专利名称：一种无线智能灯光控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线控制领域，尤其涉及一种无线智能灯光控制系统。
背景技术：
在智能家居系统中，将无线网络技术应用于家庭网络已成为势在必行的 趋势。这不仅仅是因为无线网络可以提供更大的灵活性、流动性，节省了在 综合布线上的费用和精力，而且更应为它符合智能家居网络的通讯特点。随 着无线网络技术的进一步发展，必将大大促进家庭网络智能化的进程。
在局域网络中，目前常用的无线网络技术有以下几种 蓝牙技术是有线技术的替代品，经常是为手机和附近的耳机或PDA (Personal Digital Assistant,个人数字助理)i殳备联网用的。蓝牙协i义 栈相对复杂，它需要系统资源约为250Kb。蓝牙采用主从星形网络拓朴结构， 且从终端设备台数不能超过7台。它可以在不充电的情况下工作几周，但无 法工作几个月。
而且802. lib也被称作Wi-Fi也有类似的问题。虽然它是将笔记本和桌 面电脑接入有线网络的很好解决方案，但是它的功耗也非常高，需要外接电 源使用。
UWB (Ultra-Wideband,超带宽)无线技术是一种使用1GHz以上带宽的 先进的无线通信技术。与传统通信技术不同的是，UWB是一种无载波通信技 术，是利用纳秒级窄脉冲发射无线信号的技术，UWB信号的有效传输距离在 10m以内，通信速度可以达到几百Mbit/s,适用于高速、近距离的无线个人通信。
4Z-Wave是一种近距离无线组网通信技术，与zigbee有诸多的相似之处。 Z-Wave的传输率仅有9. 6kbps，在868MHz及908MHz (具体而言是868. 42MHz 及908. 42MHz)的频段工作。Z-Wave的每个网络内最多232个节点，若想与 更多节点联系，就必须使用跨网的桥接(Bridge)技术才行；Z-Wave只有一 种拓朴型态，即是网状(Mesh), ZigBee使用128-bit的AES对称加密,而 Z-Wave则是尚未有任何加密的设计。
ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向 无线通信技术。ZigBee协议栈简单，实现相对容易，需要的系统资源也较少。 ZigBee网络的整体成本比较低，非常适合有大量终端设备的网络。与蓝牙相 比，zigbee更简单，功率及费用也更低，能够比蓝牙更好的支持游戏、消费 电子、仪器和家庭自动化应用。
Zigbee支持星形、树形和网形拓朴。 一个zigbee网络最多包括有2种 zigbee网络节点，其中一种是master设备(即主设备)，其余则是slave 设备(即从设备)。若是透过网络节点(network coordinator)则整体网络 最多可达到65000个zigbee网络节点，再力口上各个network coordinator 可以互相连接，整体zigbee网络节点数目将十分可观。
Zigbee有自组织、自维护功能，可以最大程度减少消费者的开支和维护 费用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无线智能灯光控制系统，能够满 足家居环境中无线系统的通信距离短、传输数据量小、节点多、组网灵活且 功耗低的要求。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种无线智能灯光控制系统，包括 主控制器、第一桥接器和灯光控制器，所述第一桥接器和灯光控制器具有ZigBee无线信号收发功能，其中
所述主控制器，与所述第一桥接器相连，用于向所述第一^^器发送灯 光控制命令；
所述第一桥接器，用于将所述灯光控制命令转换为ZigBee无线灯光控 制信号，发送给所述灯光控制器；
所述灯光控制器，接收所述ZigBee无线灯光控制信号，根据所述ZigBee 无线灯光控制信号中包含的对所述灯光控制器上按键和/或按钮的操作命 令、以及预先设置的灯光控制器上按键和/或按钮与灯光场景的对应关系设 置灯光场景。
