專利名稱：基于ZigBee傳感網(wǎng)的節(jié)能型室內(nèi)照明無線智能控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明控制系統(tǒng)及控制方法，更具體的說，涉及一 種基于ZigBee傳感網(wǎng)的節(jié)能型室內(nèi)照明無線智能控制系統(tǒng)及控制方 法。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)室內(nèi)照明系統(tǒng)很難滿足人們對舒適性和節(jié)能的需求， 主要存在以下缺陷
a)管理落后。傳統(tǒng)室內(nèi)照明系統(tǒng)是人為化的管理，采用手動開關(guān)，
必須一路一路地開或關(guān)；
(2) 能源浪費。現(xiàn)代家居與辦公環(huán)境中，照明燈具量使用越來越多， 人為造成照明能源浪費的現(xiàn)象仍然非常嚴重，無論房間有人還是無 人，經(jīng)常是"長明燈"，造成大量能源浪費；
(3) 舒適性差。傳統(tǒng)控制方式單一，只有開和關(guān)二種狀態(tài)，往往造 成不是太亮就是太暗的情況，不能根據(jù)實際需要來調(diào)整照明強度；
(4) 布線復雜。為了增加控制的方式，經(jīng)常要布置雙控電路系統(tǒng)， 甚至是安裝多點控制開關(guān)，這樣開關(guān)之間的電纜連線增多，使線路安 裝變得非常復雜，工程施工難度大大增加；
(5)燈具壽命短。燈具損壞的致命原因是電網(wǎng)過電壓，只要能控制 過電壓就可以延長燈具的壽命。傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)采用直開直關(guān)的方 式，不能控制電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓，使燈絲難免受到熱沖擊，燈 具壽命將會縮短。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，在許多應用領(lǐng)域，無線通信技術(shù)逐漸取代 有線通信手段。比如在短距離無線控制、監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，通
用的技術(shù)有IEEE802. 11、藍牙、HomeRF等。它們有各自的優(yōu)勢，但 仍然存在功耗大、組網(wǎng)能力差等劣勢。為了彌補上述協(xié)議的不足， ZigBee聯(lián)盟于2004年12月中旬推出基于IEEE 802. 15. 4的ZigBee 協(xié)議棧。ZigBee無線通信技術(shù)不僅具有低成本、低功耗、低速率、 低復雜度的特點，而且具有可靠性高、組網(wǎng)簡單、靈活的優(yōu)勢?，F(xiàn)在 ZigBee無線通信技術(shù)的成熟為智能照明控制提供了一個良好的技術(shù) 基礎和應用環(huán)境，也為智能照明控制指明了一個發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是基于ZigBee無線通信技術(shù)開發(fā) 出一種節(jié)能型室內(nèi)照明無線智能控制系統(tǒng)及控制方法，有效克服了傳 統(tǒng)室內(nèi)照明系統(tǒng)存在的缺陷。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種基于ZigBee傳感網(wǎng)的節(jié)能型室內(nèi)照明無線智能控制系統(tǒng)， 其特征在它由分布在樓宇中的多個無線網(wǎng)絡節(jié)點組成的ZigBee通信 網(wǎng)絡和PC機構(gòu)成，其中這些網(wǎng)絡節(jié)點包括協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點 以及終端節(jié)點，協(xié)調(diào)器節(jié)點與PC機相連構(gòu)成系統(tǒng)中的照明控制中心， 唯一的協(xié)調(diào)器節(jié)點和所有對應于樓宇中每一個房間的路由節(jié)點組成 二級網(wǎng)絡，對應于每一個房間的路由節(jié)點和該房間內(nèi)的終端節(jié)點構(gòu)成 控制每個房間照明模式的照明子系統(tǒng)，照明控制中心控制照明子系統(tǒng) 各節(jié)點的狀態(tài)及預設房間內(nèi)的照明模式，照明子系統(tǒng)根據(jù)采集的環(huán)境 信息，自主控制當前房間內(nèi)的照明模式。
