專利名稱：一種基于ZigBee的智能照明燈控制系統及其方法
技術領域：
本發明涉及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絡系統大多數是采用綜合布線技術的有線網絡，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，業界一直都沒有一個統一的標準，因此也更增加了后期維護的難度。傳統的室內照明系統存在著種種弊端，很難滿足人們對舒適性和節能的需求。傳統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，少則有幾十間房間，多則上百間房間，室內照明系統屬于人為化的管理，無法做到實時監控或者無人監控，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、能源浪費現代家居和辦公環境中，照明燈具數量使用越來越多，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，但“燈火通明”，造成了大量的能源浪費。3、布線問題燈具數量的增加，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，而且增加企業成本，電纜線路長久會老化，不夠環保。近年，現代短距離無線通信技術、計算機技術得到高速發展，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無線傳感器網絡 (Wireless Sensor Network)技術尤為突出，為照明監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保、靈活便捷的新型室內照明控制網絡，具有廣闊的市場前景和應用潛力。根據ZigBee協議規范，每個ZigBee網絡只允許有一個協調器存在，并具有唯一獨立的PAN ID網絡編號，若一個ZigBee網絡檢測到已經有另外一個網絡使用了相同的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網絡，各網絡間相互獨立，不受影響，用這種不同的方式來區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，燈光數量有一定的規模時候，為了使網絡更加健全、可靠、穩定，需要把不同樓層的規劃成多個不同的網絡，或者把有一定數量房間的燈具規劃成一個網絡，方便管理和維護。針對這么多的ZigBee網絡，特別是針對大工廠對大工程批量生產的需求，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方式和管理網絡的制度和策略，這樣可以保證整個系統有序的運作起來。

發明內容
本發明的目的在于針對現有ZigBee網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及其方法，本發明可以根據輸入的AD撥碼來對ZigBee網絡進行自動管理。為了實現上述目的，本發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，包括中央控制器、區域聯網監控器和智能電子開關終端，ZigBee無線網絡各子網的區域聯網監控器負責管理本子網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模數撥碼開關來設置節點IEEE地址的 ZigBee模塊，并由ZigBee模塊發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地址的第一字節和第二字節寫入Personal ID,第三字節和第四字節寫入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，并由具有相同PAN ID號的區域聯網監控器負責管理，并將信息向中央控制器匯報或接收中央控制器發送的指令，并將該指令發送給本子網內的各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。與現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果
(1)10位AD撥碼管理網絡使用AD撥碼進行身份標識，使每個ZigBee節點都有唯一的IEEE地址，不會因IEEE地址的重復使樓宇管理人員混淆，節點組網采取讀取AD撥碼值中的前4位作為PAN ID來建立或者加入網絡，后6位作為子網里面的唯一標識。AD撥碼對大工程大批量生產，省去了每個節點燒寫地址后，貼上標簽的麻煩，對生產有很好的實用性；
(2)ZigBee模塊集成功率放大器=ZigBee發射前端增添了射頻發射芯片，增加ZigBee 的發射距離和穿透能力，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射信號，而且減少了增加路由節點作為中繼器的開銷成本，節約了資源和環保；
(3)ZigBee與日光燈的結合傳統的樓宇和傳統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。傳統的樓宇和傳統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無線節點，就可以使用了，裝卸快捷，維護維修方便。


圖1是本發明基于ZigBee的智能照明燈控制系統結構示意圖； 圖2是本發明電子開關終端結構示意圖3是本發明ZigBee模塊的結構示意圖； 圖4是本發明區域聯網監控器的連接圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述，但本發明的實施方式不限于此，對于未特別注明的工藝參數，可參照常規技術進行。如圖1所示，主要包括有hternet有線通信網絡、GPRS無線通信網絡、ZigBee通信網絡、其中ZigBee無線網絡節點主要包括區域聯網監控器和電子開關終端。hternet 有線通信網絡是基于服務器通過TCP/IP與遠程的多個區域聯網監控節點進行信息交換， 組成C/S架構，服務器獲得ZigBee網絡各節點的配置信息并保存到數據庫中，客戶端可以通過瀏覽器訪問服務器的信息，并實時監控ZigBee網絡的情況，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控室內日光燈的情況。ZigBee無線網絡，分為N個子網絡，方便管理，各子網絡間是不相干擾，在每個網絡中，使用功能節點協調器作為區域聯網監控節點，分配一個獨一無二的PAN ID號和一個靜態的IP地址和服務器進行TCP/IP通信，管理一個區域的日光燈子系統，同時也作為ZigBee網絡和hternet網絡的接入網關， 將不同PAN ID號的ZigBee網絡接入到hternet中，在ZigBee網絡中屬于一級網絡；使用功能節點路由器作為智能旋鈕控制節點和智能電子終端開關節點，路由節點直接采用對等方式建網，通信響應時間快且具有路由功能又不浪費節點，構成ZigBee的二級網絡。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生巨大的電壓浪涌對CCM30芯片I/O引腳造成沖擊，防止發生死機情況。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ZigBee的網絡管理和身份劃分功能，可以很方便地動態建立、 維護和管理ZigBee網絡。系統大小是可以到達IOM個節點，分為16個子網，每個子網最多可以容納64個節點。具有相同PAN ID號的節點組成一個子網，區域聯網監控節點屬于子網64個子節點中的一個，使用區域聯網監控節點來管理本子網絡的剩余節點，把自己管轄范圍內的節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協議棧規定的64位IEEE地址中的低4 個字節，前兩個字節裝載Personal ID號，后兩個字節裝載PAN ID號，ZigBee就是讀取裝載后的PAN ID號作為建網或入網ID號進行自組織網絡，不同的PAN ID號，就自然而然的分屬于不同的ZigBee網絡，相互不形成干擾，這樣工程人員就可以動態的分配和管理ZigBee 模塊的標識。AD撥碼開關設定ZigBee節點的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，區域聯網監控器主要包括一個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送下來的配置命令和控制命令，解包并從串口發送出去，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。 上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發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，包括中央控制器、區域聯網監控器和智能電子開關終端，ZigBee無線網絡各子網的區域聯網監控器負責管理本子網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模數撥碼開關來設置節點IEEE地址的 ZigBee模塊，并由ZigBee模塊發送信號控制與之相連的智能電子驅動裝置。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述ZigBee模塊集成了一個射頻放大芯片。
3.根據權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述智能電子驅動裝置由光耦隔離和固態繼電器組成。
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地址的第一字節和第二字節寫入Personal ID，第三字節和第四字節寫入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，并由具有相同PAN ID號的區域聯網監控器負責管理，并將信息向中央控制器匯報或接收中央控制器發送的指令，并將該指令發送給本子網內的各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
本發明公開了一種基于ZigBee的智能照明燈控制系統及其方法，本系統包括中央控制器、區域聯網監控器和智能電子開關終端，ZigBee無線網絡各子網的區域聯網監控器負責管理本子網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模數撥碼開關來設置節點IEEE地址的ZigBee模塊，并由ZigBee模塊發送信號控制與之相連的智能電子驅動裝置。本發明可以根據輸入的AD撥碼來對ZigBee網絡進行自動管理。
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 優先權日2011年11月17日
發明者梁志明, 賀前華, 陳厚文, 黃鵬飛 申請人:華南理工大學