进一步地，上述无线智能灯光控制系统还可具有以下特点，还包括远程 控制终端，用于向所述主控制器发送远程灯光控制命令；所述主控制器，还 用于接收该远程灯光控制命令，并将该远程灯光控制命令发送给所述第一桥 接器。
进一步地，上述无线智能灯光控制系统还可具有以下特点，所述远程控 制终端包括网络计算机、手机、电话和个人数字助理PDA中的任意一种或几种。
进一步地，上述无线智能灯光控制系统还可具有以下特点，还包括PC 机以及与该PC才/l4目连的第二桥接器，所述第二桥接器具有ZigBee无线信号 收发功能，其中所述PC机，用于设置可选择的灯光场景；所述第二桥接 器，用于设置所述可选择的灯光场景与所述灯光控制器上按键和/或按钮的 对应关系和属性，并将该对应关系和属性保存在所述第 一桥接器中。
进一步地，上述无线智能灯光控制系统还可具有以下特点，所述第一桥 接器为RS232桥接器，与所述主控制器通过RS232总线相连。
进一步地，上述无线智能灯光控制系统还可具有以下特点，所述第二桥 接器为USB桥接器，与所述PC机通过USB接口相连。进一步地，上述无线智能灯光控制系统还可具有以下特点，所述灯光控 制器为带有按钮的开关和/或带有按键的遥控面板。
进一步地，上述无线智能灯光控制系统还可具有以下特点，所述开关包 含插座控制模块，该插座控制模块与插座相连，用于控制接入所述插座中的 不可调光的灯光设备。
进一步地，上述无线智能灯光控制系统还可具有以下特点，所述不可调 光的灯光设备包括台灯和荧光灯。
本发明的无线智能灯光控制系统能够满足家居环境中无线系统的通信 距离短、传输数据量小、节点多、组网灵活且功耗低的要求。
图1为本发明无线智能灯光控制系统的一种结构图2为本发明无线智能灯光控制系统的另一种结构图3为本发明无线智能灯光控制系统与第三方控制系统的连接示意图。
具体实施例方式
本发明的主要构思是通过ZigBee无线组网技术把系统中的设备节点 自组织到可以自动配置和自我修复的无线网络中，从而实现智能无线灯光控 制系统的具体实现方法。具有ZigBee无线信号收发功能的桥接器和具有 ZigBee无线信号收发功能的ZigBee灯光控制器通过ZigBee技术进行注册过 程的信息交互，完成灯光控制系统的组网。ZigBee桥接器接收主控制器的远 程和/或本地控制信号，通过ZigBee技术向ZigBee灯光控制器发送灯光控 制指令，ZigBee灯光控制器接收到该灯光控制指令后，根据预设的场景和灯 光参数执行。所有具有ZigBee无线信号收发功能的设备都可以认为是 ZigBee网络的节点，这些ZigBee网络节点之间可以通过ZigBee网络相连接。以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明无线智能灯光控制系统的一种结构图，如图1所示，本发
明的无线智能灯光控制系统包括主控制器1、第一桥接器2和灯光控制器3， 第一桥接器2和灯光控制器3具有ZigBee无线信号收发功能，其中主控 制器1与第一桥接器2相连，用于向第一桥接器2发送灯光控制命令；第一 桥接器2用于将该灯光控制命令转换为ZigBee无线灯光控制信号，发送给 灯光控制器3;灯光控制器3用于接收该ZigBee无线灯光控制信号，纟艮据该 ZigBee无线灯光控制信号中包含的对灯光控制器3上按键和/或按钮的操作 命令、以及预先设置的灯光控制器上按键和/或按钮与灯光场景的对应关系 设置灯光场景。其中，第一桥接器可以为RS232桥接器，也可以是其它具有 RS232桥接器功能的桥接器。RS232桥接器提供zigbee网络和第三方控制设 备(比如主控制器)的接口，实现zigbee网络和其它设备的集成。RS232 桥接器与主控制器通过RS232总线连4妻，完成主控制器对灯光系统的控制， 和其它功能设备的联动控制。主控制器与RS232桥接器相连，负责正常工作 模式下的ZigBee网络管理。