所述的照明子系統(tǒng)具體還包括 (A)由安裝在房間入口處的兩個載有紅外傳感器的終端節(jié)點組成的 人員進出檢測模塊，用于采集人員進出房間的信息；(B) 至少由兩個載有光敏傳感器的終端節(jié)點組成的光線強度檢測模 塊，其中有一個光敏傳感器置于室內(nèi)，有一個光敏傳感器置于室外，
用于采集光線強度信息；
(C) 由安裝在定位節(jié)點的若干載有紅外傳感器的終端節(jié)點組成的人 員位置檢測模塊，用于檢測房間內(nèi)人員位置及移動信息；
(D) 由載有燈控元件的終端節(jié)點組成的燈控模塊，用于控制照明燈 開關(guān)和亮度。
所述的協(xié)調(diào)器節(jié)點包括用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的收發(fā)器，用于運行 ZigBee協(xié)議棧的處理器，用于和PC機交互的RS232接口，協(xié)調(diào)器節(jié) 點與PC機通過RS232總線連接，PC機顯示界面上展現(xiàn)整個ZigBee 傳感器網(wǎng)絡中各節(jié)點的拓撲圖，以及顯示各節(jié)點的狀態(tài)。
所述的路由節(jié)點包括用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的收發(fā)器，用于運行 ZigBee協(xié)議棧的處理器，主要負責與所對應房間內(nèi)的終端節(jié)點進行 交互，綜合處理各終端節(jié)點采集到的環(huán)境信息。
所述的終端節(jié)點包括用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的收發(fā)器，用于運行 ZigBee協(xié)議棧的處理器，用于采集數(shù)據(jù)的傳感器或控制照明燈開關(guān) 和亮度的燈控元件。
一種基于ZigBee傳感網(wǎng)的節(jié)能型室內(nèi)照明無線智能控制方法， 它包括以下步驟
(A) 分布在樓宇中的協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點以及終端節(jié)點組成ZigBee 通信網(wǎng)絡，設置在樓宇中對應于每一個房間的路由節(jié)點和該房間內(nèi)的 終端節(jié)點構(gòu)成控制每個房間照明模式的照明子系統(tǒng)，唯一的協(xié)調(diào)器節(jié) 點和所有路由節(jié)點組成二級網(wǎng)絡，協(xié)調(diào)器節(jié)點與PC機相連構(gòu)成系統(tǒng) 中的照明控制中心；
(B) 每一個房間內(nèi)的終端節(jié)點將自身地址及工作狀態(tài)信息發(fā)送至對 應的路由節(jié)點，再由該路由節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)給協(xié)調(diào)器節(jié)點，所有的路由節(jié)點將自身地址及工作狀態(tài)信息發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點，協(xié)調(diào)器節(jié)點將接收到 的信息發(fā)送至PC機，PC機顯示各節(jié)點的狀態(tài)；
(C) 當PC機顯示某一終端節(jié)點工作不正常時，PC機發(fā)送命令給對
應的路由節(jié)點使用預設的照明模式，當PC機顯示終端節(jié)點工作正常
時，終端節(jié)點采集房間的環(huán)境信息，然后發(fā)送到該房間對應的路由節(jié)
點；
(D) 路由節(jié)點將采集的環(huán)境信息與預先設置的基值進行比較，確定當 前房間應設置的照明模式，并通過載有燈控元件的終端節(jié)點控制照明 燈的開關(guān)和亮度。
