專利名稱：自然光與人工光源綜合智能控制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光控制系統(tǒng)，具體地說(shuō)是涉及一種將自然光與人工光源綜合控制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是最近幾年才逐漸開始發(fā)展起來(lái)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的一個(gè)新興研究領(lǐng)域，具有十分廣闊的應(yīng)用前景，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)集成傳感器、微處理器和無(wú)線通信技術(shù)三大高新技術(shù)，是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)，在基礎(chǔ)理論和工程技術(shù)兩個(gè)層面向科技工作者提出了大量的挑戰(zhàn)性研究課題。最早關(guān)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究源于美國(guó)的幾個(gè)軍事研究項(xiàng)目，后來(lái)逐漸發(fā)展到民用領(lǐng)域。在1999年起國(guó)際上開始出現(xiàn)有關(guān)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究成果的報(bào)道。起初的研究大多是開發(fā)各種傳感器節(jié)點(diǎn)和研究平臺(tái)，代表性的有UCLA和Rockwell自動(dòng)化中心研制的WINS節(jié)點(diǎn)，UC Berkeley的Smart Dust節(jié)點(diǎn)和Motes節(jié)點(diǎn)等。其中Motes硬件平臺(tái)及其配套的TmyOS操作系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。在美國(guó)自然科學(xué)基金委員會(huì)的推動(dòng)下，美國(guó)加州大學(xué)伯克力分校、麻省理工學(xué)院、康奈爾大學(xué)、加州大學(xué)洛杉磯分校等學(xué)校開始了傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)的研究。英國(guó)、日本、意大利等國(guó)家的一些大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)也紛紛開展了該領(lǐng)域的研究工作。中國(guó)的許多高校(如西安電子科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等) 也開始了對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究。目前的研究主要集中在傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信協(xié)議的研究上，也開展了一些感知數(shù)據(jù)查詢處理技術(shù)的研究，取得了一些初步研究結(jié)果。目前針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議、路由協(xié)議、信息處理、數(shù)據(jù)查詢、部署覆蓋等應(yīng)用和中間件的相關(guān)問(wèn)題研究越來(lái)越深入，國(guó)內(nèi)外的高校及科研機(jī)構(gòu)紛紛展開這些領(lǐng)域的研究工作。加州大學(xué)伯克利分校提出了應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)連通性重構(gòu)傳感器位置的方法、基于相關(guān)性的sensor數(shù)據(jù)編碼模式、用稀疏傳感器網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)跟蹤移動(dòng)對(duì)象路線的方法、傳感器網(wǎng)絡(luò)上隨時(shí)間變化的連續(xù)流可視化方法、允許系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化時(shí)有效通信機(jī)制的一般化解、傳感器網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)的地理Hash表方法、確定傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)位置的分布式算法等，并研制了一個(gè)傳感器操作系統(tǒng)TinyOS。麻省理工學(xué)院開始研究超低能源無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，試圖解決超低能源無(wú)線傳感器系統(tǒng)的方法學(xué)和技術(shù)問(wèn)題。相對(duì)來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方面的研究起步較晚，近幾年才受到廣泛關(guān)注。中科院計(jì)算技術(shù)研究所、中科院自動(dòng)化所、中科院軟件所、清華大學(xué)、北京交通大學(xué)等研究單位及高校在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面也進(jìn)行了大量的工作，主要從事通信協(xié)議的分層和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)、無(wú)線通信協(xié)議棧、同步和定位中間件、數(shù)據(jù)融合、低功耗與高安全性設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)管理、質(zhì)量保證技術(shù)以及特定行業(yè)的應(yīng)用研究，相信會(huì)有更多的院校及研究所參加到傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究中來(lái)。由中科院計(jì)算所與寧波分部合作開發(fā)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)GAINZ是基于2. 4G頻段，支持Zigbee通信協(xié)議的產(chǎn)品其相應(yīng)的操作系統(tǒng)和管理平臺(tái)均具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)國(guó)內(nèi)如中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所、中科院軟件所、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校及科研機(jī)構(gòu)也相繼在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、操作系統(tǒng)以及仿真平臺(tái)等領(lǐng)域形成了自己