其中，灯光控制器可以是带有按钮的开关和/或带有按键的遥控面板。 开关直接控制灯光负载，设置灯光的亮度等级。开关接收来自zigbee网络 的指令信号(比如灯光控制信号)，解析信号后，相应的调整灯光状态，例 如灯光的亮度和开关的时间等。其中开关可以包含插座控制模块，该插座控 制模块与插座相连，用于控制接入插座中的不可调光的灯光设备。其中，不
可调光的灯光设备包括台灯和荧光灯等。插座控制模块主要用于其他电器设 备接入本发明的无线智能灯光控制系统。可以直接将该插座控制模块插入插 座中，接入电器设备，例如焚光灯和卣素灯等不可调光的灯光设备。遥控面 板不直接控制负载，遥控4^4建被编程遥控其他控制负载的开关，实现场景的变换。遥控面板可以有壁挂式安装和桌面移动两种方式。其中壁挂式安装遥 控面板和壁桂式安装开关的表面结构相同。壁挂式遥控面板不直接连接灯光
负载，只收发来自其他zigbee节点的控制信号，起到传递和中转信号的作 用。
图2为本发明无线智能灯光控制系统的另一种结构图。如图2所示，本 发明的无线智能灯光控制系统还可以包括远程控制终端4，远程控制终端4 用于向主控制器1发送远程灯光控制命令；主控制器1还用于接收该远程灯 光控制命令，并将该远程灯光控制命令发送给第一桥接器2。其中，远程控 制终端4可以包括网络计算机、手机、电话和个人数字助理PDA中的任意一 种或几种。远程控制终端4与主控制器1可以通过互联网或者通信网络等相 连接。主控制器上集成的网络接口可以接收来自网络计算机、手机、电话和 PDA等通信方式的控制请求。
如图2所示，本发明的无线智能灯光控制系统还可以包括PC(个人电脑) 机5以及与该PC机5相连的第二桥接器6,第二桥接器6具有ZigBee无线 信号收发功能，可以与其他具有ZigBee无线信号收发功能的ZigBee网络节 点(比如第一桥接器2 )通过ZigBee网络相连接。其中，PC机5用于设置 可选择的灯光场景；第二桥接器6用于设置可选择的灯光场景与灯光控制器 3上按键和/或按钮的对应关系，并将该对应关系保存在第一桥接器2中。
可见，本发明的无线智能灯光控制系统可以运用PC机的电脑软件和USB 桥接器相连，构建新的ZigBee网络。USB桥接器连接到PC机后，选择最合 适的ZigBee信道。ZigBee网络建立后，ZigBee网络中只包含一个ZigBee 网络节点就是USB桥接器。接下来应用PC机的电脑软件中的"搜索"按钮 寻找其他ZigBee网络节点，利用USB桥接器搜索ZigBee网络中的终端节点， 设置终端节点属性，并完成节点动作的时间和亮度等级。进入"发现"状态 后，按下设备节点上的设置按钮，便将设备节点连接入ZigBee网络中。桥
9接器只会搜索ZigBee网络范围内的节点和未加入其它网络的节点。网络节 点被搜索到后可以设置为不同的功能模式。当所有的ZigBee节点被搜索到 后，每个设备可进行高级的场景设置。灯光场景可以是预编程实现的，例如 可以在程序中激活预设的终端节点，并且设置好灯光亮度等级。例如在"早 上好"场景中，打开主卧、走廊和厨房的灯光。通过软件界面中的"场景" 按钮轻松实现。选择一键场景的按键，增加新设场景，添加所设场景中需要 的开关，更改开关的亮度等级数值，激活开关，即可完成场景的基本设置。 通过电脑软件设置场景，方便直观。每一个RS232桥接器可以支持50个定 时时间。所有事件显示在RS232桥接器的软件界面中。根据绝对时间或者相 对日升日落的相对时间，分别设置终端节点的动作绝对时间和相对时间，通 过软件激活或取消预先设置好的场景时间。设置的场景还可以通过外部环境 触发。若系统主控制器集成了其他多个控制系统，可以4艮据主控制器对其他 系统的要求触发场景。例如，主控制器集成了安防系统，主控制器根据安防 系统中多个探测器的状态，识别外部环境，处于报警状态下的主控制器输出 报警信号，触发场景。通过以上的场景设计，系统即可完成一键场景控制和 定时场景控制。若系统集成了其他模块，可完成环境触发场景控制。