其中步驟(C)進一步包括
(CI)在房間入口安裝兩個載有紅外傳感器的終端節(jié)點，采集人員進 出房間的信息； '
(C2)設置至少兩個載有光敏傳感器的終端節(jié)點，其中有一個光敏傳 感器置于室內(nèi)，有一個光敏傳感器置于室外，采集外界光線強度信息;
(C3)根據(jù)人員在房間的位置安裝若干載有紅外傳感器的終端節(jié)點， 采集人員位置及移動的信息。 其中步驟(D)進一步包括
(Dl)路由節(jié)點根據(jù)采集的人員進出房間信息，統(tǒng)計出房間內(nèi)的人數(shù)， 若房間內(nèi)的人數(shù)為0時，照明模式為所有室內(nèi)燈均不打開；
(D2)若房間內(nèi)的人數(shù)大于O時，路由節(jié)點根據(jù)采集的外界光線強度 信息計算當前光線強度級別，若光線強度級別為亮，照明模式為所有 室內(nèi)燈均不打開；
(D3)若光線強度級別為陰暗或黑時，路由節(jié)點根據(jù)采集的人數(shù)和人 員位置及移動信息，設置靠近人的燈較亮、遠離人的燈較暗或關(guān)掉的 照明模式。
其中步驟(C2)進一步包括(C21)位于室內(nèi)的一個光敏傳感器設置在窗簾拉上時可以遮擋的地
方，白天拉上窗簾后可感測黑暗的結(jié)果； 其中步驟(D2)進一步包括 (D21)路由器節(jié)點總是根據(jù)采集的較暗的光線值來計算當前光線強 度級別。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的效果和優(yōu)點
(1) 減少人為能源浪費:現(xiàn)代多數(shù)辦公大樓中，人為造成照明能源浪 費的現(xiàn)象仍然非常嚴重，無論房間是否有人，經(jīng)常燈火通明。本發(fā)明 利用紅外探測功能可以自動關(guān)閉無人房間的照明燈，減少人為能量浪 費，達到節(jié)能目的。
(2) 自動調(diào)光，充分利用自然光本發(fā)明中的光敏傳感器通過測定 工作環(huán)境的照度，與設定值比較來控制燈具亮度調(diào)節(jié)開關(guān)。當室外光 較強時，室內(nèi)照度自動調(diào)暗，室外光較弱時，室內(nèi)照度則自動調(diào)亮， 使室內(nèi)的照度始終保持在恒定值附近，從而能夠充分利用自然光實現(xiàn) 節(jié)能的目的，也可提供一個不受季節(jié)與外部氣候環(huán)境影響的相對穩(wěn)定 的視覺環(huán)境。
(3) 自動調(diào)光，保持照度的一致性 一般照明設計師對新建的建筑 物進行設計時，均會考慮到隨著時間的推移，燈具的效率和房間墻面 反射率會不斷衰減。因此，其初始照度均設置得較高，這種設計不僅 造成建筑物使用期的照度不一致，而且由于照度偏高設計造成不必要 的能源浪費。采用本發(fā)明后，可以智能調(diào)光，系統(tǒng)將會按照預先設置 的標準亮度使照明區(qū)域保持恒定的照度，而不受燈具效率降低和墻面 反射率衰減的影響，這也是本發(fā)明可節(jié)約能源原因之一。
(4) 創(chuàng)造舒適環(huán)境，提高工作效率:本發(fā)明可以根據(jù)不同場景需要， 自動調(diào)整室內(nèi)多種燈光強度，使環(huán)境光線更為舒適，有利于提高生活 品質(zhì)和改善工作效率。(5) 延長燈具壽命燈具損壞的致命原因是電網(wǎng)過電壓，只要能控
制過電壓就可以延長燈具的壽命。本發(fā)明采用軟啟動的方式，能控制 電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓，使燈絲免受熱沖擊，燈具壽命得到延長。
本發(fā)明通常能使燈具壽命延長2 4倍，不僅節(jié)省大量燈具，而且大 大減少更換燈具的工作量，有效地降低了照明系統(tǒng)的運行費用，對于 大量使用燈具和安裝困難的區(qū)域具有特殊的意義。
(6) 提高管理水平，減少維護費用本發(fā)明將普通照明人為的開與 關(guān)轉(zhuǎn)換成了智能化管理。如果應用到大樓的管理，既能在降低運行費 用中得到經(jīng)濟回報，還能省去常規(guī)照明所需的大部分配電控制設備， 大大簡化和節(jié)省穿管布線工作量，大大減少大樓的運行維護費用。
