專利名稱：一種基于ZigBee的智能照明燈控制系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ZigBee技術領域，具體是一種基于ZigBee的智能照明燈控制系統(tǒng)及其方法。
背景技術：
目前，如大中型的辦公樓宇、智能家庭的室內照明網(wǎng)絡系統(tǒng)大多數(shù)是采用綜合布線技術的有線網(wǎng)絡，對室內的各類燈光的控制依靠對供電線路的開關進行。若要對燈光網(wǎng)絡進行集中的控制和管理，則由布線所帶來的材料成本和時間開銷將大大增加，不僅施工復雜，靈活性不夠，而且還存在布線混亂，線路老化，維護難度大，影響智能照明的應用，又由于智能照明方面，業(yè)界一直都沒有一個統(tǒng)一的標準，因此也更增加了后期維護的難度。傳統(tǒng)的室內照明系統(tǒng)存在著種種弊端，很難滿足人們對舒適性和節(jié)能的需求。傳統(tǒng)的室內照明的弊端有
1、管理困難大針對大中型的辦公樓宇系統(tǒng)，少則有幾十間房間，多則上百間房間，室內照明系統(tǒng)屬于人為化的管理，無法做到實時監(jiān)控或者無人監(jiān)控，無法獲知各房間內各燈具的亮滅信息和損壞情況，樓層管理人員必須要對辦公樓宇進行巡邏，觀察每個房間的是否有燈還亮著，采用手動開關，一路一路的開閉。2、能源浪費現(xiàn)代家居和辦公環(huán)境中，照明燈具數(shù)量使用越來越多，人們通常在辦公下班或者家居外出的時候，忘記關燈，房間處于沒人狀態(tài)，但“燈火通明”，造成了大量的能源浪費。3、布線問題燈具數(shù)量的增加，要布置多點的控制開關，開關之間的電纜連線隨之增多，使線路的安裝就變得非常復雜，工程施工難度大大增加，而且增加企業(yè)成本，電纜線路長久會老化，不夠環(huán)保。近年，現(xiàn)代短距離無線通信技術、計算機技術得到高速發(fā)展，自動控制技術、傳感技術逐漸被廣泛的應用在樓宇自動化和智能家庭上。其中，以ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡 (Wireless Sensor Network)技術尤為突出，為照明監(jiān)控領域提供了一個新的方案。因此， 采用無線方式構建一種高環(huán)保、靈活便捷的新型室內照明控制網(wǎng)絡，具有廣闊的市場前景和應用潛力。根據(jù)ZigBee協(xié)議規(guī)范，每個ZigBee網(wǎng)絡只允許有一個協(xié)調器存在，并具有唯一獨立的PAN ID網(wǎng)絡編號，若一個ZigBee網(wǎng)絡檢測到已經(jīng)有另外一個網(wǎng)絡使用了相同的PAN ID號，會自動識別出來，并自動轉換到一個新的未被使用的PAN ID上面，PAN ID可以在程序中手動設置。為了防止不同的家庭或者不同樓層之間的相互干擾，必須要用不同的PAN ID號組建不同的ZigBee網(wǎng)絡，各網(wǎng)絡間相互獨立，不受影響，用這種不同的方式來區(qū)分不同的家庭或不同樓層。在大型的辦公樓宇或者酒店里面，燈光數(shù)量有一定的規(guī)模時候，為了使網(wǎng)絡更加健全、可靠、穩(wěn)定，需要把不同樓層的規(guī)劃成多個不同的網(wǎng)絡，或者把有一定數(shù)量房間的燈具規(guī)劃成一個網(wǎng)絡，方便管理和維護。針對這么多的ZigBee網(wǎng)絡，特別是針對大工廠對大工程批量生產(chǎn)的需求，PAN ID號不可能每個都用手動在程序里面設置，所以需要有一個適合的建網(wǎng)方式和管理網(wǎng)絡的制度和策略，這樣可以保證整個系統(tǒng)有序的運作起來。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有ZigBee網(wǎng)絡管理技術存在的不足，提供一種基于 ZigBee的智能照明燈控制系統(tǒng)及其方法，本發(fā)明可以根據(jù)輸入的AD撥碼來對ZigBee網(wǎng)絡進行自動管理。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案包括
一種基于ZigBee的智能照明燈控制系統(tǒng)，包括中央控制器、區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控器和智能電子開關終端，ZigBee無線網(wǎng)絡各子網(wǎng)的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控器負責管理本子網(wǎng)內的各個智能電子開關終端，并將信息傳輸給中央控制器或接收中央控制器發(fā)送的指令，其特征在于，智能電子開關終端還包括智能電子驅動裝置和由AD模數(shù)撥碼開關來設置節(jié)點IEEE地址的 ZigBee模塊，并由ZigBee模塊發(fā)送信號控制與之相連的智能電子驅動裝置。所述ZigBee模塊集成了一個射頻放大芯片。所述智能電子驅動裝置由光耦隔離和固態(tài)繼電器組成。一種基于ZigBee的智能照明燈控制方法，包括如下步驟=ZigBee模塊內的射頻芯片檢測到AD模數(shù)撥碼開關的AD值，并把AD值寫入ZigBee模塊的IEEE地址中的PAN ID 和Personal ID兩部分，其中IEEE地址的第一字節(jié)和第二字節(jié)寫入Personal ID,第三字節(jié)和第四字節(jié)寫入PAN ID，每個ZigBee模塊從IEEE地址中提取PAN ID號和Personal ID 號，并作為每個ZigBee模塊的唯一身份標識，具有相同PAN ID號的ZigBee模塊組成一個子網(wǎng)，并由具有相同PAN ID號的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控器負責管理，并將信息向中央控制器匯報或接收中央控制器發(fā)送的指令，并將該指令發(fā)送給本子網(wǎng)內的各ZigBee模塊，再由ZigBee模塊內的射頻芯片控制與各ZigBee模塊相連的智能電子驅動裝置。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果
