基于物联网的智能照明系统如何设计？

一、基于物联网的智能照明系统如何设计？

照明系统是智能家居领域最为重要的组成部分，随着科学技术快速发展，如今人类对于照明系统的要求已不再是传统、简单的视觉层面的明暗表现，而是变为对富有美感、极具智能化照明方案的极致追求。当下LED照明已进入智能时代，越来越多的人开始考虑如何节约电能，享受多样化照明功能带来的时尚美感与舒适性，提高照明系统实用效率。但是，传统的照明系统功能单一、能耗高、线路烦琐，无法满足智慧生活高品质要求。物联网的出现，让Wi-Fi、BLE、ZigBee、NB-IOT等无线通信技术的融合成为可能。

1 系统总体控制方案

1.1 设计原理

“照明”是人类生活的基本需求，随着物联网技术快速发展与变革，智能化LED照明在医学抗抑郁症治疗（情绪调节）、家庭氛围调节、景观照明以及智能楼宇照明控制等方面实现了广泛应用，但是对于智慧生活家庭而言，智能化LED照明更需要控制方案的个性化与集成化，比如，传统的灯具使用寿命短，对环境和人体污染危害大，所以设计一款能实现灯光软启动、强弱调节、定时控制以及场景设置等多样化功能的LED灯控制方案就十分重要[3]。基于此，本研究基于物联网四层架构，应用现代网络技术、传感技术、智能控制技术以及自动软件技术等，将感知层、控制层、网络层及综合应用层集成到一体，以单片机为核心，由各种传感器、智能照明终端和网络通信终端等，组成了可完成对灯的亮度、颜色以及周围环境进行智能感知与实时监测控制的各级智能硬件和网关，然后借助网络及现场控制软件，实现对照明系统的远程综合控制，智能照明方案拓扑图如图1所示。

1.2 系统架构

本系统采用模块化设计思想，主要由感知层、控制层、网络层和综合应用层四层组成，同时可支持ZigBee、以太网、DMX512、Wi-Fi、DALI、PLC等多种通信协议，借助物联网智能网关，可实现对上述多种通信协议的互换，同时还设计了同时支持人体传感、红外测距传感以及光敏传感、声音传感的多种智能传感器，在支持对LED灯光远程控制与智能控制基础上，让本系统应用场景和方案更加广泛。

2 硬件功能设计

2.1 智能网关硬件模块

智能网关硬件模块是现场ZigBee、以太网、DMX512、Wi-Fi、DALI、PLC等多种通信协议之间实现顺利转换的中枢，它分别包含串口拓展模块、主控芯片模块以及各通信硬件协议栈三大结构，可支持对上述协议的智能鉴别与转换。其中，智能网关硬件中的主控芯片采用国产GM8125芯片，由于主控芯片外设资源较多，但该模块只有三个串行口，为了丰富串口扩展器，该芯片将主控制器三个串行口一扩为五，共有15个串行口，而每个主控芯片均与GM8125一扩五芯片相连，构成不同的硬件协议栈，然后基于每个串行口端口地址来针对不同的硬件协议类型进行有效识别，由此顺利实现对对应层中相关的软件模块控制程序数据进行解析[6]。因本智能照明系统RL78/I1A单片机有专用引脚，且支持DALI协议，因此主控芯片直接连接RL78/I1A单片机的DALI硬件协议栈，而无须通过GM8125串口扩展芯片。

2.2 现场控制智能硬件

基于物联网架构的智能照明系统现场控制智能硬件主要负责的工作内容是：

（1）采集信息感知层的相关信号;

（2）按照系统预设阈值和用户的控制决策指令，对各类使用场景中的智能LED灯进行远程和现场智能控制;

（3）作为远程服务器终端，对系统智能网关硬件模块上传的控制命令信息进行分析和存储，从而实现对智能LED灯的调控。

在上述功能开发基础上，在硬件设计过程中，同时还在现场控制智能硬件的信息感知层设计了异常报警功能模块，当用户智能家居使用场景中的电源供电不足或者电路发生异常时，系统的信息感知层通过收集异常故障信息，主动发起通信，通过Wi-Fi即可实时给用户或者安全操作员及时发送相关的故障信息及报警指令。

