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CN110505598A - 一种基于cb2201的智能照明控制系统 - Google Patents

一种基于cb2201的智能照明控制系统 Download PDF

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CN110505598A CN201910752603.XA CN201910752603A CN110505598A CN 110505598 A CN110505598 A CN 110505598A CN 201910752603 A CN201910752603 A CN 201910752603A CN 110505598 A CN110505598 A CN 110505598A
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邵巍
许�鹏
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Nantong University
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Abstract

本发明公开了一种基于CB2201的智能照明控制系统,包括阿里云物联网平台，CB2201开发板，ZigBee协调器，普通灯，调光灯，该系统设计了一个基于CB2201开发板的智能照明系统，系统主要由阿里云物联网平台，ZigBee协调器以及CB2201开发板三部分组成，通信组网模块采用了ZigBee组网技术，可以通过CB2201开发板接收数据，组网按键开关将普通灯和调光灯分别组网，匹配不同的组号，CB2201开发板上的数据采集模块采集照明系统所处的环境温度，湿度信息，灯组的亮度以及开关状态信息，阿里云物联网平台通过发布消息至开发板，控制普通灯的开关与调光灯的亮度，并采用无线传输技术将采集到的温湿度信息，普通照明灯开关状态以及调光灯的亮度信息上传至云端，实现远程实时监测。