(1)10位AD撥碼管理網(wǎng)絡使用AD撥碼進行身份標識，使每個ZigBee節(jié)點都有唯一的IEEE地址，不會因IEEE地址的重復使樓宇管理人員混淆，節(jié)點組網(wǎng)采取讀取AD撥碼值中的前4位作為PAN ID來建立或者加入網(wǎng)絡，后6位作為子網(wǎng)里面的唯一標識。AD撥碼對大工程大批量生產(chǎn)，省去了每個節(jié)點燒寫地址后，貼上標簽的麻煩，對生產(chǎn)有很好的實用性；
(2)ZigBee模塊集成功率放大器=ZigBee發(fā)射前端增添了射頻發(fā)射芯片，增加ZigBee 的發(fā)射距離和穿透能力，尤其在室內樓宇中，遮擋物的種類千奇百樣，遮擋不均勻，使信號分散不強，因此增加功率放大可以有效的增強發(fā)射信號，而且減少了增加路由節(jié)點作為中繼器的開銷成本，節(jié)約了資源和環(huán)保；
(3)ZigBee與日光燈的結合傳統(tǒng)的樓宇和傳統(tǒng)的家庭使用的燈具絕大部分是使用日光燈，使用ZigBee與日光燈的結合，可以使無線照明走進千家萬戶，具有很廣泛的應用市場。傳統(tǒng)的樓宇和傳統(tǒng)的家庭不需要更新燈具，不需要重新布線裝修，只需要簡單的連接 ZigBee無線節(jié)點，就可以使用了，裝卸快捷，維護維修方便。


圖1是本發(fā)明基于ZigBee的智能照明燈控制系統(tǒng)結構示意圖； 圖2是本發(fā)明電子開關終端結構示意圖3是本發(fā)明ZigBee模塊的結構示意圖； 圖4是本發(fā)明區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控器的連接圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術進行。如圖1所示，主要包括有hternet有線通信網(wǎng)絡、GPRS無線通信網(wǎng)絡、ZigBee通信網(wǎng)絡、其中ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點主要包括區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控器和電子開關終端。hternet 有線通信網(wǎng)絡是基于服務器通過TCP/IP與遠程的多個區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控節(jié)點進行信息交換， 組成C/S架構，服務器獲得ZigBee網(wǎng)絡各節(jié)點的配置信息并保存到數(shù)據(jù)庫中，客戶端可以通過瀏覽器訪問服務器的信息，并實時監(jiān)控ZigBee網(wǎng)絡的情況，組成了 B/S架構。個人終端PDA可以通過通用分組無線服務技術GPRS，接入hternet網(wǎng)絡，也通過瀏覽器訪問服務器的信息，可以隨時隨地的在戶外監(jiān)控室內日光燈的情況。ZigBee無線網(wǎng)絡，分為N個子網(wǎng)絡，方便管理，各子網(wǎng)絡間是不相干擾，在每個網(wǎng)絡中，使用功能節(jié)點協(xié)調器作為區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控節(jié)點，分配一個獨一無二的PAN ID號和一個靜態(tài)的IP地址和服務器進行TCP/IP通信，管理一個區(qū)域的日光燈子系統(tǒng)，同時也作為ZigBee網(wǎng)絡和hternet網(wǎng)絡的接入網(wǎng)關， 將不同PAN ID號的ZigBee網(wǎng)絡接入到hternet中，在ZigBee網(wǎng)絡中屬于一級網(wǎng)絡；使用功能節(jié)點路由器作為智能旋鈕控制節(jié)點和智能電子終端開關節(jié)點，路由節(jié)點直接采用對等方式建網(wǎng)，通信響應時間快且具有路由功能又不浪費節(jié)點，構成ZigBee的二級網(wǎng)絡。如圖2所示，電子開關終端主要包括了一個ZigBee模塊，和一個日光燈的智能電子驅動裝置，智能電子驅動裝置中包含有日光燈的驅動和在固態(tài)繼電器(SSR)的前端驅動電路中添加二級光電耦合和保護二極管作三級保護電路，用來保護因日光燈啟動瞬間產(chǎn)生巨大的電壓浪涌對CCM30芯片I/O引腳造成沖擊，防止發(fā)生死機情況。如圖3所示，ZigBee模塊上集成了一個10位的AD撥碼開關和RF前端功率放大器，10位的AD撥碼開關實現(xiàn)ZigBee的網(wǎng)絡管理和身份劃分功能，可以很方便地動態(tài)建立、 維護和管理ZigBee網(wǎng)絡。系統(tǒng)大小是可以到達IOM個節(jié)點，分為16個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)最多可以容納64個節(jié)點。