可見光通信技術在智能工業照明中的應用研究

摘要：近年來，科技不斷創新。人們提出了一種智能照明系統，該系統使用可視化通信技術照明燈和照明傳感器，事實上，仿真實驗建立并驗證了基于這一概念的新開發控制方法的準確性，使用優化的控制算法進行可見光照明驗證測試，結果表明，不同的照明傳感器可以達到不同的效果。基于可見光通信的技術優勢，人們將它們應用于智能行業的照明中。在智能行業的照明中，系統不僅提供有效的照明控制，還可以使用智能照明控制系統并結合虛擬現實（VR）技術實現定位和自動檢測，通過分析滿足智能工廠信息化需求，實現人性化建設。

關鍵詞：智能照明； 控制系統； 可見光通信；工業4.0；虛擬現實

在工業照明中使用LED照明產品為行業提出了新的要求。工業的數字智能現代化，最終提供高速高效的產品，同時增加了信息技術的使用要求。根據現有的發展形勢，本文提出了一種基于可見光通信的智能照明系統，這不僅能應用更廣闊的地域范圍內合理布設照明設備，還可以對光源照度進行調節，并可以實現對控制系統進行升級。高強度白光發光二極管（LED）也越來越多地被用作有效光源，將白色發光二極管替換為更高效的白熾燈和熒光燈。白光LED電源低、壽命長、環保等優點。LED還可以用于高速數據通信，具有非常高的反應靈敏度。（VSibrIghtCommmunications）VLC也具有照明和通信的優勢。LED室內照明和檢測，LED可見通信被認為是技術上潛在的視角。當然，目前可見光通信技術的發展也面臨著一些問題。

本文側重于智能工業照明應用中可見光通信技術的探索和研究。基于白色LED的可見光通信技術提供一種使用多功能和互聯網應用程序開發的新數據通信方法。

一、可見光通信技術特點

所謂的智能照明系統需要各種照明燈具，當多條線路連接到網絡系統時，智能照明系統有非常多的特點，有幾個重要的特點如下：

（一）自主分散控制

智能照明系統控制整個位置的控制模塊，允許系統的可靠性降低，在此過程中系統發揮重要的作用，通過標識號與來自照明傳感器的每個照明或陣列的信息的輸出，從而實現自主分散控制。

（二）實現自主照明控制

在獨特的照明系統中，實現了自動開關模式，可以依靠開關模式實現智能照明系統，也可以切換設備來執行所需的照明亮度。

第一，可見光通信是照明和通信的變化。①頻譜許可證已許可。可見光波長為380nm至780nm，具有整個無線頻譜。②電磁干擾可用于無線接入。③高功率和高速通信速度。LED可以運行與LED的數據通信，因為通信是非常快的，所以白光LED可以同時被用于照明與通信，因此信息可以在室內環境下進行傳播，并同時滿足照明的需求。此外，可見光通信還可以實現終端之間點對點通信。由于發散角較小，因此，可以有效地降低傳輸損耗，實現高速通信。陣列常常被用于信息顯示，若將相應的信息調制到這些LED陣列上，則可便捷地將數據傳遞給用戶終端。

第二，其他無線通信技術具有自己的優勢。例如，BLL接近無線通信技術。廣泛使用手機，耳機，筆記本電腦等設備。WIF非常適合大規模數據批量轉移并實現計算機直接通信。Digee目前用于智能秒表和家庭智能交換機，將這種無線通信協議設備與可見光通信，具有穩定性和機密維護性好的特點，可見，可見光通信具有便捷性。

第三，白光LED是由光發出的，光發散角度很大，但對人體無害，所以可以使用更大的傳輸功率來傳輸信號，從而提高系統的可靠性。定位在接收單元上以檢查電子信號的照明裝置，然后恢復轉換成電信號和指定的起始信號。如果人們想獲得更好的結果，應該使用連接LED，雖然它的光束很小，但發散角很大。光通信系統是一種可以同時發出的雙VLC系統。此系統可以創建視覺網絡，VLC系統中的白色LED在連接和照明中起著重要作用。

二、基于VLC的智能照明控制系統

可見光通信技術的智能化是中國科研人員不斷努力的結果，可見光通信技術在人們的生活中發揮著重要的作用。互聯網是中國社會普及的高科技技術，可見光通信技術的發展也朝著網絡化的方向發展。網絡可以逐漸提升信息傳輸速率，方便企業之間的數據共享。除此之外，網絡在國民日常生活中也很重要，可見光通信技術的發展使得企業發展更加快速，大多數人都會使用網絡，也會利用網絡獲取信息，加快社會發展。由此可見，互聯網的普及非常地重要。可見光通信技術被稱為數字時代，方便人們處理信息，當前的數字處理是最具代表性的。人們目前使用的計算機網絡等，通過數字處理進行傳輸信息，隨著因特網在人們生活中和信息傳輸中的應用，對可見光通信技術需求不斷提高，所以可見光通信技術也是通信工程的一個重要特征。