Description

一种基于CB2201的智能照明控制系统
技术领域
本发明涉及智能照明控制技术领域，具体为一种基于CB2201的智能照明控制系统。
背景技术
传统的照明控制方法是将被控制的设备用连线引入控制室，这样不仅造成电力电缆铺设过多增加了投资成本而且还大大增加了灯回路的辐射干扰，对空间电磁环境造成了污染。
随着信息控制技术的发展，现代化建筑中的楼宇自控设备和不同功能的系统越来越多，越来越复杂。但无论何种建筑，也不论该建筑的智能化程度有多高，照明控制一直在其楼宇自控系统中占据十分重要的位置。目前，我国照明用电占建筑用电的20％～30％。照明系统的设计需要向着更舒适、安全和节省能源的方向发展。智能照明控制系统，是指利用计算机、无线通讯数据传输、扩频电力载波通讯技术、智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥讯控制系统，来实现对家居照明设备甚至家居生活设备的有效智能化控制。具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能，是智能家居的趋势之一。
智能照明控制不仅可以运用于家庭住宅的管理，在学校体育馆灯控系统、医院灯控系统以及酒店客控系统中都可以发挥很大的作用。除此之外，这项技术还可以运用于地下场所的健康照明系统，针对地下场所封闭的特性以及照明心理学和光学的研究，模拟早中晚不同情景的自然光照明以满足工作人员对地下工程环境的适应需求。
数字化的智能照明不是只能通过昂贵、繁琐复杂的控制系统才能实现，人们更需要的是使用便捷、安装简单、成本经济的照明方式来解决办公、商业、别墅、会所、家居等场所的精准应用，并兼顾自然、环保、节能的理念。所以，实现智能照明的节能、环保、舒适、方便是目前我们需要努力的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于CB2201的智能照明控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于CB2201的智能照明控制系统,包括智能照明控制系统，阿里云物联网平台，ZigBee协调器， CB2201开发板，普通灯，调光灯，所述智能照明控制系统上的阿里云物联网平台，ZigBee协调器，普通灯，调光灯，分别与CB2201开发板进行无线连接，所述CB2201开发板上CH2201作为MCU，所述CB2201开发板上主要包括GPIO端口，数字温湿度传感器，JTAG调试电路，USB接口，两个YoC 接口，4个用户按键，2个用户双色LED灯，WIFI模块。
优选的，所述ZigBee协调器的通信板包括21个IO端口，一个复位按键，一个Debug，21个LED。
优选的，所述数字温湿度传感器包括一个电阻式测湿元件和一个NTC 测温元件，数字温度传感器与单片机之间采用I2C总线进行通信。
优选的，所述CB2201开发板上的CH2201MCU基于CK802T的平台，CK802T 为32位处理器，CH2201含有256K的EFlash和32+32K+16K内部SRAM，8KSRAM 是TEE操作系统的安全SRAM，80KSRAM是低功耗模式的保留SRAM。
优选的，所述DHT11数字温湿度传感器工作电压范围为3.5V-5.5V，工作电流平均0.5mA，湿度测量范围为20－90％RH，温度测量范围为0－50℃，湿度分辨率为1％RH 8位，采样周期为1s。
优选的，所述CB2201开发板上设有4个用户按键分别为普通灯组网按键，控制普通灯亮灭按键，调光灯组网按键，控制调光灯亮度按键。
优选的，所述ZigBee为基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，所述ZigBee网络分为物理层，介质访问控制层，网络层和应用层，所述物理层和MAC层由IEEE802.15.4标准定义，网络层和应用层由ZigBee联盟定义。
优选的，所述阿里云物联网平台上设有高性能IoT Hub，设备接入，设备管理，安全能力，规则引擎以及数据分析。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)该系统设计了基于ZigBee技术的无线数据传输模块以及通信组网模块，实现一对多的控制；
(2)通过云端对普通灯的开关状态和调光灯的亮度进行控制，实现远距离调控；
(3)开发板的按键也能实现对照明灯组的控制，以便在断网时也能对照明系统中的灯组具有控制功能，从而与云端一起对照明灯组实现双控的功能，实现多对一的控制，使照明系统向智能化，网络化，信息化，低成本化迈进了一步；
(4)该智能照明控制系统是一种基于CB2201开发板的智能照明系统软硬件设计，本系统可以通过不同的方式进行灯的开关并实现远程控制和状态监测，系统还添加了温湿度测量功能，温湿度传感器主要用于测量周围环境的温湿度变化，通过I2C总线传输到CB2201开发板上，然后上传数据至云端实时显示，另外，该系统还具备组网功能，能够实现一对多控制，能应用于多数实际应用场景，系统中有普通灯与调光灯，可以根据不同的场景设置不同的灯光模式，实现了照明的人性化，个性化与多样化。
附图说明
图1为本发明智能照明控制系统结构示意图。
图中：1、智能照明控制系统；2、阿里云物联网平台；3、按键开关；4、CB2201开发板；5、普通灯；6、调光灯。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明提供一种技术方案：一种基于CB2201的智能照明控制系统,该智能照明控制系统1包括阿里云物联网平台2，ZigBee协调器 3，CB2201开发板4，普通灯组5以及调光灯组6，数字温湿度传感器7， WiFi模块8，智能照明控制系统1上的阿里云物联网平台2，ZigBee协调器3，普通灯组5，调光灯组6，分别与CB2201开发板4进行无线连接，CB2201开发板4上CH2201作为该开发板的MCU，CB2201开发板4上主要包括GPIO端口，JTAG调试电路，USB接口，两个YoC接口，4个用户按键，2个用户双色LED灯。
ZigBee协调器的通信板包括21个IO端口，一个复位按键，一个Debug， 21个LED灯。
数字温湿度传感器上包括一个电阻式测湿元件和一个NTC测温元件，数字温湿度传感器与单片机之间采用I2C总线进行通信，NTC测温元件与一个高性能8位单片机相连接，通过单片机等微处理器简单的电路连接来实时的采集本地湿度和温度，温湿度传感器与单片机之间能采用I2C总线进行通信。
数字温湿度传感器工作电压范围为3.5V-5.5V，工作电流平均0.5mA，数字温湿度传感器的湿度测量范围为20－90％RH，温度测量范围为0－ 50℃，湿度分辨率为1％RH8位，采样周期为1s。
