一种基于物联网技术的LED智能照明控制系统
许庆阳
摘要当前物联网技术、嵌入式系统运用范围越来越广，LED照明商品凭借节能环保、性能稳定及经济可靠等优势，在智能家庭和社区照明系统中占据着极其重要的地位。本研究在物联网及嵌入式技术的基础上，对室内LED智能照明节能系统的总体架构和硬件软件进行了设计，并通过实验证实了系统的科学性与可行性。
关键词嵌入式系统；物联网技术；LED智能照明系统
1室内LED智能照明节能系统总体架构设计
本研究主要针对室内LED智能照明节能系统进行了设计，构建了无线网络环境，使设计的用户接口具有远程监控的作用。系统在监控LED灯时，可以借助APP软件或Web网站接口来实现。低功率是该设计的关键，需要整合物联网和嵌入式技术，将无线模块作为嵌入式处理器的关键部分，发挥网络技术的优势，保证用户在客户端就能够远程管控LED照明终端，降低照明能耗。在此结构的支持下，有利于系列后期的维护管理工作，便于用户进行操作和管理，满足了用户多样化、个性化的照明需求，提高了用户的体验水平。系统的设计结构也便于后期功能扩展和二次开发，延长了LED设备的寿命，有效降低了能源消耗，具有环保、节能和便利等多種优势。
2LED智能照明节能控制系统硬件设计
本研究基于嵌入式与物联网技术下，结合LED芯片、驱动及通信技术并利用传感器对系统硬件部分进行设计。该部分包括光强传感器、热释红外传感器、人体红外检测模块、存储模块、GSM模块、液晶显示屏、语音提示模块、按键控制、电源模块、无线通信模块、日光灯驱动电路、LED驱动电路、主控机。系统可有效对室内照明状况和灯具进行监控，并通过GSM/GPRS网络传输远程指令数据及现场照明情况数据，实现远端对室内照明的远程实时监测和控制，提高电力资源的利用效率。
3LED智能照明节能控制系统软件设计
本LED智能照明节能系统在软件部分以zigbee的无线传感网络为例，利用zigbee2006协议栈代码，发挥其节点功能，体现其无线网络通信作用。终端节点、网络协调器两大内容的是软件设计的关键，前者的主要功能是收集信息向协调器传输数据，并结合获取的数据对LED灯具进行智能调控；而后者的目的是对无线网络进行构建，对状态数据进行接收，并向上位机传输数据，利用系统终端节点数据采集模块，对室内灯具进行智能调控。具体管控流程如图1。
4LED节能系统实验结果及分析
本实验选取普通家居室内环境，检测和验证室内LED智能照明节能系统的各项功能，并同运用常规照明系统的室内环境进行对照。
4.1系统亮度采集节点的实验结果及分析
由表1，监测点1、监测点2对应LED灯的开关闽值定位为1800；监测点3的亮度检测值若小于1728则需开启LED照明灯；监测点4的亮度检测值若小于1853则需开启LED照明灯。
4.2人体信号检测结果及分析
由实验可知，人体信号有效检测范围在5m且小于100度内，但系统不能对静态的物体进行监测，具体实验数据如图2。通过分析实验结果：人体红外传感器在静态或无人等情况下输出的均为低电平。若监测到人体活动信息，传感器管脚输出电平为3.3V；若人的活动数量较多，则传感器会一直保持高电平状态；若人体处于静态，一段时间后单片机将恢复到低电平状态。
4.3系统能耗测试及分析
如图3，应用该系统房间耗电量和常规照明系统房间分别用红色、蓝色表示。前者电能消耗量明显比后者要少，说明该室内LED智能照明节能系统能够有效的节约电能并具有较高的科学性和可行性。
5结论
将嵌入式与物联网技术应用于室内LED智能照明节能系统中能够有效的节约能源、便于操作。系统可结合人员数量、亮度数值，利用情况等信息对LED灯具进行智能管控，保证照度的合理性，降低系统设备的故障发生几率，节约电能，减少用电成本。
