LED光源与自然光互补照明技术研究

发布时间：2020-08-21 03:39

【摘要】：随着信息技术的进步、物联网概念的提出以及LED(Light Emitting Diode)行业的蓬勃发展,功能单一、功耗较高的传统光源照明方案已经不能满足日益增长的生活需要,人们逐渐使用LED替代传统照明系统。随着计算机网络技术和无线传感器技术的飞速发展,物联网(Internet of Things,IoT)技术也广泛的应用到室内照明系统中,形成智能照明技术,并与自然光互补进行室内照明也成了一种发展趋势,符合国家倡导的“节能环保、低碳生活”的理念。本论文提出了一种基于ZigBee无线传感器网络的室内智能照明系统,主要针对室内LED光源和自然光的互补照明技术进行了研究。利用ZigBee无线传感网络技术与ZigBee网络协议栈的拓扑结构的结合,通过实时采集室内各盏LED灯的环境照度,再通过控制系统的分析和判断,实现情景模式和室内灯光调节的功能。本论文主要完成的工作包括以下几点:(1)ZigBee节点设计:本系统利用一个ZigBee协调器节点和多个ZigBee终端节点构成的ZigBee网络系统,其中各个ZigBee终端节点上均接有一个BH1750照度传感器,传感器负责进行室内环境的照度采集,并通过它所连接的ZigBee终端将数据发送到协调器进行相应的数据处理;(2)上位机设计:上位机主要是利用Qt软件(跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架)进行开发的用户实时管理系统。可以通过该上位机对室内环境照度任意情境模式选择与照度控制;(3)计算机模拟与仿真:利用当前实验室环境,对实验室环境实地建模,结合照明辅助软件(DIALux)进行了照明环境模拟,提出LED光源和自然光互补照明方案;(4)系统测试:对系统内各个模块进行测试,包括照度传感器、LED驱动模块和ZigBee网络的组网测试等,并进行系统整体调试;对模拟结果和试验数据进行对比、分析;最后对整个实验结果作了分析评估。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM923.34
【图文】：

图 2.1 系统总体设计架构2.2 智能照明系统 ZigBee 设计及介绍2.2.1 ZigBee 技术简介ZigBee 技术，亦译为紫蜂技术，是由美国 Moto rola 公司、荷兰 Philips 公司、英国Invensys 公司和日本Mitsubishi 电气公司等于 2002 年提出研究出具有成本更低、功耗更小、距离更短和传输效率高的无线通讯技术[20]。2004 年，世界诞生了第一个ZigBee 规范[21]。随着 ZigBee 技术的成熟和现代工业发展的需要，ZigBee 联盟相继推出了相对比较完善的 ZigBee 2006 和 ZigBeePro 等。ZigBee 技术是一种低功耗、短距离的双向无线通信技术，是基于 IEEE 802.15.4（Instituteof Electricaland Electronics Engineers,电子电气工程师协会）标准研发的无线网络技术。该通讯协议是建立在 IEEE802.15.4 标准之上，它定制了物理层（PHY层）、媒体访问控制层（MAC 层）的协议，ZigBee 联盟对它的网络层（NWK 层）

LED 光源与自然光互补照明技术研究信息。表2.1 ZigBee 频带及信道分布信息2.2.2 ZigBee 协议栈简介ZigBee 协议是基于 IEEE 802.15.4 标准开发并定义了 MAC 层和 PHY 层[23]。ZigBee 设备应该包括 IEEE 802.15.4 的PHY 层和MAC 层及 ZigBee 协议堆栈层：MAC 层、APS 层和安全服务供应层。如图 2.2 的 ZigBee 协议栈框架图。频率 频带 覆盖范围 数据发送速率 信道数量868 MHz ISM 欧洲 20 kbps 1915 MHz ISM 美洲 40 kbps 102.4GHz ISM 全球 250kbps 16

的添加和删除、路由信息、请求安全和执行路由发现用层（APL）有应用框架、ZigBee 设备对象（ZDO）和应用支持（AP框架为 ZigBee 协议栈规定了一系列标准数据类型；设备 ZigBee 网络中的角色（即 Coordinator,Router and Endd发现请求信息，并在每个网络设备之间建立一个安全的能是为应用层提供一个数据服务和 ZigBee 节点规范，维护绑定链接和它自己绑定表的存储。e 协议栈网络拓扑结构络拓扑结构有星形结构、簇形结构和网型网络拓扑结构域也有所差异。在 ZigBee 无线网络中，根据其功能不同方案也有所不同[27][28]。如图 2.3 为 ZigBee 协议栈网络拓

【参考文献】

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本文编号：2798871