其中，第二桥接器可以为USB桥接器，也可以是其它具有USB桥接器功 能的桥接器。USB桥接器与PC机通过USB接口连接，USB桥接器选择合适的 信道和网络标识符，设置各终端节点的属性(这里的属性包括终端节点的类 型、地址、命名等)，组建网络，实现zigbee网络和PC机的连接。USB桥 接器用以设置各终端节点的类型(这里的类型指开关控制模块，插座控制模 块和遥控面板)，记录节点的位置，网络地址，识别终端节点为开关节点或 是遥控面板节点，设置动作时间和亮度等级。USB桥接器设置开关节点上各 个按钮的功能和灯光场景的对应关系。USB桥^J妄器设置遥控面板节点上各个 按键的功能和灯光场景的对应关系。桥接器和PC机组成灯光控制中心，USB桥接器通过PC机i殳置软件编辑可选择的灯光场景，房屋拓朴图形化，设置 方式简单形象。
这里，说明一下ZigBee网络节点(即具有ZigBee无线信号收发功能的 设备)的结构及其功能。各个zigbee网络节点都具有zigbee信号收发单元， zigbee信号处理单元和节点控制单元。Zigbee信号收发单元用于^J妄收和发 送zigbee信号，完成系统内无线信号的传播和与其他Zigbee节点的互联通 信。Zigbee信号处理单元把接收到的zigbee信号解码调制后，转换为zigbee 命令，并将zigbee命令信息传递给节点控制单元。同时zigbee信号处理单 元接收节点控制单元的命令，将改命令调制为zigbee网络可识别的命令， 增加帧头和目的地址等信息，传送给zigbee信号收发单元。节点控制单元 是zigbee网络内的主要控制执行部分。节点控制单元把接收来的命令编译 成执行信号，送达各个执行装置，完成此次传输命令的动作。同时节点控制 单元读取外部控制信号，例如开关的控制信号等，接收控制中心(控制中心 指节点控制单元的内部处理器，该内部处理器通过读取按键被按下的状态和 次数来判断开关的动作)的命令，做及时的处理。本发明的无线智能灯光控 制系统接收到来手机等远程控制终端的控制信号后，经RS232桥接器调制解 调后，将控制信号转换为可执行的命令语句，传送给zigbee信号收发单元， 命令经过zigbee信号处理单元处理，选择最合适的路径和信道，送达目的 地址，完成远程控制的命令接收和执行过程。
主控制器可以集成多种外围控制软件，通过网络计算机连接到家居内的 控制系统。主控制器还可以集成网络接口、电话接口等多种外部通信接口。 主控制器可以支持智能手4几访问，可以把blackberry, iPhone等智能手^L 或者PDA等移动设备的控制信号转换为可执行的Zigbee控制信号。主控制 器接收了来自远程网络计算机、智能手机和PDA等设备的控制信号后，经过 控制器转换为RS232桥接器的Zigbee控制信号，实现对整个Zigbee网络的控制，灯光控制器接收信号后执行相应的动作。
本发明的无线智能灯光控制系统中，主控制器还可以集成多个控制功 能，例如安防控制、温度控制、能量管理和远程控制等。主控制器可以认为 是智能家居系统的核心，集中控制多个控制子系统，分配和协调各个子系统 的协同工作。主控制器可以用来扩展智能家居系统，完善系统功能，提高房
屋的智能化水平。图3为本发明无线智能灯光控制系统与第三方控制系统的 连接示意图，如图3所示，本发明的无线智能灯光控制系统可以通过RS232 桥接器(或者其他第一桥接器)和主控制器连接到第三方控制系统7，例如 触摸屏、安防系统、能源管理系统、温度控制系统和智能家居控制器等。主 控制器通过RS232桥接器等第 一桥接器控制系统中的其他设备。下面说明一 下主控制器如何根据第三方控制系统(安防控制系统、温度控制系统、能量 管理系统等)的触发控制无线智能灯光控制系统。