綜上所述，采用本發(fā)明帶來的好處主要表現(xiàn)在照明控制智能化，
確保照度一致性，場景變換靈活，產(chǎn)生可觀的節(jié)能效果，延長燈具壽 命，提高管理水平，減少維護費用，改善環(huán)境舒適度，有利于提高工 作效率等。因此，本發(fā)明具備良好的發(fā)展前景，將產(chǎn)生巨大的社會價 值和經(jīng)濟價值，不僅可以大大降低能耗，減少人為能源浪費，實現(xiàn)更 加節(jié)能舒適的室內(nèi)環(huán)境，而且也將為建設節(jié)約型社會做出重要貢獻。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)網(wǎng)絡層次圖。
圖2是本發(fā)明單個房間照明控制子系統(tǒng)的網(wǎng)絡模型圖。 圖3是系統(tǒng)控制總流程圖。 圖4是路由節(jié)點控制邏輯示意圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)網(wǎng)絡層次圖，本發(fā)明構(gòu)造一種基于ZigBee 傳感網(wǎng)的節(jié)能型室內(nèi)照明無線智能控制系統(tǒng)，它由分布在樓宇中的多 個無線網(wǎng)絡節(jié)點組成的ZigBee通信網(wǎng)絡和PC機構(gòu)成，這些節(jié)點包括 協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點以及終端節(jié)點，其中所有的路由節(jié)點與協(xié)調(diào)器節(jié)點稱為主節(jié)點，終端節(jié)點稱為從節(jié)點，由一個路由節(jié)點和其對應房 間內(nèi)的所有從節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡稱為星形網(wǎng)絡，協(xié)調(diào)器節(jié)點與PC機相 連并一起構(gòu)成本系統(tǒng)中的基站節(jié)點，基站節(jié)點也就為照明控制中心， 照明控制中心一方面可以向網(wǎng)絡中的其它節(jié)點發(fā)送命令，預設對應房 間的照明模式，另一方面還可以通過接收各節(jié)點的反饋信息，展現(xiàn)整 個網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)圖，唯一的協(xié)調(diào)器節(jié)點和樓宇中所有對應于每一個 房間的路由節(jié)點組成二級網(wǎng)絡，對應于每一個房間的路由節(jié)點和該房 間內(nèi)的終端節(jié)點構(gòu)成控制每個房間照明模式的照明子系統(tǒng)。
照明子系統(tǒng)具體還包括(A)由安裝在房間入口處的兩個載有 紅外傳感器的終端節(jié)點組成的人員進出檢測模塊，用于采集人員進出
房間的信息；(B)至少由兩個載有光敏傳感器的終端節(jié)點組成的光 線強度檢測模塊，其中有一個光敏傳感器置于室內(nèi)，有一個光敏傳感 器置于室外，用于采集光線強度信息；(C)由安裝在定位節(jié)點的若 干載有紅外傳感器的終端節(jié)點組成的人員位置檢測模塊，用于檢測房 間內(nèi)人員位置及移動信息；(D)由載有燈控元件的終端節(jié)點組成的 燈控模塊，用于控制照明燈開關(guān)和亮度。
協(xié)調(diào)器節(jié)點在硬件方面主要包括用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的收發(fā) 器，用于運行ZigBee協(xié)議棧的處理器，還可以包括用于和PC機交互 的RS232接口，協(xié)調(diào)器節(jié)點與PC機可通過RS232總線連接，也可通 過無線通協(xié)議無線連接，在PC機顯示界面上展現(xiàn)整個ZigBee傳感器 網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)圖、預設房間內(nèi)的照明模式以及顯示各節(jié)點的"健康" 狀態(tài)，如是否處于欠壓狀態(tài)。