CB2201开发板4上的CH2201MCU基于CK802T的平台，CK802T为32 位处理器，CH2201含有256K的EFlash和32+32K+16K内部SRAM，8KSRAM 是TEE操作系统的安全SRAM，80KSRAM是低功耗模式的保留SRAM。
CB2201开发板4上设有JTAG调试电路以及一个USB接口，通过USB 接口实现调试。
CB2201开发板上的4个用户按键分别为普通灯组网按键，控制普通灯亮灭按键，调光灯组网按键，控制调光灯亮度按键。
ZigBee为基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，ZigBee网络分为物理层，介质访问控制层，网络层和应用层，物理层和MAC层由 IEEE802.15.4标准定义，网络层和应用层由ZigBee联盟定义。
阿里云物联网平台2上设有高性能IoT Hub，物联网平台支持海量设备连接上云，设备与云端通过IoT进行稳定可靠地双向通信。
阿里云物联网平台2上的设备管理，为阿里云物联网平台2提供完整的设备生命周期管理功能，支持设备注册，功能定义，数据解析，在线调试，远程配置，固件升级，远程维护，实时监控，分组管理，设备删除等功能。
阿里云物联网平台2上提供多重防护有效保障设备云端安全，在身份认证方面提供芯片级安全存储方案(ID2)及设备秘钥安全管理机制，防止设备密钥被破解，安全级别很高。
阿里云物联网平台2还提供数据流转和场景联动功能，配置简单规则，即可将设备数据无缝流转至其他设备，实现设备联动，或者流转至其他云产品，获得存储、计算等更多服务，阿里云物联网平台2的物联网平台提供包括空间数据可视化和流计算在内的数据分析服务。
智能照明控制系统1通过ZigBee协调器与CB2201开发板连接,CB2201 开发板的控制按键主要有四个,其中，一个按键控制普通灯的亮灭，一个按键控制调光灯的亮度，另外两个按键具备组网功能，整个智能照明控制系统1还包括了温湿度测量部分，温湿度传感器主要用于测量周围环境的温湿度变化，通过I2C总线传输到CB2201开发板上，然后上传数据至云端实时显示。
该智能照明控制系统是一种基于CB2201开发板的智能照明系统软硬件设计，本系统可以通过不同的方式进行灯的开关并实现远程控制和状态监测，系统还添加了温湿度测量功能，数字温湿度传感器主要用于测量周围环境的温湿度变化，通过I2C总线传输到CB2201开发板上，然后上传数据至云端实时显示，另外，该系统还具备组网功能，能够实现一对多控制与多对一控制，能应用于多数实际应用场景，系统中有普通灯与调光灯，可以根据不同的场景设置不同的灯光模式，实现了照明的人性化，个性化与多样化。
本发明的有益效果是：
(1)该系统设计了基于ZigBee技术的无线数据传输模块以及通信组网模块，实现一对多的控制；
(2)通过云端对普通灯的开关状态和调光灯的亮度进行控制，实现远距离调控；
(3)开发板的按键也能实现对照明灯组的控制，以便在断网时也能对照明系统中的灯组具有控制功能，从而与云端一起对照明灯组实现双控的功能，实现多对一的控制，使照明系统向智能化，网络化，信息化，低成本化迈进了一步；
(4)该智能照明控制系统是一种基于CB2201开发板的智能照明系统软硬件设计，本系统可以通过不同的方式进行灯的开关并实现远程控制和状态监测，系统还添加了温湿度测量功能，数字温湿度传感器主要用于测量周围环境的温湿度变化，通过I2C总线传输到CB2201开发板上，然后上传数据至云端实时显示，另外，该系统还具备组网功能，能够实现一对多控制与多对一控制，能应用于多数实际应用场景，系统中有普通灯与调光灯，可以根据不同的场景设置不同的灯光模式，实现了照明的人性化，个性化与多样化。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于CB2201的智能照明控制系统,包括智能照明控制系统(1)，阿里云物联网平台(2)，ZigBee协调器(3)，CB2201开发板(4)，普通灯(5)，调光灯(6)，其特征在于：所述智能照明控制系统(1)上的阿里云物联网平台(2)，ZigBee协调器(3)，普通灯(5)，调光灯(6)，分别与CB2201开发板(4)进行无线连接，所述CB2201开发板(4)上CH2201作为MCU，所述CB2201开发板(4)上主要包括GPIO端口，数字温湿度传感器，JTAG调试电路，USB接口，两个YoC接口，4个用户按键，2个用户双色LED灯，WIFI模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于CB2201的智能照明控制系统，其特征在于：所述ZigBee协调器的通信板包括21个IO端口，一个复位按键，一个Debug，21个LED。
3.根据权利要求1所述的一种基于CB2201的智能照明控制系统，其特征在于：所述数字温湿度传感器包括一个电阻式测湿元件和一个NTC测温元件，数字温度传感器与单片机之间采用I2C总线进行通信。
4.根据权利要求1所述的一种基于CB2201的智能照明控制系统，其特征在于：所述CB2201开发板(4)上的CH2201MCU基于CK802T的平台，CK802T为32位处理器，CH2201含有256K的EFlash和32+32K+16K内部SRAM，8KSRAM是TEE操作系统的安全SRAM，80KSRAM是低功耗模式的保留SRAM。
5.根据权利要求1所述的一种基于CB2201的智能照明控制系统，其特征在于：所述DHT11数字温湿度传感器工作电压范围为3.5V-5.5V，工作电流平均0.5mA，湿度测量范围为20－90％RH，温度测量范围为0－50℃，湿度分辨率为1％RH 8位，采样周期为1s。
6.根据权利要求1所述的一种基于CB2201的智能照明控制系统，其特征在于：所述CB2201开发板(4)上设有4个用户按键分别为普通灯组网按键，控制普通灯亮灭按键，调光灯组网按键，控制调光灯亮度按键。
7.根据权利要求1所述的一种基于CB2201的智能照明控制系统，其特征在于：所述ZigBee为基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，所述ZigBee网络分为物理层，介质访问控制层，网络层和应用层，所述物理层和MAC层由IEEE802.15.4标准定义，网络层和应用层由ZigBee联盟定义。
8.根据权利要求1所述的一种基于CB2201的智能照明控制系统，其特征在于：所述阿里云物联网平台(2)上设有高性能IoT Hub，设备接入，设备管理，安全能力，规则引擎以及数据分析。
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