具有相同PAN ID號的節(jié)點組成一個子網(wǎng)，區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控節(jié)點屬于子網(wǎng)64個子節(jié)點中的一個，使用區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控節(jié)點來管理本子網(wǎng)絡的剩余節(jié)點，把自己管轄范圍內的節(jié)點的信息向服務器匯報。ZigBee模塊使用10位的撥碼開關來檢測PAN ID號， 分3路的AD輸入CCM30射頻芯片，通過10位的撥碼開關來設置AD輸入值，把10位的撥碼開關分成4位和6位分別檢測，其中前4位作為PAN ID號，后6位作為Personal ID號， ZigBee模塊就把讀到的10位撥碼分別寫進ZigBee協(xié)議棧規(guī)定的64位IEEE地址中的低4 個字節(jié)，前兩個字節(jié)裝載Personal ID號，后兩個字節(jié)裝載PAN ID號，ZigBee就是讀取裝載后的PAN ID號作為建網(wǎng)或入網(wǎng)ID號進行自組織網(wǎng)絡，不同的PAN ID號，就自然而然的分屬于不同的ZigBee網(wǎng)絡，相互不形成干擾，這樣工程人員就可以動態(tài)的分配和管理ZigBee 模塊的標識。AD撥碼開關設定ZigBee節(jié)點的IEEE地址，使IEEE地址具有唯一性，不至于讓管理人員混淆。如圖4所示，區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控器主要包括一個ZigBee模塊和一個TCP/IP模塊，兩個模塊主要是靠串口通信交換信息，TCP/IP模塊負責接收服務器的發(fā)送下來的配置命令和控制命令，解包并從串口發(fā)送出去，ZigBee模塊負責串口接收TCP/IP模塊的串口信息，接收信息后，進行解包，設置和響應。 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于ZigBee的智能照明燈控制系統(tǒng)，包括中央控制器、區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控器和智能電子開關終端，ZigBee無線網(wǎng)絡各子網(wǎng)的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控器負責管理本子網(wǎng)內的各個智能電子開關終端，并將信息傳輸給中央控制器或接收中央控制器發(fā)送的指令，其特征在于，智能電子開關終端還包括智能電子驅動裝置和由AD模數(shù)撥碼開關來設置節(jié)點IEEE地址的 ZigBee模塊，并由ZigBee模塊發(fā)送信號控制與之相連的智能電子驅動裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述ZigBee模塊集成了一個射頻放大芯片。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述智能電子驅動裝置由光耦隔離和固態(tài)繼電器組成。
4.一種基于ZigBee的智能照明燈控制方法，其特征在于，包括如下步驟=ZigBee模塊內的射頻芯片檢測到AD模數(shù)撥碼開關的AD值，并把AD值寫入ZigBee模塊的IEEE地址中的PAN ID和Personal ID兩部分，其中IEEE地址的第一字節(jié)和第二字節(jié)寫入Personal ID，第三字節(jié)和第四字節(jié)寫入PAN ID，每個ZigBee模塊從IEEE地址中提取PAN ID號和 Personal ID號，并作為每個ZigBee模塊的唯一身份標識，具有相同PAN ID號的ZigBee模塊組成一個子網(wǎng)，并由具有相同PAN ID號的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控器負責管理，并將信息向中央控制器匯報或接收中央控制器發(fā)送的指令，并將該指令發(fā)送給本子網(wǎng)內的各ZigBee模塊，再由ZigBee模塊內的射頻芯片控制與各ZigBee模塊相連的智能電子驅動裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于ZigBee的智能照明燈控制系統(tǒng)及其方法，本系統(tǒng)包括中央控制器、區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控器和智能電子開關終端，ZigBee無線網(wǎng)絡各子網(wǎng)的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控器負責管理本子網(wǎng)內的各個智能電子開關終端，并將信息傳輸給中央控制器或接收中央控制器發(fā)送的指令，其特征在于，智能電子開關終端還包括智能電子驅動裝置和由AD模數(shù)撥碼開關來設置節(jié)點IEEE地址的ZigBee模塊，并由ZigBee模塊發(fā)送信號控制與之相連的智能電子驅動裝置。本發(fā)明可以根據(jù)輸入的AD撥碼來對ZigBee網(wǎng)絡進行自動管理。
文檔編號H05B37/02GK102523648SQ201110365950
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權日2011年11月17日
發(fā)明者梁志明, 賀前華, 陳厚文, 黃鵬飛 申請人:華南理工大學