路由節(jié)點在硬件方面主要包括用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的收發(fā)器， 用于運行ZigBee協(xié)議棧的處理器，路由節(jié)點主要負責轉(zhuǎn)發(fā)相鄰節(jié)點 的信息，以及與所對應房間內(nèi)的其它終端節(jié)點進行交互，通過綜合終 端節(jié)點采集到的環(huán)境信息來設置當前房間內(nèi)的照明模式。另外，路由節(jié)點還可以接收、轉(zhuǎn)發(fā)PC機終端發(fā)送的信息，設置用戶需求的照明 模式。
終端節(jié)點在硬件方面主要包括用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的收發(fā)器，
用于運行ZigBee協(xié)議棧的處理器，用于采集數(shù)據(jù)的傳感器(紅外傳
感器和光敏傳感器)或控制照明燈開關(guān)和亮度的燈控元件，該燈控元 件可以是控制照明燈開關(guān)的可控硅電路，和控制照明燈亮暗及亮度的 電壓輸出端口。
協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點以及終端節(jié)點還包括所需的6到9伏的電 源，協(xié)調(diào)器節(jié)點和路由節(jié)點可用交流電源，終端節(jié)點可用直流電源。 終端節(jié)點采用電池供電，節(jié)點在無數(shù)據(jù)處理時進入休眠狀態(tài)， 一節(jié)普 通電池可工作半年到二年之久，節(jié)能效果十分明顯，各節(jié)點只有約半 個手掌大小，安裝方便、簡單。
參見圖3，每一個房間內(nèi)的終端節(jié)點將自身地址及工作狀態(tài)信息 通過ZigBee無線通信協(xié)議發(fā)送至對應的路由節(jié)點，再由該路由節(jié)點 通過ZigBee無線通信協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)給協(xié)調(diào)器節(jié)點，所有的路由節(jié)點將自 身地址及工作狀態(tài)信息通過ZigBee無線通信協(xié)議發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié) 點，協(xié)調(diào)器節(jié)點將接收到的信息通過RS232總線或無線通信協(xié)議fe送 至PC機，PC機顯示各節(jié)點的狀態(tài)；當PC機顯示某一終端節(jié)點工作 不正常時，無法準確采集外界環(huán)境信息時，PC機發(fā)送命令給對應的 路由節(jié)點使用預設的照明模式，當PC機顯示終端節(jié)點工作正常時， 終端節(jié)點采集房間的環(huán)境信息，然后發(fā)送到該房間對應的路由節(jié)點； 路由節(jié)點將采集的環(huán)境信息與預先設置的基值進行比較,確定當前房 間應設置的照明模式，并通過載有燈控元件的終端節(jié)點控制照明燈的 開關(guān)和亮度。
圖2是本發(fā)明單個房間照明控制子系統(tǒng)的網(wǎng)絡模型圖，安裝在房 間入口處的兩個載有紅外傳感器的終端節(jié)點I 、 II (紅外終端節(jié)點)用來探測人員的進出，可以根據(jù)紅外傳感器感測信號，進而產(chǎn)生中斷 的順序來判斷人員是進入房間還是走出房間，并將探測信號及時發(fā)送
給O號路由節(jié)點，載有光敏傳感器的終端節(jié)點A、 B (光敏終端節(jié)點)
用于采集當前的光線強度值， 一個安裝在室內(nèi)， 一個安裝在室外，設 置燈的亮暗由采集到的較大的光線值(即較暗的光線值)來決定，另 外，安裝在室內(nèi)的位置最好是當窗簾拉上時，可以遮擋住的地方，這 樣做的目的是可以使白天拉上窗簾后，室內(nèi)光敏傳感器能感測出黑暗
的結(jié)果，這兩個節(jié)點會定期向本房間對應的o號路由節(jié)點發(fā)送新采集
到的光線強度值，載有紅外傳感器的5、 6、 7、 8號終端節(jié)點(紅外 終端節(jié)點)均為定位節(jié)點，用來探測房間內(nèi)人的位置，終端節(jié)點X、 Y、 Z為燈控終端節(jié)點，用于控制照明燈，其中X控制室內(nèi)四盞下照 明燈，Y控制臺燈，Z控制兩盞壁燈。
