提供全方位的数据支撑服务，功能更加全面。同时，以专网互联及传感器技术的方式实现了与环境内多个智能开关的数据交互及智能控制，实现了对环境照明度、温湿度、气体浓度等多项内容的联合检测，有效的满足了用户对居住环境低碳、环保、节能的要求，同时提高了智能开关的利用率，拓展了智能开关的功能，提升用户对智慧小区的居住舒适度。

附图说明

图1为智能开关与智慧网关的组网示意图。

图2为智能开关结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型作进一步说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例：一种基于Zigbee协议的智能照明控制开关，包括智能开关和智慧网关。如图1所示，智能开关和智慧网关之间通过Zigbee协议建立通信连接，区域内各个智能开关采用星型组网方式布局，智能开关之间、智能开关与智慧网关之间实现全双工通信，通信协议采用Zigbee数据通信协议。使用无线环路数据上传方式，当某一智能开关与智慧网关通信发生故障时，该智能开关所监测的数据可通过其他智能开关上传。智能开关星型拓扑结构网络中使用智慧网关实现整体智能控制及联合检测，所有智能开关直接与智慧网关互联。智能开关可通过智慧网关，与远程服务平台进行通信，如智慧小区公共服务平台、远程手机端、各种报警服务平台等。

一种基于Zigbee协议的智能照明控制开关，其智能开关结构如图2所示。智能开关包括MCU处理器和与MCU处理器连接的Zigbee无线通信模块，触屏控制模块，开关控制模块，液晶显示器模块，照明提示模块和传感器模块。智能开关利用各种传感器功能，实现对环境的检测，控制对照明系统的开关控制，并将智能开关内各传感器数据上传至智慧小区各类综合应用服务平台。同时用户控制数据及预设的场景模式通过智慧网关传输至智能开关，控制对照明系统亮度的调节，完成对开关的远程智能控制。

Zigbee无线通信模块采用基于2.4GHz IEEE802.15.4/Zigbee技术的嵌入式无线数据传输模式，为各个智能开关提供无线数据传输功能，同时提供5路I/O，可实现数字量输入输出、其中有3路I/O可实现模拟量采集、有2路I/O可实现脉冲计数等功能。为满足对环境温度的实时监测和开关控制，智能开关MCU与Zigbee模块间采用串口协议进行互联，以全双工并行的方式实现数据交互，其波特率不低于9.6Kbps。

在智能开关的顶部部署液晶显示器，为用户显示实时监控数据，包括环境温湿度、氧气含量、可燃气体浓度等内容。

照明提示模块设置有提示灯，安装在智能开关最下方，在弱光环境下，自动打开提示灯点亮开光下方部分区域，提示用户智能开关所在位置。

触屏控制模块，采用当前主流的高灵敏度电容触摸屏，触点感应直径不大于9mm，屏幕响应速度为50毫秒，为用户至少提供可以识别单触点的3种基本手势，包括上下滑动、单点触动，本触摸控制模块与MCU处理器采用I2C通信协议。

开关控制模块，连接外设控制电路和电器器件，由MCU处理器发出控制信号，通过开关控制模块驱动，对外部电路和电器进行自动调节和控制。

所述的传感器模块，包括温湿度传感器模块，音量传感器模块，光线传感器模块，氧气含量传感器模块，可燃气体传感器模块，微波传感器模块，红外传感器模块，视频摄像模块。各传感器模块环绕部署于MCU处理器周围，独立与MCU实现互联。

温湿度传感器模块，采集区域内环境温度量和湿度量，通过差值对比实现对温湿度变化快慢的检测，差值对比时差为1分钟，同时根据用户需要实时显示当前温湿度。

音量传感器模块，当有人经过智能开关附近时，采集其脚步声、说话声、拍手声，通过与门限值对比启动智能开关，声音采集覆盖范围不低于5立方米，在节能场所当用户离开感应区域后，灯光自动关闭。

