基于IOT架構的節能型智能照明控制系統

趙雪崧　白娜　胡博　陳鑫博　趙磊　劉佳旭

摘 要：現在全世界都注重節能減排，保護地球生態系統，因此節能型智能照明控制系統具有一定的研究價值和應用價值，本論文主要從基于IOT架構的節能型智能照明控制系統概述、基于IOT架構的節能型智能照明控制系統組成進行闡述，希望為研究節能型智能照明控制系統的專家和學者提供理論參考依據。

關鍵詞：IOT架構；節能型；智能照明控制系統

近年來，節能減排戰略的深入人心，使人們在家居生活中越來越重視節能減排。與此同時，互聯網技術的高速發展，也進一步促進了家居生活的智能化轉變，越來越多的家用電器和照明燈具等都可通過無線網絡來進行集成化控制，在實現智能控制的同時，也在最大限度上發揮了節能效果。目前，IOT產業得到了迅猛的發展，而家居生活也和IOT產業之間的關聯變得越來越緊密，以LED為代表的節能型智能照明控制系統更是已經成為IOT中的重要組成部分。

一、基于IOT架構的節能型智能照明控制系統概述

在基于IOT架構的節能型智能照明控制系統中，綜合應用了遠程通信技術、嵌入式技術以及物聯網等多種現代化信息技術。該系統可通過遠程無線控制燈具，使系統能夠切換不同的照明模式，除此之外，系統還可實時監測自身的運行狀態、工作環境溫度等。除了上述功能以外，節能型智能照明系統利用傳感器技術來進行光照度的自適應調節，進而為人們的生活創造一個舒適、溫馨、安全的照明環境。基于IOT架構的節能型智能照明控制系統主要由智能網關、遠程控制中心、溫度傳感器、照度傳感器、觸控面板以及ZigBee共同組成。

二、基于IOT架構的節能型智能照明控制系統組成

基于IOT架構的節能型智能照明控制系統可分為操控面板和控制終端兩個組成部分，該系統采用模塊化設計方法，因此按照模塊功能進行劃分，又可將其劃分成控制模塊、通信模塊、電源模塊以及驅動模塊等。

（一）主控單元

在節能型智能照明控制系統中，主控單元是其IOT架構中的重要元件，主控單元包括兩大組成部分，分別是數據采集終端與燈具控制終端，其中，數據采集終端利用各種類型的傳感器來進行數據采集，如照度傳感器、溫度傳感器等；而燈具控制終端中的核心則是ARM處理器，該處理器的型號為STM32，其組成部分包括光照傳感器、電源及其外圍電路。在主控單元中，數據采集終端的工作原理是，由ARM STM32處理器對溫濕度傳感器、光照傳感器及電源模塊傳輸的信號參數進行處理，并利用ZigBee無線通信模塊發送信號。燈具控制終端的工作原理是，由ARM STM32處理器對光照傳感器、電源模塊、熱釋電紅外傳感器及ZigBee無線通信模塊所傳輸的信號進行處理，并將處理后的信號發送給燈具驅動器中，由燈具驅動器來控制燈具的開啟與關閉。

（二）操控面板

在IOT架構中，操控面板采用ARM處理器來進行硬件設計，該處理器的型號為STM8S，這種處理器配置有觸摸軟件庫，其在運行過程中主要是通過電容來進行觸摸傳感檢測的，這是因為電容的電荷轉移特性，所以憑借該特性來實現觸摸檢測是非常可行的。在操控面板中，還設置有亮度調節滾輪與燈具開關，用戶只需滾動亮度調節滾輪，即可手動控制燈具的照明和亮度，而燈具開關則可使用戶對燈具進行手動開啟與關閉。

（三）通信模塊

基于IOT架構的節能型智能照明控制系統可具備環境監測功能，根據這一功能要求，需要在IOT架構中設置無線通信模塊，該無線通信模塊利用物聯網來進行通信網絡構建，在通信網絡中則分布著大量的ZigBee節點。該系統所使用的無線通信模塊型號為TI CC2530，該型號的ZigBee無線通信模塊中嵌入一種Soc或CMOS系統芯片，該系統芯片中內置有相應的解決方案，其有助于提高系統的通信性能，并可在頻段中進行應用，能夠滿足系統在開發過程中的低功耗與低成本要求。該系統還應用了射頻收發器，該射頻收發器的直接序列擴頻為24GHz DSSS，并且該系統還應用了一個8051工業級控制器。

（四）電源模塊

由于節能型智能照明控制系統是在民用場合中進行應用的，而民用場合的電壓常用220V，因此在對該系統的電源模塊進行設計時，應根據電壓輸出值的不同進行若干個分離元件的設計，以此設計穩壓電路，這樣，當5V電源與3V電源在通過開關電源時，220V的交流電便會通過穩壓電路的作用而轉化成12V的直流電。要將12V轉化成5V，該系統還應用了LM2576穩壓器，該穩壓器可驅動3A負載，這使其有著良好的負載調整與線性能力。而要將5V轉化成3.3V，該系統還應用了AMS1117型的調節器，該調節器主要負責調節電源，其輸出電流強度為1A，輸入和輸出電壓的最小值為1V，經過5V穩壓器至3.3V調節器對12V直流電的轉化，從而使不同電壓的能源分別提供給相應的CPU與各個芯片。

三、結語

總而言之，基于IOT架構的節能型智能照明控制系統可根據外界環境來自動調節照明亮度和色彩，通過亮度、溫濕度等傳感器的應用，使該系統得以實現節能化、智能化、網絡化控制。該系統有著非常合理的設計結構，將現代化信息技術應用于IOT架構中，可有效滿足用戶對不同場景的照明需求，并且該系統還具有非常良好的拓展能力，可有效節約能源，因此具有極高的推廣與應用價值。可以說，節能型智能照明控制系統所具有的廣闊發展潛力，正受到越來越多用戶的歡迎與青睞，其在未來市場發展中，必將為我國節能型社會的建設做出巨大貢獻。

參考文獻：

[1]劉友泉，沈友國，繆華勇.基于3G網絡的照明智能控制系統的應用[J].浙江電力，2013（07）.

項目：2018年大學生創新項目：基于IOT架構的節能型智能照明控制系統（項目編號201813299008）