無線動態(tài)燈光網(wǎng)絡技術研究與分析.pdf

1、隨著智能化、數(shù)字化控制方式在人類生活中的應用，燈光照明已以燈光網(wǎng)絡形式出現(xiàn)在大型舞臺照明、樓宇自動化、智能家居等工程中。 現(xiàn)有的燈光網(wǎng)絡在應用中存在網(wǎng)絡容量（照明回路數(shù)量）小、照明亮度不可控、光感舒適度差和系統(tǒng)操作難度大等不足之處。先期的網(wǎng)絡規(guī)劃以及現(xiàn)場布線使得現(xiàn)有燈光網(wǎng)絡的建設變得復雜。 因此迫切需要一種新的燈光網(wǎng)絡來代替現(xiàn)有網(wǎng)絡，無線動態(tài)燈光網(wǎng)絡正是在現(xiàn)有燈光網(wǎng)絡基礎上根據(jù)人體工程學和現(xiàn)場環(huán)境自動重組，對光感變化具有

2、控制能力的一種新型燈光網(wǎng)絡。本文提出的無線燈光網(wǎng)絡建立在ZigBee［ 1 ］ 無線通信技術上，憑借ZigBee 無線通信技術良好的組網(wǎng)功能、可擴展的網(wǎng)絡拓撲、自動路由選擇等優(yōu)點構建網(wǎng)絡構架。 本文在動態(tài)燈光網(wǎng)絡的構想上完成了ZigBee 技術的無線動態(tài)燈光網(wǎng)絡技術應用的研究和分析，著重介紹了網(wǎng)絡的組建和控制技術及算法，并評價了網(wǎng)絡性能，進行了網(wǎng)絡優(yōu)化后的性能指標計算。 首先研究了幾種常用燈光控制網(wǎng)絡，EIB［

3、2 ］總線式燈光網(wǎng)絡、BACnet［ 3 ］燈光網(wǎng)絡、LonWorks［ 4 ］燈光網(wǎng)絡。分析了這幾種網(wǎng)絡的系統(tǒng)架構、網(wǎng)絡模型和各自的控制方式，提出了各自存在的不足之處。 其次分析了幾種無線通信技術在網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中使用的優(yōu)缺點。經(jīng)過比較得出ZigBee 應用在燈光網(wǎng)絡中的優(yōu)勢,提出了無線動態(tài)燈光網(wǎng)絡的技術要求。并介紹了ZigBee 無線網(wǎng)絡技術的相關概念以及它在物理層、MAC 層、網(wǎng)絡層和應用層的標準定義［ 5 ］ 。

4、 描述了無線動態(tài)燈光網(wǎng)絡的技術特點和功能結(jié)構。基于ZigBee 無線模塊技術進行了無線動態(tài)燈光網(wǎng)絡系統(tǒng)的硬件架構設計，運用單火線燈光調(diào)節(jié)單元實現(xiàn)了可控功率輸出，運用新型光強度傳感器實現(xiàn)了照明狀態(tài)監(jiān)視，設計了可以固定式或便攜式使用的遠程控制單元。并研究了動態(tài)燈光網(wǎng)絡的控制技術和場景管理軟件技術。 建立了星形、樹型以及網(wǎng)型拓撲結(jié)構下的小型燈光網(wǎng)絡。研究了動態(tài)燈光網(wǎng)絡中的協(xié)議棧的配置、網(wǎng)絡燈光設備的命令格式和遠程控制單元在網(wǎng)絡中

5、的綁定方式。利用Daintree公司的網(wǎng)絡監(jiān)測工具進行網(wǎng)絡性能分析，從節(jié)點加入時延和網(wǎng)絡傳輸時延來驗證網(wǎng)絡的性能。 研究了在球面坐標系下的智能定位問題，討論了如何使用三個固定網(wǎng)絡設備計算目標點坐標的方法。為了達到燈光網(wǎng)絡立體覆蓋提出了網(wǎng)絡優(yōu)化模型，推導了節(jié)點數(shù)計算公式，并基于Friis 傳輸模型［ 6 ］的能耗計算公式進行了計算機仿真，來驗證優(yōu)化的有效性。 最后，對整篇文章進行總結(jié)，概括主要研究成果。展望了無線動態(tài)燈光網(wǎng)