文中的智能照明控制系統主要包括遙控設備、外部網絡、智能網關、內部網絡、部分網絡控制等。部分網絡中繼單元和終端序列相同的位置使用可見光通信連接，來形成用于數據傳輸的線路。因此，可以實現設備地址的自動記錄或實現由設備終端收集的數據，確保數據的準確性。在子網控制和內部網絡上的雙絞線，智能網關不僅從子網控制處理數據，還可以對用戶進行訪問，總體而言遙控器件框架對智能工業照明系統有著非常重要的作用。信息反饋單元經由信道轉換單元發送到智能網關，用戶訪問服務器并執行其他信息處理，信道轉換單元的信號主要是工業控制中最常用的通信信道，并且智能網關必須處理總線通信模塊。

（一）硬件設計

1.智能網關硬件設計

處理器的功能，集成和成本性能與一些網絡控制單元電路處理器相匹配，可訪問傳輸/接收模塊、Wi-Fi模塊和以網組模塊最多可訪問16個。收集功能設置的反饋數據，例如，終端反饋數據、設備地址固件更新。一些網絡中繼設備具有所有功能，可以實現站點傳輸，完成設備控制、數據接收，并具備工業智能照明系統數據、管理等操作的轉換和管理特性。

處理器模塊使用32位STM32處理器控制智能網關中操作，為了收集網絡路由器，需要關閉智能網絡中構成網絡路由器的多個子中繼單元的數據。智能網關包括Wi-Fi模塊、以太網模塊和Jig。基于可見光成像定位系統，LED陣列作為傳播邊緣像素是用來使用的像素調制，過程使用圖像傳感器接收到的圖像，解調接收的數據以及傳輸數據實現在線定位。

2.終端設備的硬件設計

第一，終端單元是系統的總核心。在照明控制中，必須檢查光學環境。從溝通的角度看，可視光線是作為通信媒介使用的，工廠的燈具在空間布局中為可視光線提供了良好的基本條件。可視光接收模塊是由舊節點發送的可視光信號，并配置為節點地址ID，在不將可見光放入模塊的情況下執行的操作。已知終端設備使用端口數據使用兩個處理器使用USB2.0，SPI和UART接口。在訪問智能工廠管理系統數據庫時，BLE模塊用于連接到外部通信終端的能。

第二，將所有設備連接到封閉的通信網絡。工廠燈通常安裝在10米以內。可見光傳輸模塊必須發送到3W，旨在可以看到高達40Mbps的光通信速度。該網絡可以支持可訪問性，使用訪問更多信息。良好的溝通促進智能工廠，根據節點規則自動生成浪費環路通信環路，減少預置的地址作業負載。

（二）軟件設計

首先，智能網關軟件的主要功能是訪問管理子網控制設備或遠程控制設備。切換至信息終端設備和遠程控制設備。系統初始化后，讀取外部設置并確定如何執行控制，包括子網單元和遠程管理設備的檢測訪問管理。

其次，設置所需光的功率值，自動設置所需光的光值，子網控制設備搜索。搜索信息包含數據包地址信息，可以閱讀反饋獲得光學信息。在計算所需的控制輸出后，“管理設置”信息被發送到子儀表上。控制定時器設置默認值，等待控制定時器發送子網控制器。

再者，在手動控制模式下，如果網絡端口是信號，則傳輸信息是單個網絡。亮度控制值在適當的設定時被設置，并且被發送給子網控制器。圖形窗口顯示分組的讀取反饋信息、光功率設置。在沒有信號的情況下，直接返回網絡端口判定。子網控制設備軟件設計子網控制設備是一種橋，將與負責網絡中的管理設備的服務器實現數據交換。

最后，該系統將單個系統設置為可視通信網絡，如子網中繼單元的管理，連接智能網關并讀取。接口信息作為信息處理。可見光的通信信號通過單元設備的處理，最后傳遞到終端設備。終端設備接收到信號后，并在短的時間內傳遞到智聯網的開關控制器上，從而實現了信息處理。

可見，遙控設備軟件設計遙控設備主要用于實現照明裝置的靈活控制，遠程控制設備軟件需要用戶需求，以保證系統的安全性。當人們開設程序時，單擊出廠信息顯示、用戶認證、接口信息顯示和出廠信息顯示當前的照明水平和房間的亮度。這不僅完成了對燈光、照明裝置調整亮度，還根據照明設備的設置和環境變化增加了更多的節能管理功能。

三、VLC在智能工業照明的應用

根據以上的內容描述，是基于可見光通信技術的智能照明控制管理系統，也可以利用系統平臺構建高速通信局域網。通過Internet的連接，可以實現遠程控制實現互聯網聯訪問，可以在智能工業照明系統中實現高精準算法，而且還可以準確地實現智能工業照明系統在工業上的應用。同時通過實現高精度定位算法來實現高精度定位并替換人工。此外，這種智能照明控制系統和虛擬現實（VR）技術符合工業未來創新革命的信息，結合實現倉庫管理，人類地區建設需求。理想的無線接入方式，利用現有網絡獲取干擾技術和可見光已成為研究趨勢，將在未來傳播領域中占據重要地位，將推動信息社會的發展。

