一种基于自给型节点的灯光终端控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于自给型节点的灯光终端控制系统，包含控制后台、监控中心、汇聚节点，还包含多个具有检测灯具参数的传感器节点组成的无线传感器网络；所述无线传感器网络将传感器节点采集的灯光数据传至汇聚节点，所述汇聚节点将接收的灯光数据上传至监控中心，所述监控中心与控制后台信息交互；所述传感器节点包含处理器模块以及与其连接的传感器模块、通信模块和供电模块；该系统将无线网络应用于大型灯光终端控制中，在任务书命令下达时，有效对场景内灯具运行现状观测，从而实现告警功能，设计合理、成本低、操作简便，能达到对整个场景内灯具进行完整、有效的监测的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自给型节点的灯光终端控制系统
本专利技术涉及一种灯光控制系统，尤其涉及一种基于自给型节点的灯光终端控制系统，属于数据监控领域。
技术介绍
随着科技的发展，无线传感器网络技术已经渗透到人类生产和生活的方方面面。无线通信网已经逐步发展到能为任何人和物件之间随时、随地通信的物联网，网络的规模极速扩大，但与此同时物联网的总体的稳定性和可持续发展问题也越来越突出。与此同时，为了满足人类生活的需要，越来越多的传感器需要被安放在人迹罕至或者环境恶劣的地区，这些地区恶劣的环境决定了人们无法使用化学电池为无线传感器节点供电，因为在这些地区更换化学电池往往是一件不太可能的事情。正因为这些原因，本专利技术才想到采用可再生能源为无线通信节点供能来解决这些问题。在网络技术逐步成熟的背景下，大型灯光终端控制系统技术也由传统的模拟调光技术转化为数字调光技术。数字调光技术具有抗干扰能力强、信号便于存储等优点。传统的大型灯光终端控制系统存在设备管理不完善、不易维护等问题，并且已有系统多是处理单个命令的直接控制，对于负责批命令控制的研究还有待深入。无线传感网是物联网技术的重要基础，解决了互联的问题，由具有感知、处理和无线通信能力的大量传感器节点形成一个多跳的自组织网络系统，完成既定的任务。目前大型灯光终端控制系统大多利用以太网络进行数据的有线传输，存在着成本高、综合布线复杂、通信电缆选择等实际工程问题，限制了灯光终端控制系统的发展前景。在控制灯光终端系统时，技术人员需要对灯光命令、灯具开关及亮度调节等方面进行及时且准确的把握，需要一套完善、精确的无线传感网络对温度参数、亮度参数及颜色参数等灯光参数的变化进行有效监测，并根据灯光控制命令等其他要求，实现大型灯光的最好效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提出了一种基于自给型节点的灯光终端控制系统。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案一种基于自给型节点的灯光终端控制系统，包含控制后台、监控中心、汇聚节点，还包含多个具有检测灯具参数的传感器节点组成的无线传感器网络；所述无线传感器网络将传感器节点采集的灯光数据传至汇聚节点，所述汇聚节点将接收的灯光数据上传至监控中心，所述监控中心与控制后台信息交互；所述传感器节点包含处理器模块以及与其连接的传感器模块、通信模块和供电模块；所述供电模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间。作为本专利技术一种基于自给型节点的灯光终端控制系统的进一步优选方案，所述处理器模块采用AVR系列单片机。作为本专利技术一种基于自给型节点的灯光终端控制系统的进一步优选方案，所述通信模块采用无线通讯模块。作为本专利技术一种基于自给型节点的灯光终端控制系统的进一步优选方案，所述传感器模块包含光强传感器、彩色寻线传感器、温度传感器、电压传感器。作为本专利技术一种基于自给型节点的灯光终端控制系统的进一步优选方案，所述温差电能收集器采用热电转换芯片。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、设计合理、成本低、操作简单、布网灵活且方便；2、传感器节点通过无线通信方式形成多跳、自组织的无线传感器网络，该自组网能力强，可实时同步对场景内各灯具的监测参数，传感器节点的能耗低、可扩展性强、布网位置信息直观；3、本专利技术以微型温差发电器作为能量源，以德州仪器公司的超低功耗能量管理芯片BQ25504作为DC-DC升压变换器实现了可以从低至80mV的能量源采集能量，并利用外围电路实现对能量源的最大功率点跟踪控制，并结合能量缓冲器在必要时存储能量，然后通过MIC841N双电压比较器和TPS78001超低压差线性稳压器，实现了微型温差能量的有效采集和利用。