光线传感器模块，本模块功能类似于智能手机亮度自动调节功能，通过采集当前环境内的自然光光照亮度数据，与分层门限值进行对比，自动调节环境亮度实现节能。

氧气含量传感器模块，本模块采集区域内氧气浓度，实时监测用户生活环境中氧气含量，并在液晶显示器上显示，同时上传至智慧小区公共服务平台，用户根据该传感器数据自行调节氧气含量控制设备，提高居住环境舒适度。

可燃气体传感器模块，本模块主要采集区域内可燃气体，主要包括天然气、一氧化碳、硫化氢等，通过与门限参数的对比实现火灾报警功能。

微波传感器模块，本模块在夜间用户入睡后或用户离家时启动，向检测环境内发射全向微波，通过环境微波量的改变检测是否存在非法入侵，并实现实时报警。

红外传感器模块，采集径向区域范围内红外辐射数据，通过与门限值对比实现智能开关开启/关闭功能，径向区域覆盖范围不低于3平方米，在节能场所当用户离开感应区域后，灯光自动关闭。

视频摄像头模块，本模块具备红外与可见光两种视频画面采集功能，当环境照明亮度降低时自动切换成红外视频功能，同时当用户手动操作智能开关时自动抓拍用户照片并上传至智慧小区公共服务平台，在发生入室盗窃时便于采集罪犯画面信息。

本实用新型基于Zigbee通信技术，实现智能开关的无线数据交互功能。在智能开关内部集成多种传感器设备，能够实时采集区域内的各项数据，为用户提供全方位的数据支撑服务，功能更加全面。不仅实现了对照明系统的节能控制，还实现了防盗、报警、检测环境等功能，提供更加智慧节能的家居控制功能。

Claims (1)

1.一种基于Zigbee协议的智能照明控制开关，包括智能开关和智慧网关，其特征在于，智能开关与智慧网关采用Zigbee无线通信建立连接，若干个智能开关与一智慧网关构成星形通信连接网，所述的智能开关，包括MCU处理器，还包括有：

Zigbee无线通信模块，通过串行总线与MCU处理器连接，实现无线数据传输；

触屏控制模块，与MCU处理器连接，输入触摸屏操作数据；

开关控制模块，与MCU处理器连接，并曲MCU处理器控制开关控制模块的输出状态，实现对外部连接电器、电路的开关控制；

液晶显示器模块，与MCU处理器连接，用于显示控制状态信息；

温湿度传感器，与MCU处理器连接，采集区域内环境温度量和湿度量，并转换为MCU处理器可识别的温度输入信号和湿度输入信号；

音量传感器模块，与MCU处理器连接，采集区域内音频数据，并转换为MCU处理器可识别的音频输入信号；

光线传感器模块，与MCU处理器连接，采集当前环境内的自然光光照亮度数据，并转换为MCU处理器可识别的光线亮度信号；

氧气含量传感器模块，与MCU处理器连接，采集区域内氧气浓度数据，并转换为MCU处理器可识别的空气含氧量信号；

可燃气体传感器模块，与MCU处理器连接，主要采集区域内可燃气体含量数据，并转换为MCU处理器可识别的可燃气体含量输入信号，通过与门限参数的对比实现火灾报警功能；

微波传感器模块，与MCU处理器连接，向检测环境内发射全向微波，通过检测环境内微波量的变化，将检测数据转换为MCU处理器可识别的输入信号，MCU根据信号判断是否存在非法入侵；

红外传感器模块，与MCU处理器连接，采集径向区域范围内红外辐射数据，并转换为MCU处理器可识别的红外辐射输入信号，判断区域内是否有人员活动；

视频摄像模块，与MCU处理器连接，具备红外与可见光两种视频画面采集功能，采集视频数据；

照明提示模块，与MCU处理器连接，设置在智能开关底部，当环境光线传感器数据低于门限值时自动开启，为用户提示开关所在位置。