2.3 信息感知采集模块

信息感知层主要工作是采集现场周围的环境信息，然后针对智能家居环境中采集到的信息进行预处理，并实时传给现场控制智能硬件模块，经过对感知信息的进一步处理与分析，实现对LED照明系统的智能化控制。本系统的物联感知层可同时感知智能家居周围环境中的红外信号、光敏源、声音源、人体健康信息等，基于感知层的数字传感器，采集上述信息，然后通过与控制器相连接，从而直接经过串口进行相关数据传送[7]。

3 软件控制流程设计

本智能系统软件模块分别与该系统物联网架构中的感知层、控制层、网络层和应用层相对应，由于本系统可同时支持ZigBee、以太网、DMX512、Wi-Fi、DALI、PLC等多种通信协议，因此本研究开发制定了一套能够同时针对智能LED灯进行亮度控制、颜色调节、延迟开关灯控制以及饱和度设置的完整的智能灯控系统通信协议，该通信协议接口简单，可预设不同的用户情境模式，并支持远程访问，可对智能LED灯组进行分别控制，较好地覆盖和满足了现代人工智能照明领域所有的智能照明控制功能，如图3所示为本智能系统软件模块主控程序发起的即时通信的控制程序。

4 系统测试

在完成上述所有硬件与软件设计任务之后，为了确保本智能系统能够实现安全、经济、可靠运行，本研究将对系统硬件部分及软件部分分别进行功能测试。本系统测试平台包括示波器、PC、串口调试软件、万用表以及智能手机、网络调试助手等。

4.1 硬件测试

4.2 软件测试

5 结 论

基于感知层、控制层、网络层和综合应用层四层架构的模块化设计思想，开发设计了一款集智能网关、现场控制智能硬件、信息采集模块为一体的物联网智慧照明系统。经过对LED智能照明系统分别进行电性能、电气指标、调光、待机功耗优化及无线组网操作测试，结果表明，本系统在1%～100%的调光范围内，系统的待机功耗极低，电气性能的各项技术指标表现优秀，系统各软硬件模块的组网功能、调光线性度和兼容性参数均满足实际应用要求，本系统还可根据用户需求进行容量扩展，更加节省硬件资源，便于后期升级维护，且基础照明、物联网通信以及服务控制等各项功能运行可靠，满足设计要求。

二、一物一码产品追溯系统？

一物一码追溯系统从原料加工，再到生产制造、质量管理等整个过程。可以追寻到造就好商品。根据一物一码追溯系统，商品完成了对商品生产制造、存储和运送流程的远程控制实时监控系统。

创建了由原料和制造厂追溯管理方法、生产制造追溯智能管理系统、物流运输扫描仪系统软件、市场销售溯源系统和顾客查询系统构成的商品全过程追溯管理系统，连通了商品调料由来、生产加工和购买者的任何阶段，使全部传动链条数据可视化、信息内容全透明，完成了商品的追溯。

三、基于物联网的智能家居系统

基于物联网的智能家居系统

随着科技的迅速发展，智能家居系统已经成为人们生活中的一部分，为我们带来了更加便利和舒适的生活方式。这些系统基于物联网的技术，将各种设备和家居设施互联互通，使我们能够通过手机或其他智能设备控制和管理家里的一切。这其中涵盖了各个领域，包括灯光、安全、能源控制、家电控制等等。无论是在家里还是在外出，我们都能通过智能家居系统来管理和控制我们的家庭环境。

智能家居系统可以使我们的日常生活更加便捷。比如，当我们下班回家的时候，我们可以通过手机提前打开空调，确保到家时室内的温度已经调节到了我们想要的舒适状态。我们还可以通过智能手机控制家里的灯光，实现智能化的照明控制，不仅节省能源，还可以根据不同的场景需求调整照明效果。此外，智能安全系统可以帮助我们监控家里的安全情况，及时发出警报并通知我们，确保家庭安全。

智能家居系统不仅能够提高我们的生活品质，还能节约能源。例如，系统可以自动感知家庭人员的活动情况，根据人员的存在与否自动调节室内的照明和温度，避免不必要的能源浪费。此外，智能家电控制也能够帮助我们有效管理家中的电器设备，避免长时间的待机消耗过多能源。通过这些智能化的能源控制，我们可以节省能源并且对环境友好。

智能家居系统的基础是物联网技术。物联网是指通过各种传感器和通信设备连接物理世界和网络的技术。在智能家居系统中，各个智能设备和家居设施都被连接到一个中控系统，通过网络互相通信和交互。这样，我们可以通过手机或其他设备控制和管理家中的各种设备，实现智能化的家居控制。

