[发明专利]基于ZigBee的教学楼智能照明控制系统

说明书

技术领域

本发明属于照明控制，尤其是以节约电能合理控制照明设备状态的控制技术领域。

背景技术

教学楼作为高校教学的重要场所，一般为开放式管理模式，楼宇管理人员仅负责卫生或保卫工作。目前我国教学楼灯光的控制手段主要有四种：人工控制、集中远程控制、GPRS无线网络控制、ZigBee无线控制。这四种控制方式中，其中人工控制、集体远程控制以及GPRS无线网络控制目前用得最为普遍，而ZigBee无线控制使用相对较少。前几种控制方式如人工控制效率较低，其余统一对整层或整栋教学楼，都缺乏更为精确地对每个教室照明灯的控制。因此，造成了长明灯、无人开灯、人少灯全开等浪费现象。由于教学楼灯具数量多，使用时间长，按照国际规定的教室照明功率密度约为10W/m²，每间教室平均面积100m²，每天平均浪费时间为3.5h，一栋教学楼以100间教室计算，则一栋楼每年的浪费量达到12.8万度，浪费电费10～15万元左右。一栋教学楼的浪费量便如此之大，全国的浪费量更加让人惊叹。

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是提供一种适合高校教学楼照明控制的系统，使之具有操作简便、人机交互较好、智能化控制、节能的优点。

本发明专利的目的是通过如下的手段实现的。

基于ZigBee的教学楼智能照明控制系统，ZigBee无线传感网络将每个教室的灯控设备作为一个终端结点，由红外传感模块对环境进行实时的监控与信息采集,信息由ZigBee终端结点经ZigBee路由器传递到ZigBee协调器；网关将协调器发来的信息通过以太网传递到PC控制端；控制信息通过网关和ZigBee网络返回灯控终端；终端结点的联接关系为:

ZigBee终端结点MCU的一个输出引脚P0_1，通过限流电阻R1后与三极管Q1的基极连接，三极管的发射极接电源VCC，其集电极通过一个继电器J后再接地；二极管D2与继电器J并联；

热释红外传感器的三个引脚，其中引脚1接VCC，引脚3接地，引脚2则直接与CC2530的P0_2I/O口相连接,热释红外传感器便实现了与CC2530即ZigBee终端结点的连接，传感器可以直接将采集到的数据以高低电平的形式传递给CC2530以达到数据交互的目的。

这样,ZigBee无线传感网络将每个教室的灯控设备作为一个终端结点，结合红外传感模块对环境进行实时的监控与信息采集；将信息由ZigBee终端结点经ZigBee路由器传递到ZigBee协调器，协调器根据信息的内容对终端结点进行自动控制，同时将信息传递到智能网关；网关将协调器发来的信息通过以太网传递到PC端网页；控制人员通过网页上显示的教学楼各个教室的灯控设备的状态，对其进行远程控制，控制信息通过网关和ZigBee网络返回灯控终端。

采用本发明的方案，与原有的人工控制、集中远程控制、GPRS无线网络控制等控制方式相比，当外部情况发生改变，如教室有无人状态和人数发生变化时，系统可作出及时的调整。采用本方案通过ZigBee结点能控制到每间教室照明灯的开关，且安装成本低，安装方式简单，组态控制形式灵活(一室一单元任意组合)。除了成本低、节能的优点外，本发明具有以下功能和优点：

(1)增强应急能力：系统具有自动控制和人工远程控制两种控制方式。既可以在人进入或离开教室时及时地调整教室照明灯的开关状态，又可在特殊状况下人工通过PC端网站对教学楼灯控进行远程应急控制。

(2)便于照明设备维护：系统将实时监控各个照明灯的状态及各项参数，当照明灯接近损坏或出现异常状态时，根据控制终端的故障诊断程序自动向控制系统发出警报信号并传递到网站控制模块，提醒管理员及时作出反应。

(3)实现科学管理：系统能将采集到的数据自动存储、分析，并能随时进行查询和打印，为管理现代化提供了有效的数据依据。

(4)硬件内存需求低：相比WiFi的1MB+的硬件内存需求，其内存需求仅为32KB～64KB。

(5)传输距离远：传统的WiFi传输的传输距离为100米，而ZigBee的传输距离在300m-3km之间。

(6)可控制教室数量多：每个ZigBee网络可存在255个节点，同一区域可存在200个ZigBee网络，即ZigBee网络的控制范围可覆盖到整栋教学楼。

(7)通道冗余：通过布置无线照明控制网络，可实现无线通信网络的覆盖，为将来物联网和更多监控信息的传输提供数据通道。