可見光信號是一個設備接著一個設備的信號，間隔大概為十米，作為信號傳輸，應接收其信號。播放裝置可以通過單個可見光傳輸模塊，其中單個可見光傳輸模塊約3W計算約60W燈。目前對VLC技術的研究有許多需要解決的問題，可見，VLC仍然有更大的發展空間。下面將VLC實施路徑及來源等進行分析：

①實時路徑：VLC發射器和接收器通過源方向信號傳輸，這是VLC由于強檢測信號強度，也就是說，它必須是一條線，這也是VLC的優勢。可見光信號無法通過所有對象，因此它只能反映以下信息：當光敏接收器以低發光強度水平接收光信號時，表示數據速率較低。因此，非視信號的能量低，數據速率低。

②來源：用作當前VLC啟動源的LED不是專業理想的VLC光源。當前LED光源被認為是使用照明而不是數據通信，數據通信并不理想。

③多路徑衰落：由于寬度波束輻射的影響，相同的信號可以在不同路徑中產生不同的路徑長度以使多徑衰落，從而產生干擾嚴重影響VLC性能。

如果發射器的傳輸角度大時，VLC產生背景光學干擾。背景光的變化降低了信噪比，這也是VLC面臨的嚴重問題。人們可以利用更好的接收器分離高信號衰減，例如，低信噪比質量信號，但系統成本增加，可以相對簡單地從性質和人造光源的干擾中除去光學濾波器。

與無線LAN無線網絡相比，可視通信系統可以在室內使用照明設備而不是本地網絡基站的信號，未來的通信速度是幾兆字節。傳輸速率也可以比計算機和移動信息終端的光纖通信時間更長。并在很長一段時間內上傳，才能使用室內指示器拍攝的信號功能，系統具有高安全性功能。在街道泄露信息時，由于不影響通信速度的計算機，使用無線通信可以自由使用系統（例如，電磁信號）。

如果人們需要Wi-Fi信號就能上網，國際前端通信技術在國內傳輸網絡信號將在實驗室中成功實施。研究人員已經找到了網絡信號，四臺計算機，高達3.25g 1w LED燈珠和平均網絡速度為150米，是世界上最快的互聯網。可見光通信稱為LiFi。無線信號設備有很多限制，而且世界各地數以百萬計的大學都很昂貴，這有助于數以百萬計的基站改善信號。但大多數能量將被消耗5%，但大多數能量將被消耗。形成鮮明對比在世界上使用的燈泡，在傳統白熾燈中，世界上使用的燈泡特別是家庭光源排，光可以是無線發射器，其被添加到薄LED燈泡的微芯片。

要將Microchip連接到普通的LED燈泡，可以在每秒創建的那一刻顯示。因為頻率太快無法找到，然而對于這些因素，也會使得光敏傳感器發生變化。人們把編碼作為光信號來進行二進制的轉換，這樣可以更加高效地進行信號傳輸。光下的計算機通過特殊接收器集傳輸，與現有Wi-Fi相比，未來可見光通信是安全和經濟的， Wi-Fi依靠無線傳輸功率的增加來提高局部電磁輻射。通過墻壁的無線信號和網絡信息是不安全的。這種安全風險是掃描可見光通信，頻譜增加了無線頻譜的帶寬和速度，而網絡設置非常需要新的基礎設施。

所以，在科技信息的時代下，可見光通信技術是一種安全、經濟有效的技術，在實驗室實驗人員要進行網絡信號的遷移。而且一個在線使用的間歇網絡信號的同時，作為一個無線電，這是一種電磁波，這種原理可以認為是與網通信號的原理是一致的。

四、結束語

綜上所述，在工業時代，信息技術通過改造技術和創新革命，為智能工業照明提供了新的方法和手段。可見光通信技術在智能工業中應用發揮了極大的作用，對以后的工業照明設施提供了基礎。在這個科技的時代下，智能的工業照明系統更加完善，使得工業水平也有了提高，同時科技與現實的結合，應用于人類社會，極大地提高了工業照明措施，現實與科技的結合使得科學技術服務于人類社會。可見光通信技術在我國經濟市場和社會生活中得到廣泛應用，可見光通信技術需要不斷創新，帶來各種科技產品，并服務于人們的工作和生活，提高人們的工作效率，希望可見光通信技術為全球做出更大的貢獻，同時也希望可見光通信技術帶動我國科學技術走向世界前列。

作者單位：王浩? ? 天津港第一港埠有限公司

參? 考? 文? 獻

[1]牛衍方，孫德棟，龔桃榮，辛軍.可見光通信技術在智能工業照明中的應用研究[J].照明工程學報，2017，28（05）：27-31.

[2]宋素真.可見光通信在煙霧及火焰檢測中的應用研究[D].上海第二工業大學，2021.

[3]周穎.可見光通信混合非對稱限幅光正交頻分復用傳輸技術研究[D].江南大學，2021.

[4]亢令川. 陣列可見光通信移動接收技術研究[D].戰略支援部隊信息工程大學，2021.

[5]閆冬.集成可見光通信系統中關鍵技術的研究[D].天津大學，2020.