物联网技术的发展为智能家居系统提供了更多的可能性。目前，智能家居系统的发展已经不仅仅局限于基本的控制和管理功能，还涉及到更多的智能化应用。比如，智能家居系统可以通过学习用户的习惯和喜好，自动调节环境参数，为用户提供更加个性化的家居体验。另外，智能家居系统还可以与人工智能技术相结合，通过语音识别和自然语言处理实现智能交互，让用户的操作更加便捷和智能化。

然而，智能家居系统也面临一些挑战和问题。首先是安全性问题，智能家居系统涉及到大量的个人信息和数据，如果被黑客攻击，可能会造成严重的隐私泄露和安全问题。其次是标准的不统一，目前智能家居系统的标准还没有统一，不同厂商采用的通信协议和接口也不相同，这给用户带来了一定的困扰。此外，智能家居系统的成本还相对较高，对于一些家庭来说可能难以接受。

总的来说，基于物联网的智能家居系统在改善我们的生活品质和节约能源方面具有巨大的潜力。随着物联网技术的不断发展和智能设备的普及，智能家居系统将会越来越普及。但同时也需要加强对安全性的防护，推动行业标准的统一，并积极寻求降低成本、提升用户体验的方法。相信在不久的将来，智能家居系统将会给我们的生活带来更多的便利和舒适。

四、基于语音视频的物联网应用场景产品？

全屋智能家居。离家模式，观影模式。视频聊天儿。

五、物联网产业的关键要素？

对于物联网公司，商业模式中首先要考虑的是“产品”。要想取得竞争优势，必须明确开发智能互联产品的功能和特色。

　　智能互联技术大大扩展了产品的潜在功能和特色。由于传感器和软件数量的边际成本较低(添加新功能的关键部件)，产品云和其他基础设施的固定成本相对较低，物联网公司容易陷入“功能越全越好”的陷阱。但是，物联网公司能够提供大量的新功能不代表这些功能的客户价值能超过它们的成本。

　　那么，物联网公司应该如何选择要发展的智能功能呢?首先，必须选择那些能为客户带来真正价值，且成本相对较低的功能。其次，对于不同市场分层，功能的价值也需各异。因此，在挑选功能时，必须先选择要服务的客户层。有的客户需要的方案只包括部分功能，有的客户则需要全面外包方案。最后，公司应该选择能加强其战略定位的功能。如果公司的战路定位是获取高溢价，那么提供全面的功能可以加强产品的差异化。相反，追求低成本的公司则应该选择那些影响核心性能的基本功能，实现较低的运营成本。

六、简述基于物联网的建筑能源管理系统中的功能架构？

在能源形势紧张的大趋势下,高能耗的大型公共建筑能源管理系统的建设逐渐受到重视,以物联网技术及基础的建筑能源管理平台可以提供即时、准确、高效的能源管理策略。

总体思路：

通过结合物联网技术的建筑能源管理构建方法,对物联网体系结构与建筑能源管理系统的相关性进行分析,并从能耗数据收集、能源审计、能源管理这三个层级探讨这两者的应用结合方法,为公共建筑能源管理系统的升级与优化提供了一定的思路。

功能架构：

公共建筑能源管理系统包含了设置在建筑中不同位置的物联网终端、物联网能源管理平台以及通信设施,而物联网独特的体系结构刚好可以对应满足建筑能源管理系统的多层需求。

传感层：

其中,传感层主要是通过各终端设备实时采集建筑能源消耗数据,它也是物联网能源管理的前提和基础,通过传感器完成能耗数据信息的采集。

对于建筑能源管理系统来说,传感层数据实现高效收集和精细化管理的前提是能耗分项计量,因此,需要在能源管理系统建立之初就完成能耗分项计量的相关设备。 计量对象包括:耗电量、耗水量、耗热量,耗冷量,耗煤气量等,其中,电能消耗是公共建筑主要能耗,需进一步根据耗能设备等进行细分,也可以根据实际运行情况进行分时段计量等。

分项计算：

目前建筑智能化系统设计中一般没有分项计量功能,难以实现能耗精细化管理,因而实现能耗分项计量是搭建物联网智能建筑能源管理平台很重要的需求。

分项计量需要利用物联网等相关技术首先安装分项计量装置,按电、水、油、气等能源形态分类后,再根据不同的能源用途和用能区域进行分项计量,也可以根据实际需要对能耗情况进 行分时段的计量。

