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LED智能照明控制系统的研究与设计

刘蕴  
【摘要】:LED光源作为一种高效、低功耗的光源,得到广泛的应用及推广。与智能控制技术、网络技术相结合的LED智能照明成为发展的必然趋势。针对目前照明系统存在效率低、照明方式单一、可扩展性差等一系列问题,本文根据LED光源的特点,结合计算机技术、无线通信技术、自动控制技术开发了一套分布式LED智能照明控制系统。区域内以ZigBee无线通信组网,区域之间以RS-485总线组网与监控中心进行通信。通过ZigBee与RS-485总线相结合的通信控制网络,与监控中心组成完整的分布式LED智能照明控制系统。 本文首先介绍了LED智能照明控制系统研究的目的及意义,国内外智能照明发展现状,并对总线式、电力线路载波式及无线通信方式的LED智能照明控制系统优缺点比较分析,设计了系统总体结构并确定了系统方案,最后完成了系统的软硬件设计。 系统包括LED灯具终端节点、协调器及监控中心三部分。LED灯具终端节点集LED驱动、信息采集、控制和通信为一体,LED灯具终端节点包含LED驱动和灯光控制电路,主要负责LED恒流驱动、LED温度、照度、红外信息的采集,对LED灯具实现多种照明模式的控制、过温保护控制、故障检测,并将相关信息通过ZigBee网络上传到协调器。协调器主要负责网络的组建与维护,根据监控中心发送的控制命令,控制终端节点的照明模式,并获取终端节点的照度、照明模式、工作状态、通信状态、故障相关信息。监控中心主要负责数据的接收、存储和分析,发送控制命令对终端节点进行远程控制。 系统硬件以TI公司内嵌增强型8051内核并集成了ZigBee射频收发模块的CC2530F256为控制核心,根据系统功能需求,完成了硬件电路的设计。LED灯具终端节点硬件包括电源电路、外围电路、LED恒流驱动电路、温度、照度、红外信息采集电路等。协调器硬件包括电源电路、外围电路、RS-485通信电路、存储器电路及实时时钟电路。 系统软件采用模块化软件结构设计,在研究基于Z-Stack协议栈的操作系统抽象层的基础上,在OSAL抽象层完成了应用程序的开发。根据系统的功能需求对终端节点和协调器的任务进行了划分,对协调器的初始化、设备启动、组网和终端节点的初始化、设备启动及入网进行了重点研究,实现了系统要求的功能。 监控中心的软件采用Visual Basic6.0高级程序语言开发,后台数据库采用Access2007,系统具备用户管理、监测管理、控制管理、数据库管理、报表打印等功能。实现区域照明模式及各种参数的设置,监控各个LED灯具的工作状态、报告灯具的故障信息等。 系统的测试结果表明,LED灯具终端节点运行稳定可靠,系统组网方式灵活、可扩展性强、现场安装方便,系统完成了实用的多种照明模式远程控制,节能效果明显,对LED照明应用具有一定的推广及应用价值。


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