3的科研成果與特色。自然光光導(dǎo)照明是國(guó)外在80年代末被研究開發(fā)出來(lái)的一種新型照明裝置，該照明裝置無(wú)需常規(guī)能源就能為白天室內(nèi)提供照明，減小由常規(guī)能源帶來(lái)的環(huán)境污染，光源取自室外自然光線，通過(guò)特殊的傳輸與分配后，導(dǎo)入到室內(nèi)需要光線的地方，得到由自然光帶來(lái)的特殊照明效果，是一種綠色健康、節(jié)能環(huán)保的新型照明產(chǎn)品。光導(dǎo)照明技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)，英國(guó)教育部明文規(guī)定所有教室必須達(dá)到4%的日光系數(shù)，并盡可能做到自然通風(fēng)；但在我國(guó)的應(yīng)用尚屬空白。光導(dǎo)照明系統(tǒng)廣泛用于工礦廠房、學(xué)校、醫(yī)院、商場(chǎng)超市、體育場(chǎng)館、展覽館、海洋館、博物館、政府辦公樓、 監(jiān)獄、飛機(jī)場(chǎng)館、火車站候車室、汽車站候車室、地鐵、輕軌、各類流動(dòng)房間、地下通道、酒店、 旅館、家庭住宅、別墅、高級(jí)會(huì)所等建筑，或者是那些白天室內(nèi)光線陰暗但需要大面積采光及通風(fēng)的房間、地下室或地下車庫(kù)，獲得自然采光和自然通風(fēng)，可以大大減少建筑能耗，提供健康的工作居住環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種針對(duì)自然光、光導(dǎo)裝置、電動(dòng)窗簾和人工光源進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案本實(shí)用新型包括至少一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)，所述的Zigbee網(wǎng)絡(luò)包括分布在所控區(qū)域內(nèi)的若干個(gè)傳感器模塊、Zigbee終端、光導(dǎo)設(shè)備、電動(dòng)窗簾和人工照明設(shè)備；其中，傳感器模塊實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)信號(hào)，并將采集到的環(huán)境參數(shù)信號(hào)發(fā)送給Zigbee終端， Zigbee終端通過(guò)ZigBee無(wú)線通訊裝置將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至協(xié)調(diào)器，每個(gè)協(xié)調(diào)器將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至控制中心；Zigbee終端通過(guò)ZigBee無(wú)線通訊裝置接收控制中心及協(xié)調(diào)器下發(fā)的控制指令，并通過(guò)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制光導(dǎo)設(shè)備、電動(dòng)窗簾和人工照明設(shè)備。所述的協(xié)調(diào)器通過(guò)控制總線將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至控制中心；所述的控制總線為 RS485總線或以太網(wǎng)總線。所述的協(xié)調(diào)器通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)或3G網(wǎng)絡(luò)將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至控制中心。所述的傳感器模塊包括照度傳感器、紅外傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器中的任意一種或幾種組合。所述的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電控開關(guān)。采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，建立了一整套的控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而為建立模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和混沌微擾非線性控制方法搭建了良好的硬件平臺(tái)。本實(shí)用新型基于大量的傳感器作為眾多節(jié)點(diǎn)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)數(shù)大于1000個(gè)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可有溫度， 濕度，紅外，照度等多種傳感器，主要功能為環(huán)境溫度、濕度、照度等的檢測(cè)與智能控制，自然光與人工光源的檢測(cè)與智能控制。

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型包括至少一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)，上述的Zigbee網(wǎng)絡(luò)包括分布在所控區(qū)域內(nèi)的若干個(gè)傳感器模塊、Zigbee終端、光導(dǎo)設(shè)備、電動(dòng)窗簾和人工照明設(shè)備；其中，傳感器模塊包括照度傳感器、紅外傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器中的任意一種或幾種組合，它們實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)信號(hào)，并將采集到的環(huán)境參數(shù)信號(hào)發(fā)送給Zigbee終端，Zigbee終端通過(guò)ZigBee無(wú)線通訊裝置將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至協(xié)調(diào)器，每個(gè)協(xié)調(diào)器將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至控制中心；Zigbee終端通過(guò)ZigBee無(wú)線通訊裝置接收控制中心及協(xié)調(diào)器下發(fā)的控制指令，并通過(guò)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制光導(dǎo)設(shè)備和人工照明設(shè)備。上述協(xié)調(diào)器與控制中心的連接方式有以下兩種其一，協(xié)調(diào)器通過(guò)控制總線將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至控制中心，控制總線為RS485總線或以太網(wǎng)總線；其二，協(xié)調(diào)器通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)或3G網(wǎng)絡(luò)將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至控制中心。另外，需要說(shuō)明的是，同一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個(gè)終端采集到的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息通過(guò)本網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器實(shí)現(xiàn)各個(gè)終端的信息共享；不同的Zigbee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的采集到的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息通過(guò)控制中心實(shí)現(xiàn)各個(gè)終端的信息共享。本實(shí)用新型的工作過(guò)程是采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和混沌微擾雙重控制。其中，模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前智能控制中最活躍也是最富有成果的領(lǐng)域。