基于Zigbee组网技术的智能照明控制系统的研究与优化

发布时间：2020-05-07 14:18

【摘要】：近年来,伴随着大数据、云计算、物联网技术的发展,以及人们生活品质的提高,人们对LED照明设备的要求越来越高。一方面,LED照明设备需要提供基础的照明功能;另一方面,还需要实现人、照明设备、其他设备三者之间的互联互通,进一步推进智慧城市的到来。为了克服传统照明控制系统复杂的布线施工、扩展性差、功能单一的缺点,智能照明控制系统应运而生,其中,运用了ZigBee组网技术的智能照明控制系统尤为突出,可实现对LED照明设备的精细化、智能化控制。ZigBee无线传感网络技术为智能照明控制系统带来了广阔的发展空间与应用前景。本文的主要研究内容如下:(1)提出了一种基于信道空闲时间预测(prediction of the channel idle time,PCIT)的ZigBee信道选择算法。通过建立已知信道状态序列的隐马尔可夫模型(known-state sequence hidden Markov model,KSS-HMM),利用信道的历史状态信息预测未来的信道空闲概率与时间期望。各个信道的空闲时间期望更新ZigBee无线传感网络的备选信道序列,下一个时刻的信道空闲概率决定是否执行信道切换操作,使ZigBee无线传感网络工作在安静的信道上,避免强WiFi信号的干扰。(2)LED智能照明控制系统网关设备和终端设备的设计。网关设备以芯片STM32F107VCT6为核心,具备以太网、Wi-Fi同ZigBee协议转换的功能,终端设备以芯片STM32F103C8T6为核心,可实现LED灯具的开关、调光,采集设备周边环境信息的功能。(3)ZigBee无线传感网络设计。在ZigBee网络协调器与终端节点以TI CC2530+CC2592为核心的情况下,选择Z-Stack home automation协议标准进行设计,组网性能、市场兼容性良好,利于推广。本文所设计的LED智能照明控制系统,结合了相关的设计原则与需求,可实现对LED照明设备的网络化、智能化、节能化、精细化控制与管理,兼容性良好,市场应用前景广阔。此外,提出的基于信道空闲时间预测的ZigBee无线传感网络信道选择算法能够减少强Wi-Fi信号干扰时的信道切换次数,保证ZigBee无线通信网络的通信质量,增强ZigBee无线传感网络的稳定性。
【图文】：

图 4.4 智能网关实物图Fig 4.4 Smart gateway physical map明终端设备中包括电源模块、MCU 模块（STM32F103C8模块、人体感应模块、光照度检测模块。终端设备的主要

终端实物图
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM923.34

【参考文献】

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本文编号：2653099