专利名称：自然光与人工光源综合智能控制的物联网应用系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光控制系统，具体地说是涉及一种将自然光与人工光源综合控制的物联网应用系统。
背景技术：
无线传感器网络是最近几年才逐渐开始发展起来计算机科学技术的一个新兴研究领域，具有十分广阔的应用前景，引起了学术界和工业界的高度重视。无线传感器网络集成传感器、微处理器和无线通信技术三大高新技术，是一种全新的信息获取和处理技术，在基础理论和工程技术两个层面向科技工作者提出了大量的挑战性研究课题。最早关于无线传感器网络的研究源于美国的几个军事研究项目，后来逐渐发展到民用领域。在1999年起国际上开始出现有关无线传感器网络研究成果的报道。起初的研究大多是开发各种传感器节点和研究平台，代表性的有UCLA和Rockwell自动化中心研制的WINS节点，UC Berkeley的Smart Dust节点和Motes节点等。其中Motes硬件平台及其配套的TmyOS操作系统应用最为广泛。在美国自然科学基金委员会的推动下，美国加州大学伯克力分校、麻省理工学院、康奈尔大学、加州大学洛杉矶分校等学校开始了传感器网络的基础理论和关键技术的研究。英国、日本、意大利等国家的一些大学和研究机构也纷纷开展了该领域的研究工作。中国的许多高校(如西安电子科技大学、哈尔滨工业大学等) 也开始了对传感器网络的研究。目前的研究主要集中在传感器网络技术和通信协议的研究上，也开展了一些感知数据查询处理技术的研究，取得了一些初步研究结果。目前针对无线传感器网络的MAC协议、路由协议、信息处理、数据查询、部署覆盖等应用和中间件的相关问题研究越来越深入，国内外的高校及科研机构纷纷展开这些领域的研究工作。加州大学伯克利分校提出了应用网络连通性重构传感器位置的方法、基于相关性的sensor数据编码模式、用稀疏传感器网络重构跟踪移动对象路线的方法、传感器网络上随时间变化的连续流可视化方法、允许系统级优化时有效通信机制的一般化解、传感器网络上的数据分布式存储的地理Hash表方法、确定传感器网络中节点位置的分布式算法等，并研制了一个传感器操作系统TinyOS。麻省理工学院开始研究超低能源无线传感器网络的问题，试图解决超低能源无线传感器系统的方法学和技术问题。相对来说，国内传感器网络系统方面的研究起步较晚，近几年才受到广泛关注。中科院计算技术研究所、中科院自动化所、中科院软件所、清华大学、北京交通大学等研究单位及高校在无线传感器网络方面也进行了大量的工作，主要从事通信协议的分层和网络节点的设计、无线通信协议栈、同步和定位中间件、数据融合、低功耗与高安全性设计、网络管理、质量保证技术以及特定行业的应用研究，相信会有更多的院校及研究所参加到传感器网络的研究中来。由中科院计算所与宁波分部合作开发的无线传感器网络节点GAINZ是基于2. 4G频段，支持Zigbee通信协议的产品其相应的操作系统和管理平台均具有自主知识产权国内如中科院沈阳自动化所、中科院软件所、清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等高校及科研机构也相继在无线传感器网络协议、操作系统以及仿真平台等领域形成了自己
3的科研成果与特色。自然光光导照明是国外在80年代末被研究开发出来的一种新型照明装置，该照明装置无需常规能源就能为白天室内提供照明，减小由常规能源带来的环境污染，光源取自室外自然光线，通过特殊的传输与分配后，导入到室内需要光线的地方，得到由自然光带来的特殊照明效果，是一种绿色健康、节能环保的新型照明产品。光导照明技术在国外已经是比较成熟的技术，英国教育部明文规定所有教室必须达到4%的日光系数，并尽可能做到自然通风；但在我国的应用尚属空白。光导照明系统广泛用于工矿厂房、学校、医院、商场超市、体育场馆、展览馆、海洋馆、博物馆、政府办公楼、 监狱、飞机场馆、火车站候车室、汽车站候车室、地铁、轻轨、各类流动房间、地下通道、酒店、 旅馆、家庭住宅、别墅、高级会所等建筑，或者是那些白天室内光线阴暗但需要大面积采光及通风的房间、地下室或地下车库，获得自然采光和自然通风，可以大大减少建筑能耗，提供健康的工作居住环境。
发明内容本实用新型的目的是提供一种针对自然光、光导装置、电动窗帘和人工光源进行自动调控的物联网应用系统。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案本实用新型包括至少一个Zigbee网络，所述的Zigbee网络包括分布在所控区域内的若干个传感器模块、Zigbee终端、光导设备、电动窗帘和人工照明设备；其中，传感器模块实时采集现场的环境参数信号，并将采集到的环境参数信号发送给Zigbee终端， Zigbee终端通过ZigBee无线通讯装置将环境参数信号上传至协调器，每个协调器将环境参数信号上传至控制中心；Zigbee终端通过ZigBee无线通讯装置接收控制中心及协调器下发的控制指令，并通过控制执行机构控制光导设备、电动窗帘和人工照明设备。所述的协调器通过控制总线将环境参数信号上传至控制中心；所述的控制总线为 RS485总线或以太网总线。所述的协调器通过GPRS网络或3G网络将环境参数信号上传至控制中心。所述的传感器模块包括照度传感器、红外传感器、温度传感器、湿度传感器中的任意一种或几种组合。所述的控制执行机构为电控开关。采用上述技术方案的本实用新型，建立了一整套的控制网络架构，从而为建立模糊神经网络和混沌微扰非线性控制方法搭建了良好的硬件平台。本实用新型基于大量的传感器作为众多节点的Zigbee网络，节点数大于1000个的Zigbee网络，每个节点可有温度， 湿度，红外，照度等多种传感器，主要功能为环境温度、湿度、照度等的检测与智能控制，自然光与人工光源的检测与智能控制。