模糊邏輯適合表達(dá)模糊或定性的知識(shí)，其推理方式類似于人的思維模式，但一般來(lái)說(shuō)模糊系統(tǒng)缺乏自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有并行計(jì)算、分布式信息存儲(chǔ)、容錯(cuò)能力以及具備自學(xué)習(xí)自適應(yīng)的能力，能對(duì)樣本進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)，但存儲(chǔ)的信息難以理解。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩者的優(yōu)勢(shì)，使一體化控制裝置具有模糊推理和自學(xué)習(xí)自組織的能力?；煦缥_控制是一種簡(jiǎn)單的非反饋混沌控制方法，它十分適合非自治系統(tǒng)的混沌控制。照明的測(cè)量與監(jiān)控根據(jù)天色天氣和人員密度控制照明系統(tǒng)，包括利用自然光的光導(dǎo)裝置、電動(dòng)窗簾和人工光源的照度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和人性化的照明。溫度的測(cè)量與監(jiān)控根據(jù)氣候氣溫、太陽(yáng)光引入后的溫升和人員密度控制光導(dǎo)系統(tǒng)的通風(fēng)與采暖制冷設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并提供適宜的溫度。濕度的測(cè)量與監(jiān)控根據(jù)氣候氣溫、太陽(yáng)光引入后的溫升對(duì)濕度的影響控制光導(dǎo)系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)備與加濕設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并提供適宜的室內(nèi)濕度。
權(quán)利要求1.一種自然光與人工光源綜合智能控制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，它包括至少一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)，所述的Zigbee網(wǎng)絡(luò)包括分布在所控區(qū)域內(nèi)的若干個(gè)傳感器模塊、 Zigbee終端、光導(dǎo)設(shè)備、電動(dòng)窗簾和人工照明設(shè)備；其中，傳感器模塊實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)信號(hào)，并將采集到的環(huán)境參數(shù)信號(hào)發(fā)送給Zigbee終端，Zigbee終端通過(guò)ZigBee無(wú)線通訊裝置將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至協(xié)調(diào)器，每個(gè)協(xié)調(diào)器將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至控制中心； Zigbee終端通過(guò)ZigBee無(wú)線通訊裝置接收控制中心及協(xié)調(diào)器下發(fā)的控制指令，并通過(guò)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制光導(dǎo)設(shè)備、電動(dòng)窗簾和人工照明設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然光與人工光源綜合智能控制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于所述的協(xié)調(diào)器通過(guò)控制總線將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至控制中心；所述的控制總線為 RS485總線或以太網(wǎng)總線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然光與人工光源綜合智能控制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于所述的協(xié)調(diào)器通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)或3G網(wǎng)絡(luò)將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至控制中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然光與人工光源綜合智能控制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于所述的傳感器模塊包括照度傳感器、紅外傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器中的任意一種或幾種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然光與人工光源綜合智能控制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于所述的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電控開關(guān)。
專利摘要一種自然光與人工光源綜合智能控制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，它包括至少一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)，所述的Zigbee網(wǎng)絡(luò)包括分布在所控區(qū)域內(nèi)的若干個(gè)傳感器模塊、Zigbee終端、光導(dǎo)設(shè)備、電動(dòng)窗簾和人工照明設(shè)備；其中，傳感器模塊實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)信號(hào)，并將采集到的環(huán)境參數(shù)信號(hào)發(fā)送給Zigbee終端，Zigbee終端通過(guò)ZigBee無(wú)線通訊裝置將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至協(xié)調(diào)器，每個(gè)協(xié)調(diào)器將環(huán)境參數(shù)信號(hào)上傳至控制中心；Zigbee終端通過(guò)ZigBee無(wú)線通訊裝置接收控制中心及協(xié)調(diào)器下發(fā)的控制指令，并通過(guò)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制光導(dǎo)設(shè)備、電動(dòng)窗簾和人工照明設(shè)備。本實(shí)用新型建立了一整套的控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而為建立模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和混沌微擾非線性控制方法搭建了良好的硬件平臺(tái)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202257228SQ20112034695
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者馮冬青, 劉偉, 劉志東, 劉潤(rùn)杰, 姚凱, 張曉健, 張璽, 逯偉防, 陳志豪, 陳聚豪 申請(qǐng)人:河南天擎機(jī)電技術(shù)有限公司