附图说明图1是本专利技术的系统结构示意图；图2是本专利技术传感器节点的结构原理图；图3是本专利技术传感器节点供电模块结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：如图1所示，本专利技术所述的一种基于自给型节点的灯光终端控制系统，包含控制后台、监控中心、汇聚节点，还包含多个具有检测灯具参数的传感器节点组成的无线传感器网络；所述无线传感器网络将传感器节点采集的灯光数据传至汇聚节点，所述汇聚节点将接收的灯光数据上传至监控中心，所述监控中心与控制后台信息交互；如图2所示，所述传感器节点包含处理器模块以及与其连接的传感器模块、通信模块和供电模块；如图3所示，所述供电模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间。其中，所述处理器模块采用AVR系列单片机，所述通信模块采用无线通讯模块。所述传感器包含光强传感器、彩色寻线传感器、温度传感器、电压传感器，所述温差电能收集器采用热电转换芯片。该控制系统采用网络传输协议TCP/IP协议和灯光控制协议如DMX512协议、Art-net协议或ACN协议。用户根据下达的任务书命令，将其解析并打包成TCP/IP数据包的格式发送给相应协议解码器，解码器再将接收到的数据包解码为该协议的数据包并发送给协议终端控制器，再将其转换为信号以控制灯具。系统可设置基本工作模式参数，如调光曲线、预热模式、同步方式、工作状态选择等。当灯光设备在工作中突然运行不正常或者工作参数超过指定值时，能立即发出警报信号。所述的大型灯光终端控制系统，各传感器的输出的模拟信号较弱，因此需要通过信号放大电路进行放大信号，放大电路采用运算放大器的同相闭环连接方式。无线传感器网络结构自组形成，通过路由协议、时钟同步等无线传感网基础支撑技术建立起大型灯光控制无线传感网的体系架构，根据传感器采集的数据，判断出场景内区域目前的灯具状况，再根据控制终端下达的批命令调节灯光设备，达到适合的需求。所述无线传感网所使用的协议为多跳网络协议，能够将一个节点发出的信息包可靠地传输到网络中的每个节点，在保证可靠通信的前提下，尽量避免不必要的转发通信量。本专利技术以微型温差发电器作为能量源，以德州仪器公司的超低功耗能量管理芯片BQ25504作为DC-DC升压变换器实现了可以从低至80mV的能量源采集能量，并利用外围电路实现对能量源的最大功率点跟踪控制，并结合能量缓冲器在必要时存储能量，然后通过MIC841N双电压比较器和TPS78001超低压差线性稳压器，实现了微型温差能量的有效采集和利用。微型温差发电器供电的无线传感器网络节点的发射端结构由温差电能收集器、具有MPPT功能的升压电路、能量缓冲器和系统负载(无线传感器节点)组成。温差电能收集器是由热电转换芯片组成的，可以根据实际的应用场所的大小和所需电能的多少决定热电转换芯片表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自给型节点的灯光终端控制系统，包含控制后台、监控中心、汇聚节点，其特征在于：还包含多个具有检测灯具参数的传感器节点组成的无线传感器网络；所述无线传感器网络将传感器节点采集的灯光数据传至汇聚节点，所述汇聚节点将接收的灯光数据上传至监控中心，所述监控中心与控制后台信息交互；所述传感器节点包含处理器模块以及与其连接的传感器模块、通信模块和供电模块；所述供电模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间。

【技术特征摘要】
1.一种基于自给型节点的灯光终端控制系统，包含控制后台、监控中心、汇聚节点，其特征在于：还包含多个具有检测灯具参数的传感器节点组成的无线传感器网络；所述无线传感器网络将传感器节点采集的灯光数据传至汇聚节点，所述汇聚节点将接收的灯光数据上传至监控中心，所述监控中心与控制后台信息交互；所述传感器节点包含处理器模块以及与其连接的传感器模块、通信模块和供电模块；所述供电模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含最大功率点跟踪模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述最大功率点跟踪模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国良，
申请(专利权)人：苏州合欣美电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32