圖4是路由節(jié)點控制邏輯示意圖，0號路由節(jié)點根據(jù)采集的人員 進出房間信息，統(tǒng)計出房間內(nèi)的人數(shù)，若房間內(nèi)的人數(shù)為O時，設為 所有室內(nèi)燈均不打開的照明模式O;若房間內(nèi)的人數(shù)為l人時，0號 路由節(jié)點根據(jù)采集的外界光線強度信息計算當前光線強度級別，路由 節(jié)點總是根據(jù)采集的較暗的光線值來計算當前光線強度級別，若光線 強度級別為亮，設為所有室內(nèi)燈均不打開照明模式O;若光線強度級 別為黑時，O號路由節(jié)點根據(jù)采集的人員位置及移動信息，設置靠近 人的燈較亮、遠離人的燈較暗或關(guān)掉的不同的照明模式，當人員位于
5、 6、 7號終端節(jié)點時，設照明模式3:表示全亮兩壁燈靠門的兩盞 下照燈，靠窗的兩盞下照燈亮60%，關(guān)臺燈；當人員位于8號終端節(jié)
點時，設照明模式2:表示全亮臺燈及靠窗的兩盞下照燈，靠門的兩 盞下照燈亮60% ，關(guān)兩壁燈；人員位于其它位置時，設照明模式l: 表示全亮室頂四盞下照燈；若光線強度級別為暗時，當人員位于5、
6、 7號終端節(jié)點時，設照明模式4表示兩壁燈亮80%靠門的兩盞下照燈亮60%，關(guān)其余燈；當人員位于8號終端節(jié)時，設照明模式6: 表示臺燈亮80%，靠窗的兩盞下照燈亮60%，關(guān)其余燈；當人員在其 它位置時，設照明模式5:表示四盞下照燈開啟80%亮度；當室內(nèi)人數(shù)大于l，光線強度級別為暗時，人員位于5、 6、 7號 終端節(jié)點時，設照明模式7:表示兩壁燈亮80%，靠門的兩盞下照燈 亮80%，靠窗的兩盞下照燈亮60%，關(guān)其余燈；當人員位于5、 6、 7、8號終端節(jié)點時，設照明模式8:表示所有室內(nèi)燈以80%亮度打開； 人員位于其它位置時，設照明模式5:表示四盞下照燈開啟80%;當室內(nèi)人數(shù)大于l，光線強度級別為黑時，人員位于5、 6、 7號終端節(jié)點時，設照明模式9:表示兩壁燈全亮，靠門的兩盞下照全燈亮，靠窗的兩盞下照燈亮80%，關(guān)其余燈；當人員位于5、 6、 7、 8號終端節(jié)點時，設照明模式10:表示所有室內(nèi)燈以全亮方式打開， 人員位于其它位置時，設照明模式l:表示全亮室頂四盞下照燈。整個網(wǎng)絡初始化成功后，系統(tǒng)開始工作于全自動狀態(tài)。首先，照 明控制中心顯示整個網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)圖，顯示各個節(jié)點的"健康"狀 態(tài)，當房間內(nèi)采集外界環(huán)境信息的終端節(jié)點工作正常時， 一分鐘后轉(zhuǎn) 為該房間子系統(tǒng)自主控制，否則固定使用預設的照明模式。當網(wǎng)絡中 某個節(jié)點的工作電壓下降到接近正常工作最低電壓時，會主動向照明 控制中心反饋信息，表明該節(jié)點需要更換電池，照明控制中心收到反 饋信息后，將該節(jié)點顯示為欠壓狀態(tài)。
權(quán)利要求
1、一種基于ZigBee傳感網(wǎng)的節(jié)能型室內(nèi)照明無線智能控制系統(tǒng)，其特征在它由分布在樓宇中的多個無線網(wǎng)絡節(jié)點組成的ZigBee通信網(wǎng)絡和PC機構(gòu)成，其中這些網(wǎng)絡節(jié)點包括協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點以及終端節(jié)點，協(xié)調(diào)器節(jié)點與PC機相連構(gòu)成系統(tǒng)中的照明控制中心，唯一的協(xié)調(diào)器節(jié)點和所有對應于樓宇中每一個房間的路由節(jié)點組成二級網(wǎng)絡，對應于每一個房間的路由節(jié)點和該房間內(nèi)的終端節(jié)點構(gòu)成控制每個房間照明模式的照明子系統(tǒng)，照明控制中心控制照明子系統(tǒng)各節(jié)點的狀態(tài)及預設房間內(nèi)的照明模式，照明子系統(tǒng)根據(jù)采集的環(huán)境信息，自主控制當前房間內(nèi)的照明模式。