一种基于物联网的LED灯控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的LED灯控制系统及方法，该系统包括：终端设备节点装置，网关板节点装置和Android终端设备，其中，终端设备节点装置包括：取电电路，其耦接电池‑在线供电切换电路与充电电路，电池‑在线供电切换电路耦接控制电路，控制电路耦接ZigBee无线通信模块，ZigBee无线通信模块耦接光电隔离电路；网关板节电装置包括：ZigBee路由器，ZigBee协调器，以及与PC机连接的串口通讯电路；Android设备通过WIFI、BlueTooth和/或LTE与终端设备节点装置，网关板节点装置进行连接。本发明专利技术具备通过Android智能手持终端实现了集群LED灯具开关及亮度控制的优点。

LED lamp control system and method based on Internet of things

The invention discloses a LED lamp based on network control system and method, the system includes: a terminal node device, gateway node board device and Android terminal equipment, the terminal equipment node device includes: a power circuit, which is coupled with the battery power supply online switching circuit and the charging circuit, the battery online the power switching circuit is coupled with the control circuit, the control circuit is connected with the ZigBee wireless communication module, ZigBee wireless communication module is coupled with the photoelectric isolation circuit board; gateway power-saving device including: ZigBee router, ZigBee coordinator, serial communication circuit and is connected with the PC; Android and BlueTooth devices through WIFI and / or LTE node and terminal equipment device, gateway node device connecting plate. The invention has the advantages that the LED Android light switch and the brightness control are realized by the intelligent hand-held terminal.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于物联网的LED灯控制系统及方法。
技术介绍
随着照明行业的不断发展，以及人们对健康舒适生活的追求，智能化LED照明系统将成为人们日常的主流选择。但是目前LED灯还存在诸多问题，比如整体光效最高不超过80lm/W的问题，LED照明的光衰等问题，以及灯光控制管理方式落后导致电能浪费、使用寿命缩短以及对人体健康存在危害的问题。另外，现有技术通常采用继电器控制方式，而继电器作为一种传统的控制方式存在诸多缺点：第一，使用次数有限，使用寿命一般为10万次左右，进口的有30万次，寿命相对较短；第二，控制继电器一般需要几十个毫安的电流，工作期间需要一直通电，对电能造成极大的浪费；第三，伴随着继电器的使用次数增加，元器件迅速老化，会对场所安全构成极大的威胁。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于物联网的LED灯控制系统，其能够通过Android智能手持终端实现了集群LED灯具开关及亮度控制。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于物联网的LED灯控制系统，其特征在于，包括：终端设备节点装置，网关板节点装置和Android终端设备，其中，所述终端设备节点装置包括：取电电路，所述取电电路耦接电池-在线供电切换电路与充电电路，所述电池-在线供电切换电路耦接控制电路，所述控制电路耦接ZigBee无线通信模块，所述ZigBee无线通信模块耦接光电隔离电路；所述网关板节电装置包括：ZigBee路由器，ZigBee协调器，以及与PC机连接的串口通讯电路，所述ZigBee路由器为WIFI模块；所述Android设备通过WIFI、BlueTooth和/或LTE融合网络与所述终端设备节点装置，网关板节点装置进行连接。本专利技术的另一目的在于提供一种基于物联网的LED灯控制方法，其特征在于，包括：网关板节点装置将Android设备接入WIFI，并进行启动；Android设备在接入WIFI网络后，由终端设备节点装置扫描附近所有LED照明灯设备，并通过MAC地址识别后，将指定场所的LED照明灯接入控制系统中，然后，实现LED照明灯设备开关的无线控制，并反馈开关状态。本专利技术相对于现有技术具有以下实质性特点和进步：第一，基于ZigBee的智能灯硬件设计，终端设备节点装置实现开关的无线控制，并反馈开关状态；网关板节点装置实现接入WIFI和启动、控制网络的功能，实现了控制的智能化。第二，ZigBee的通信机制，当系统允许加入一个设备时，ZigBee协调器会将终端设备直接加入网络ZigBee协调器将会作为整个网络的父设备存在，路由器只作为扩展网络覆盖面的存在，不会作为父设备加入子设备，操作方便。第三，Android智能手持终端接入WIFI、ZigBee网络以及进行对LED照明灯的控制，不仅实现了集群LED灯具开关及亮度控制，而且能够对灯具的实时无线监控，将有利于提高对LED灯管控的实时性、高效性和照明安全质量。