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基于物联网的智能LED照明集中控制系统

更新时间:2019-12-11 07:29:28 大小:943K 上传用户:xiaohei1810查看TA发布的资源 标签:物联网智能led照明集中控制系统 下载积分:1分 评价赚积分 (如何评价?) 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

针对传统照明系统不能及时采集照明信息和按需控制照明状态的问题,设计了一套基于物联网的智能LED照明集中控制系统.采用STM32系列芯片作为微控制处理器,搭建了基于ZigBee的无线集中控制网络,采用光电传感器来检测环境的光照度,由明暗度或指令来自动调节LED路灯的照明方式.结果表明,系统数据和指令的传输误码率低于1%,能够在恒流状态下驱动LED路灯,功率调节范围为30% ~100%之间,恒流偏差和调节误差均小于1%,远程控制和智能控制的延时分别在0.5和2s以内.该系统可以实现对LED路灯照明的有效集中控制,具有一定的工程应用价值.

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40卷 第期  
期  
Vol. 40 No. 4  
Jul . 2 0 1 8  
游有鹏,: 系列伺服作动器动态加载系统及其控制策略  
Journal of Shenyang University of Technology  
2 0 1 8 7 月  
doi:10. 7688 / j. issn. 1000 - 1646. 2018. 04. 17  
基于物联网的智能 LED 照明集中控制系统∗  
(成都工业学院 电子工程学院成都 611730)  
: 针对传统照明系统不能及时采集照明信息和按需控制照明状态的问题设计了一套基于物  
联网的智能 LED 照明集中控制系统. 采用 STM32 系列芯片作为微控制处理器搭建了基于 ZigBee  
的无线集中控制网络采用光电传感器来检测环境的光照度由明暗度或指令来自动调节 LED 路灯  
的照明方式. 结果表明系统数据和指令的传输误码率低于 1% 能够在恒流状态下驱动 LED 路灯,  
功率调节范围为 30% ~100% 之间恒流偏差和调节误差均小于 1% 远程控制和智能控制的延时分  
别在 0. 5 2 s 以内. 该系统可以实现对 LED 路灯照明的有效集中控制具有一定的工程应用价值.  
: 物联网; ZigBee 无线网络; 微控制处理器; 发光二极管; 集中化; 远程控制; 智能控  
; 恒流  
中图分类号: TP 273. 5  
文献标志码: A  
文章编号: 1000 - 1646(2018)04 - 0453 - 06  
Intelligent LED lighting centralized control system based  
on Internet of Things  
LUO Le  
(School of Electronic EngineeringChengdu Technological UniversityChengdu 611730, China)  
Abstract: In order to solve the problem that the traditional lighting system can not timely collect the lighting  
information and control the lighting status according to requirementsa set of intelligent LED lighting  
centralized control system based on Internet of Things was designed. The STM32 chip was used as the micro  
control processorand a wireless centralized control network based on ZigBee was constructed. The  
photoelectric sensors were used to detect the light intensity of environmentand the lighting mode of LED  
street lamp was automatically adjusted according to the brightness or instructions. The results show that the  
transmitted bit error rate of system data and instructions is less than 1% the LED street lamp can be driven  
under the constant current conditionand the range of power regulation is between 30% and 100% . The  
constant current deviation and adjustment error are both less than 1% . Furthermorethe delay of remote  
control and intelligent control is less than 0. 5 s and 2 srespectively. Hencethe designed system can  