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee傳感網(wǎng)的節(jié)能型室內(nèi)照明無線 智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述的照明子系統(tǒng)具體還包括(A) 由安裝在房間入口處的兩個載有紅外傳感器的終端節(jié)點組成的 人員進出檢測模塊，用于采集人員進出房間的信息；(B) 至少由兩個載有光敏傳感器的終端節(jié)點組成的光線強度檢測模 塊，其中有一個光敏傳感器置于室內(nèi)，有一個光敏傳感器置于室外， 用于采集光線強度信息；(C) 由安裝在定位節(jié)點的若干載有紅外傳感器的終端節(jié)點組成的人 員位置檢測模塊，用于檢測房間內(nèi)人員位置及移動信息；(D) 由載有燈控元件的終端節(jié)點組成的燈控模塊，用于控制照明燈 開關(guān)和亮度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于ZigBee傳感網(wǎng)的節(jié)能型室內(nèi)照明 無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述的協(xié)調(diào)器節(jié)點包括用于發(fā)送和 接收數(shù)據(jù)的收發(fā)器，用于運行ZigBee協(xié)議棧的處理器，用于和PC機 交互的RS232接口，協(xié)調(diào)器節(jié)點與PC機通過RS232總線連接，PC機顯示界面上展現(xiàn)整個ZigBee傳感器網(wǎng)絡中各節(jié)點的拓撲圖，以及 顯示各節(jié)點的狀態(tài)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于ZigBee傳感網(wǎng)的節(jié)能型室內(nèi)照明 無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述的路由節(jié)點包括用于發(fā)送和接 收數(shù)據(jù)的收發(fā)器，用于運行ZigBee協(xié)議棧的處理器，主要負責與所 對應房間內(nèi)的終端節(jié)點進行交互，綜合處理各終端節(jié)點采集到的環(huán)境"f曰息。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于ZigBee傳感網(wǎng)的節(jié)能型室內(nèi)照明 無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述的終端節(jié)點包括用于發(fā)送和接 收數(shù)據(jù)的收發(fā)器，用于運行ZigBee協(xié)議棧的處理器，用于采集數(shù)據(jù) 的傳感器或控制照明燈開關(guān)和亮度的燈控元件。
6、 一種基于ZigBee傳感網(wǎng)的節(jié)能型室內(nèi)照明無線智能控制方法，其特征在于它包括以下步驟(A) 分布在樓宇中的協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點以及終端節(jié)點組成ZigBee通信網(wǎng)絡，設置在樓宇中對應于每一個房間的路由節(jié)點和該房間內(nèi)的 終端節(jié)點構(gòu)成控制每個房間照明模式的照明子系統(tǒng)，唯一的協(xié)調(diào)器節(jié) 點和所有路由節(jié)點組成二級網(wǎng)絡，協(xié)調(diào)器節(jié)點與PC機相連構(gòu)成系統(tǒng) 中的照明控制中心；(B) 每一個房間內(nèi)的終端節(jié)點將自身地址及工作狀態(tài)信息發(fā)送至對 應的路由節(jié)點，再由該路由節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)給協(xié)調(diào)器節(jié)點，所有的路由節(jié)點 