图1为本实用新型的整体结构框图。
具体实施方式
[0017]如图1所示，本实用新型包括至少一个Zigbee网络，上述的Zigbee网络包括分布在所控区域内的若干个传感器模块、Zigbee终端、光导设备、电动窗帘和人工照明设备；其中，传感器模块包括照度传感器、红外传感器、温度传感器、湿度传感器中的任意一种或几种组合，它们实时采集现场的环境参数信号，并将采集到的环境参数信号发送给Zigbee终端，Zigbee终端通过ZigBee无线通讯装置将环境参数信号上传至协调器，每个协调器将环境参数信号上传至控制中心；Zigbee终端通过ZigBee无线通讯装置接收控制中心及协调器下发的控制指令，并通过控制执行机构控制光导设备和人工照明设备。上述协调器与控制中心的连接方式有以下两种其一，协调器通过控制总线将环境参数信号上传至控制中心，控制总线为RS485总线或以太网总线；其二，协调器通过GPRS 网络或3G网络将环境参数信号上传至控制中心。另外，需要说明的是，同一个Zigbee网络内各个终端采集到的现场环境信息通过本网络的协调器实现各个终端的信息共享；不同的Zigbee网络内的采集到的现场环境信息通过控制中心实现各个终端的信息共享。本实用新型的工作过程是采用神经网络和混沌微扰双重控制。其中，模糊控制与神经网络是目前智能控制中最活跃也是最富有成果的领域。模糊逻辑适合表达模糊或定性的知识，其推理方式类似于人的思维模式，但一般来说模糊系统缺乏自学习和自适应能力。 神经网络具有并行计算、分布式信息存储、容错能力以及具备自学习自适应的能力，能对样本进行有效的学习，但存储的信息难以理解。模糊神经网络结合了模糊控制与神经网络两者的优势，使一体化控制装置具有模糊推理和自学习自组织的能力。混沌微扰控制是一种简单的非反馈混沌控制方法，它十分适合非自治系统的混沌控制。照明的测量与监控根据天色天气和人员密度控制照明系统，包括利用自然光的光导装置、电动窗帘和人工光源的照度，实现节能和人性化的照明。温度的测量与监控根据气候气温、太阳光引入后的温升和人员密度控制光导系统的通风与采暖制冷设备，实现节能并提供适宜的温度。湿度的测量与监控根据气候气温、太阳光引入后的温升对湿度的影响控制光导系统的通风设备与加湿设备，实现节能并提供适宜的室内湿度。
权利要求1.一种自然光与人工光源综合智能控制的物联网应用系统，其特征在于，它包括至少一个Zigbee网络，所述的Zigbee网络包括分布在所控区域内的若干个传感器模块、 Zigbee终端、光导设备、电动窗帘和人工照明设备；其中，传感器模块实时采集现场的环境参数信号，并将采集到的环境参数信号发送给Zigbee终端，Zigbee终端通过ZigBee无线通讯装置将环境参数信号上传至协调器，每个协调器将环境参数信号上传至控制中心； Zigbee终端通过ZigBee无线通讯装置接收控制中心及协调器下发的控制指令，并通过控制执行机构控制光导设备、电动窗帘和人工照明设备。
2.根据权利要求1所述的自然光与人工光源综合智能控制的物联网应用系统，其特征在于所述的协调器通过控制总线将环境参数信号上传至控制中心；所述的控制总线为 RS485总线或以太网总线。
3.根据权利要求1所述的自然光与人工光源综合智能控制的物联网应用系统，其特征在于所述的协调器通过GPRS网络或3G网络将环境参数信号上传至控制中心。
4.根据权利要求1所述的自然光与人工光源综合智能控制的物联网应用系统，其特征在于所述的传感器模块包括照度传感器、红外传感器、温度传感器、湿度传感器中的任意一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的自然光与人工光源综合智能控制的物联网应用系统，其特征在于所述的控制执行机构为电控开关。
专利摘要一种自然光与人工光源综合智能控制的物联网应用系统，它包括至少一个Zigbee网络，所述的Zigbee网络包括分布在所控区域内的若干个传感器模块、Zigbee终端、光导设备、电动窗帘和人工照明设备；其中，传感器模块实时采集现场的环境参数信号，并将采集到的环境参数信号发送给Zigbee终端，Zigbee终端通过ZigBee无线通讯装置将环境参数信号上传至协调器，每个协调器将环境参数信号上传至控制中心；Zigbee终端通过ZigBee无线通讯装置接收控制中心及协调器下发的控制指令，并通过控制执行机构控制光导设备、电动窗帘和人工照明设备。本实用新型建立了一整套的控制网络架构，从而为建立模糊神经网络和混沌微扰非线性控制方法搭建了良好的硬件平台。
文档编号G05B19/418GK202257228SQ20112034695
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者冯冬青, 刘伟, 刘志东, 刘润杰, 姚凯, 张晓健, 张玺, 逯伟防, 陈志豪, 陈聚豪 申请人:河南天擎机电技术有限公司