基于无线传感网智能家居照明控制系统

　　引言

　　照明控制在日常生活中是必不可少的，无论是用于日常的照明还是装饰，都在这个社会中扮演着不可或缺的角色。从第一盏灯光的亮起到现今智能化的照明设备，照明控制技术经历了从手动控制到自动控制，然后到智能照明控制的发展过程。以上所述的这些系统的共同特点就是均采用有线控制的方式，复杂的布线施工，在一定程度上造成了系统安装维护以及维修等方面的不方便，系统的可扩展性也比较差，移动性能不好，维护成本相对而言也很高。这些缺点阻碍了智能照明系统的发展以及应用。

　　随着无线通信技术的日渐成熟，安装成本低、安装布置灵活，而且还具有可移动性，方便对系统的重新布置，这些优点都在很大程度上促进了无线智能照明控制系统的发展。本文采用IEEE802.15.4e协议组建无线网络，适合各种不同建筑物的结构和布局，适用于不同照明设备的选型与配置，以达到照明设备的多元化控制的目的，并可与窗帘、家电设备协同控制实现情景模式的切换。

　　智能照明系统的总体设计

　　智能照明系统是物联网智能家居的重要组成部分，本设计是基于IEEE802.15.4e协议的无线传感网络，网络中需要一个协调器对网络进行自主控制，并通过家庭网关与家居中的其他终端设备进行通信，网关负责组员的管理及数据转发等任务。智能终端通过数据监控中心转发数据来控制灯光节点。灯光节点可以设置成路由或节点设备，对灯具进行开关和调节亮度的控制。本设计的主要内容包括：智能终端控制、无线控制节点及传感器节点接入、远程数据中心、远程客户控制。系统结构图如1所示。

　　在本系统中，无线节点主要负责接收终端控制命令及进行灯具亮度的控制;家庭网关负责网络的管理与数据的转发;协调器负责网络的建立和节点的管理;监控中心和终端控制机是整个系统的中枢，实现对照明的集中管理和对智能家居的整体控制。

　　无线传感网可以根据要求组成星形或树形的网络，星形网络一般用于较简单的建筑，适合家庭组建。灯光节点和传感器由路由及协调器接入智能家居家庭网关，由家庭网关与智能终端和服务器相连，构成统一的控制网络。每个灯光节点都有无线收发的功能，可以做协调器或路由。

　　智能灯光控制器的设计

　　硬件设计

　　智能灯光灯光控制器主要实现对家庭内部单个灯光节点的控制（开、关、调光），其硬件框图如图1所示，灯光控制器的硬件主要由微处理器、射频模块、光控制器以及电源模块四部分组成。

　　图1 智能照明系统结构图

　　图2 硬件框图

　　（1）微处理器：从低功耗和功能性考虑采用STC10系列单片机作为微处理器，主要用来分析和控制照明情况。

　　（2）射频模块：采用CC2430作为射频芯片，负责与协调器进行通信，并通过串口与微处理器交换数据。

　　（3）光控制器：采用WS100T10集成电路控制可控硅触发电路接收微处理器的指令来进行灯光亮度的调节。