將自身地址及工作狀態(tài)信息發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點，協(xié)調(diào)器節(jié)點將接收到 的信息發(fā)送至PC機，PC機顯示各節(jié)點的狀態(tài)；(C) 當PC機顯示某一終端節(jié)點工作不正常時，PC機發(fā)送命令給對 應的路由節(jié)點使用預設的照明模式，當PC機顯示終端節(jié)點工作正常 時，終端節(jié)點采集房間的環(huán)境信息，然后發(fā)送到該房間對應的路由節(jié)點；(D)路由節(jié)點將采集的環(huán)境信息與預先設置的基值進行比較，確定當 前房間應設置的照明模式，并通過載有燈控元件的終端節(jié)點控制照明 燈的開關(guān)和亮度。
7、 如權(quán)利要求6所述的節(jié)能型室內(nèi)照明無線智能控制方法，其特征 在于，其中步驟(C)進一步包括(Cl)在房間入口安裝兩個載有紅外傳感器的終端節(jié)點，采集人員進 出房間的信息；(C2)設置至少兩個載有光敏傳感器的終端節(jié)點，其中有一個光敏傳 感器置于室內(nèi)，有一個光敏傳感器置于室外，采集外界光線強度信息；(C3)根據(jù)人員在房間的位置安裝若干載有紅外傳感器的終端節(jié)點， 采集人員位置及移動的信息。
8、 如權(quán)利要求6或7所述的節(jié)能型室內(nèi)照明無線智能控制方法，其 特征在于，其中步驟(D)進一步包括(Dl)路由節(jié)點根據(jù)采集的人員進出房間信息，統(tǒng)計出房間內(nèi)的人數(shù)， 若房間內(nèi)的人數(shù)為0時，照明模式為所有室內(nèi)燈均不打開；(D2)若房間內(nèi)的人數(shù)大于0時，路由節(jié)點根據(jù)采集的外界光線強度 信息計算當前光線強度級別，若光線強度級別為亮，照明模式為所有 室內(nèi)燈均不打開；(D3)若光線強度級別為陰暗或黑時，路由節(jié)點根據(jù)采集的人數(shù)和人 員位置及移動信息，設置靠近人的燈較亮、遠離人的燈較暗或關(guān)掉的 照明模式。
9、 如權(quán)利要求7所述的節(jié)能型室內(nèi)照明無線智能控制方法，其特征 在于，其中步驟(C2)進一步包括(C21)位于室內(nèi)的一個光敏傳感器設置在窗簾拉上時可以遮擋的地方，白天拉上窗簾后可感測黑暗的結(jié)果。
10、如權(quán)利要求8所述的節(jié)能型室內(nèi)照明無線智能控制方法，其特征在于，其中步驟(D2)進一步包括(D21)路由器節(jié)點總是根據(jù)采集的較暗的光線值來計算當前光線強 度級別。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于ZigBee無線通信技術(shù)節(jié)能型室內(nèi)照明無線智能控制系統(tǒng)及控制方法，控制系統(tǒng)由多個無線網(wǎng)絡節(jié)點組成的ZigBee通信網(wǎng)絡和PC機構(gòu)成，無線網(wǎng)絡節(jié)點包括協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點以及終端節(jié)點，協(xié)調(diào)器節(jié)點與PC機相連構(gòu)成照明控制中心，唯一的協(xié)調(diào)器節(jié)點和所有路由節(jié)點組成二級網(wǎng)絡，路由節(jié)點和該房間內(nèi)的終端節(jié)點構(gòu)成控制每個房間照明模式的照明子系統(tǒng)，照明控制中心控制照明子系統(tǒng)各節(jié)點的狀態(tài)及預設照明模式，照明子系統(tǒng)根據(jù)采集的環(huán)境信息，自主控制當前房間內(nèi)的照明模式。本發(fā)明使得照明控制智能化，確保照度一致性，燈具壽命長，方便管理，維護費用低，節(jié)能環(huán)保。
文檔編號H05B37/02GK101282605SQ20081006080
公開日2008年10月8日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者鄭增威 申請人:浙江大學城市學院