附图说明图1为本专利技术的基于物联网的LED灯控制系统的流程示意图；图2是本专利技术的取电电路的电气原理示意图；图3是本专利技术的电池-在线供电切换电路的电气原理示意图；图4是本专利技术的控制电路的电气原理示意图；图5是本专利技术的ZigBee无线通信模块的电气原理示意图；图6是图5所示电路的8051系统上电电路的示意图；图7是本专利技术的PCB的U形控制板的实施例示意图；图8是本专利技术的CC2530的引脚连接图；图9是本专利技术的WIFI通信模块连接原理示意图；图10是本专利技术的串口通信电路的示意图；图11是本专利技术的基于物联网的LED灯控制方法的流程图；图12是图11所示方法的ZigBee协调器直接加入终端设备的操作示意图；图13是本专利技术的Android设备使用Socket的子线程示意图；图14是本专利技术的Android设备使用Socket的主线程示意图；图15是本专利技术的Android设备的操作效果示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。请参照图1，本专利技术的基于物联网的LED灯控制系统包括：终端设备节点装置，网关板节点装置和Android终端设备，其中，所述终端设备节点装置包括：取电电路，所述取电电路耦接电池-在线供电切换电路与充电电路，所述电池-在线供电切换电路耦接控制电路，所述控制电路耦接ZigBee无线通信模块，所述ZigBee无线通信模块耦接光电隔离电路；所述网关板节电装置包括：ZigBee路由器，ZigBee协调器，以及与PC机连接的串口通讯电路，所述ZigBee路由器为WIFI模块；所述Android设备通过WIFI、BlueTooth和/或LTE融合网络与所述终端设备节点装置，网关板节点装置进行连接。在有WIFI网络的情况下，Android设备的App首先询问是否接入WIFI网络或接入蓝牙或使用3G流量进行控制。接入网络之后，程序会扫描附近所有LED照明灯设备，并通过MAC地址识别后，将指定场所的LED照明灯接入控制系统中，App上将显示当前所有LED照明设备的开关状态，并可以通过点击“开关”Button控制场所内LED照明的亮灭，通过SeekBar(拖动条)的拖动控制灯光的照明亮度；通过“状态栏”显示开关状态。如图2所示，本专利技术的取电电路是将220V交流电转换成稳定的5V直流输出电源，5V直流电源可以为电池进行充电，也可以经过转化变成3.3V以后直接供CC2530控制模块使用。本实施例的取电电路包括：整流桥D1，所述整流桥耦接二极管D2的正极与二极管D4的负极，所述二极管D2的负极耦接电感L1，所述电感L1耦接电容C1与稳压管D3，并与三端稳压集成模块U1进行耦接。优选地，220V交流电(由AC1和AC2接入)经整流桥D1整流后变换成直流电，输出电压Uout为输入有效电压的0.9倍，即输出电压有效值为198V。为了得到稳定的5V供电电压，使用5V稳压管D3远远不够，还要使用三端稳压集成电路LM7805对电压进行稳定输出，以防止电压波动对CC2530控制系统造成破坏，增强电路稳定性。如图3所示，本专利技术的电池-在线供电切换电路的功能是实现外接电池供电与在线供电方式的切换。本实施例的电池-在线供电切换电路包括：电池接口P3，三极管Q2，Q3，Q4与Q5，Q2的发射极耦接电池的正极，集电极与二极管D5的负极耦接，基极耦接电阻R7，电阻R7与电阻R8与R9进行耦接，R8与电阻R10进行耦接，R10耦接至Q4的集电极，R9耦接至Q3的集电极，Q3的基极与R11耦接，Q4的基极与R12进行耦接，R12与二极管D7的负极进行耦接，D7的正极与二极管D12的负极进行耦接，D12的正极与D13的负极进行耦接，D13的正极与电阻R24与R25进行耦接，二极管D5、D8，以及电容C5与稳压器进行耦接。优选地，P3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的LED灯控制系统，其特征在于，包括：终端设备节点装置，网关板节点装置和Android设备，其中，所述终端设备节点装置包括：取电电路，所述取电电路耦接电池‑在线供电切换电路与充电电路，所述电池‑在线供电切换电路耦接控制电路，所述控制电路耦接ZigBee无线通信模块，所述ZigBee无线通信模块耦接光电隔离电路；所述网关板节电装置包括：ZigBee路由器，ZigBee协调器，以及与PC机连接的串口通讯电路，所述ZigBee路由器为WIFI模块；所述Android设备通过WIFI、BlueTooth，和/或LTE融合网络与所述终端设备节点装置，网关板节点装置进行连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的LED灯控制系统，其特征在于，包括：终端设备节
点装置，网关板节点装置和Android设备，其中，
所述终端设备节点装置包括：取电电路，所述取电电路耦接电池-在线供电
切换电路与充电电路，所述电池-在线供电切换电路耦接控制电路，所述控制电
路耦接ZigBee无线通信模块，所述ZigBee无线通信模块耦接光电隔离电路；
所述网关板节电装置包括：ZigBee路由器，ZigBee协调器，以及与PC机
连接的串口通讯电路，所述ZigBee路由器为WIFI模块；
所述Android设备通过WIFI、BlueTooth，和/或LTE融合网络与所述终端
设备节点装置，网关板节点装置进行连接。
2.如权利要求1所述的基于物联网的LED灯控制系统，其特征在于，所
述取电电路包括：整流桥D1，所述整流桥耦接二极管D2的正极与二极管D4
的负极，所述二极管D2的负极耦接电感L1，所述电感L1耦接电容C1与稳压
管D3，并与三端稳压集成模块U1进行耦接。
3.如权利要求2所述的基于物联网的LED灯控制系统，其特征在于，所
述电池-在线供电切换电路包括：电池接口P3，三极管Q2，Q3，Q4与Q5，Q2
的发射极耦接电池的正极，集电极与二极管D5的负极耦接，基极耦接电阻R7，
电阻R7与电阻R8与R9进行耦接，R8与电阻R10进行耦接，R10耦接至Q4
的集电极，R9耦接至Q3的集电极，Q3的基极与R11耦接，Q4的基极与R12
进行耦接，R12与二极管D7的负极进行耦接，D7的正极与二极管D12的负极
进行耦接，D12的正极与D13的负极进行耦接，D13的正极与电阻R24与R25
进行耦接，二极管D5、D8，以及电容C5与稳压器进行耦接。
4.如权利要求3所述的基于物联网的LED灯控制系统，其特征在于，所
述控制电路包括：四异或门逻辑芯片，其耦接开关S1，还包括过零触发双硅输
出光耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭，吴兆强，朱蕊，何展，周璐，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川;51