realize the effective centralized control of LED street lampand has better engineering application value.  
Key words: Internet of Things; ZigBee wireless network; micro control processor; light emitting diode;  
centralization; remote control; intelligent control; constant current  
LED 照明因其具有低碳环保能耗低使用  
寿命长响应速度快和颜色丰富等优点已被人们  
广泛关注和使用利用 LED 来替代当前普遍使用  
的节能灯是照明系统的必然发展趋势.  
然而现有的大部分 LED 照明仅采用简单的  
人工控制和时间控制的照明方式不具备智能控  
收稿日期: 2017 - 08 - 03.  
基金项目: 四川省教育厅重点基金资助项目(17ZA0013).  
作者简介: 罗 乐(1974 - )四川成都人副教授硕士主要从事电子技术与计算机应用等方面的研究.  
本文已于 2018 - 06 - 22 16 ∶ 58 中国知网优先数字出. 络出版地: http: ∥ kns. cnki. net/ kcms/ detail/ 21. 1189. T.  
万方数据  
20180622. 0838. 006. html  
454  
40 卷  
制功能或仅具备低级的智能控制方式法对  
LED 灯进行自检也不能对其进行本地和远程调  
导致运营成本较高. 随着信息技术的不断发展  
与进步人们的生产生活迈入了新的时代开始探  
索利用新技术来改造现有的照明系统. 物联网的  
出现和普及为解决该问题提供了有效的方法. 物  
联网是在传统互联网的基础上利用无线通信技  
术将各种信息敏感器与控制器结合起来形成一  
个庞大的网络极大地方便了人与物物与物之间  
的沟通和联系. 目前国内外很多学者都围绕基于  
物联网来设计 LED 智能照明系统这个主题开展  
属于 32 位的内核处理器GB 的寻址空间具  
备了存储保护单元.  
STM32F107 的架构内部CM3 内核分别  
通过三条不同的总线与其他组件和部件相连即  
连接 Flash 存储器的 ICode 总线连接总线矩阵的  
DCode 总线和系统总线. 除此之外STM32F107  
内部主要还有 DHA 总线和 AHB/ APB .  
1. 3 ZigBee 集中控制网络  
ZigBee 是一种具有低功耗成本络拓  
扑灵活且时间延迟短等特点的无线双向通信技  
[8] 它的传输距离约为 10 ~ 75 m扩展之后能  
了相关的研究工作[1 - 7]  
.
够传输几百米甚至可以达到几公里已被应用于  
传输速率较低的无线通信设备中在控制领域被  
广泛应用.  
为了使 LED 路灯照明系统能够按需智能工  
作和实时监控从而达到提高用电效率和节约电  
能的目的文设计了一套基于物联网的智能  
LED 照明集中控制系统STM32 系列的 ARM  
处理器作为微控制器采用 ZigBee 无线网络将系  
统的不同模块联系起来根据光照度传感器检测  
到的外部环境明暗度和控制中心的指令来调节  
LED 路灯不同的照明方式实现 LED 路灯照明  
集中化和远程化的智能控制.  
ZigBee 的协议栈包含了七层:物理层MAC  
网络层应用层应用支持子层应用程序框架  
和设备对象层. ZigBee 集中控制网络是一种无线  
网络其由一个协调器节点多个路由器节点以及  
终端节点构成每个部分负责不同的功能. ZigBee  
的网络拓扑结构主要有网状型树型和星型三种.  
本文主要采用树型结构示意图如图 2 所示. 在该  
结构中协调器位于整个网络的控制中心主要负  
责创建管理和维护整个 ZigBee 无线网络以及  
作为外部网络与内部网络的通信枢纽;路由器节  
点用来发现路由分别向终端节点和协调器节点  
传递数据;终端节点位于 LED 路灯终端主要负  
责采集 LED 照明终端的数据接收控制指令和作  
出控制响应. 在系统正常工作时上位机可以通过  
串口或网口向协调器发送控制指令协调器再经  
由无线网络和路由器将控制指令发送给终端节  
终端节点收到信息后将采集到的数据再由相  
反的路径上传给上位机.  
1 系统设计方案  
1. 1 总体设计  
在本文系统中基于物联网的智能 LED 照明  
集中控制系统总体框图如图 1 所示. 控制系统由  
上位机和下位机两部分构成. 上位机包含控制中  
心和相应软件主要负责显示下位机采集的数据  
和向下位机发送控制指令;下位机包含 ZigBee 无  
线通信 组 件 和 LED 照 明 终 端主 要 负 责 采 集  
LED 照明终端无线网络的信息和传输上位机的  
控制指令.  
1 系统总体框图  
Fig. 1 Overall block diagram of system  
1. 2 ARM 控制处理器  
在控制中心部分采用 STM32 系列的芯片作  
为微控制处理器它是一类内嵌了 Cortex-M3 内  
万方数据  
2 ZigBee 网络拓扑结构示意图  
Fig. 2 Schematic topological structure  
of ZigBee network  
核的 ARM 处理器具有非常多的外设可供使用,  

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