分项数据传输到能源管理平台后,可以 实现对能耗设备运行状况实时监测 ;根据分项数据不同办 公区域或者不同时段的能耗比较 ,可以准确详细地掌握一 个单位或系统的能源消费结构 ,对建筑存在的节能潜力做 出诊断 ;在此基础上,提出节能改造方案。

能耗分项计量为开展能源审计工作提供了前提,能源管理系统可以实时监测各个耗能设备的状况。 同时,通过物联网传输网络层将建筑能耗数据传输至物联网平台,这一数据传输途径主要是通过汇聚网的短距离通信技术获取传感层信息,通过接入网完成数据接入,然后由承载网将能耗数据传输至应用网络层。

应用网络：

在物联网应用网络层,对接收到的分项能耗数据进行处理和分析,获取建筑用能特点、重点耗能单位,以及建筑能源消耗结构等,并对建筑能源利用效率进行评价,对建筑的节能潜力做出评估。 此外,还可以在完成能耗数据的综合计量与分析的基础上,利用应用层完成物联网平台能源管理系统应用的开发,包括建筑耗能设备远程管理、能耗数据管理等。

七、物联网的系统组成？

物联网系统构成：

1、东西(设备)：这些被定义为唯一可识别的节点，主要是传感器，它们通过网络进行通信，无需人工干预。

2、网关：它们充当东西和云之间的中介，以提供所需的网络连接、安全性和可管理性。

3、网络基础设施：它由路由器、聚合器、网关、中继器和其他控制数据流的设备组成。

4、云基础架构：云基础架构包含联网的大型虚拟化服务器和存储池。

八、物联网的关键技术都有哪些？

关于物联网的关键技术包括：传感技术、射频识别技术、网络技术、数据库技术、通信技术、信息安全技术等。

其中，传感技术是物联网的基础技术，其将多种传感器连接到网络上，以实现实时信息的采集。

射频识别技术可以支持不同的物联网标识技术，如RFID和NFC等。

网络技术包括了Wi-Fi、蓝牙等无线网络技术，可以实现物联网的连接。

数据库技术支持物联网的运营和管理，比如存储传感器采集到的数据，提供便于使用的接口等。

信息安全性是物联网不可或缺的技术之一，可以确保物联网系统中的信息安全性，并保护数据和系统免受恶意攻击。

九、物联网的关键技术有哪些？

1、物联网协议：物联网协议是物联网技术的基础，它指定了物联网上各种设备之间通信所采用的协议。

2、传感技术：传感技术是物联网的核心，它可以帮助物联网设备对周围环境进行感知，并将数据转化为能够读取和处理的信息。

3、网络技术：网络技术是物联网技术中最重要的一部分，它负责物联网设备之间的通信，以及网络中的数据流转和管理。

4、数据挖掘技术：数据挖掘技术是物联网技术中最重要的一部分，它可以帮助用户更快速地从大量复杂的数据中提取出有用的信息。

十、基于物联网的花草移栽机所用到的知识？

1. 物联网技术：花草移栽机需要通过物联网技术将设备、传感器、控制器等连接起来，实现智能化的远程监控和控制。

2. 机器人技术：花草移栽机需要使用机器人技术，包括机器视觉、机器学习、运动控制等方面的知识，实现自动识别花草的位置、自主移动、准确操作等功能。

3. 环境感知技术：花草移栽机需要使用环境感知技术，包括气象传感器、土壤传感器等，实时监测环境温度、湿度、土壤湿度等参数，以便调整作业策略。

4. 电子控制技术：花草移栽机需要使用电子控制技术，包括电路设计、控制算法、数据采集等方面的知识，实现花草移栽机的自主控制和智能化管理。

5. 植物学知识：花草移栽机需要具备植物学知识，包括花草的种类、特点、生长适宜环境等方面的知识，以便对花草进行正确的管理和维护。

6. 机械设计知识：花草移栽机需要具备机械设计知识，包括机械结构设计、传动系统设计、性能优化等方面的知识，以便设计出性能优良、可靠稳定的花草移栽机。

综上所述，基于物联网的花草移栽机所用到的知识涉及多个领域，需要多学科的综合知识。

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