以安防控制系统为例，安 防控制系统用于监测房屋的外部环境，当安防控制系统监测到有危险情况 (比如有不法分子破窗欲进入室内时)发生时，安防控制系统的报警器发出 报警信号，同时向主控制器发出打开所有灯光设备的控制请求，即触发主控 制器，主控制器根据该控制请求，向第一桥接器发送相应的灯光控制命令， 第一桥接器将该灯光控制命令转换为ZigBee无线灯光控制信号，发送给灯 光控制器，灯光控制器接收到ZigBee无线灯光控制信号后，根据该ZigBee 无线灯光控制信号中包含的对灯光控制器上按键和/或按钮的操作命令、以 及预先设置的灯光控制器上按键和/或按钮与灯光场景的对应关系，设置灯 光场景为所有灯光设备打开的状态。这样，房屋主人就可以根据无线智能灯 光控制系统所设置的灯光场景，以及无线智能灯光控制系统与安防控制系统 的关联，知晓安防控制系统监测到的危险情况。这样，就实现了安防控制系 统通过主控制器和第 一桥接器对无线智能灯光控制系统的联动控制。
本发明的无线智能灯光控制系统能够满足家居环境中无线系统的通信
12距离短、传输数据量小、节点多、组网灵活且功耗低的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
权利要求
1.一种无线智能灯光控制系统，其特征在于，包括主控制器、第一桥接器和灯光控制器，所述第一桥接器和灯光控制器具有ZigBee无线信号收发功能，其中所述主控制器，与所述第一桥接器相连，用于向所述第一桥接器发送灯光控制命令；所述第一桥接器，用于将所述灯光控制命令转换为ZigBee无线灯光控制信号，发送给所述灯光控制器；所述灯光控制器，接收所述ZigBee无线灯光控制信号，根据所述ZigBee无线灯光控制信号中包含的对所述灯光控制器上按键和/或按钮的操作命令、以及预先设置的灯光控制器上按键和/或按钮与灯光场景的对应关系设置灯光场景。
2. 根据权利要求1所述的无线智能灯光控制系统，其特征在于，还包 括远程控制终端，用于向所述主控制器发送远程灯光控制命令；所述主控制 器，还用于接收该远程灯光控制命令，并将该远程灯光控制命令发送给所述 第一桥接器。
3. 根据权利要求2所述的无线智能灯光控制系统，其特征在于，所述 远程控制终端包括网络计算机、手机、电话和个人数字助理PDA中的任意一 种或几种。
4. 根据权利要求1所述的无线智能灯光控制系统，其特征在于，还包 括PC机以及与该PC才M目连的第二桥接器，所述第二桥接器具有ZigBee无 线信号收发功能，其中所述PC机，用于设置可选择的灯光场景；所述第二桥接器，用于设置所述可选择的灯光场景与所述灯光控制器上按键和/或"^姿钮的对应关系和属性，并将该对应关系和属性保存在所述第一 桥接器中。
5. 根据权利要求1所述的无线智能灯光控制系统，其特征在于，所述 第一桥接器为RS232桥"l妄器，与所述主控制器通过RS232总线相连。
6. 根据权利要求4所述的无线智能灯光控制系统，其特征在于，所述 第二桥接器为USB桥接器，与所述PC机通过USB接口相连。
7. 根据权利要求1所述的无线智能灯光控制系统，其特征在于，所述 灯光控制器为带有按钮的开关和/或带有按键的遥控面板。
8. 根据权利要求7所述的无线智能灯光控制系统，其特征在于，所述 开关包含插座控制模块，该插座控制模块与插座相连，用于控制接入所述插 座中的不可调光的灯光设备。
9. 根据权利要求8所述的无线智能灯光控制系统，其特征在于，所述 不可调光的灯光设备包括台灯和荧光灯。
全文摘要
本发明涉及一种无线智能灯光控制系统，包括主控制器、第一桥接器和灯光控制器，第一桥接器和灯光控制器具有ZigBee无线信号收发功能，其中主控制器，与第一桥接器相连，用于向第一桥接器发送灯光控制命令；第一桥接器，用于将灯光控制命令转换为ZigBee无线灯光控制信号，发送给灯光控制器；灯光控制器，接收ZigBee无线灯光控制信号，根据ZigBee无线灯光控制信号中包含的对灯光控制器上按键和/或按钮的操作命令、以及预先设置的灯光控制器上按键和/或按钮与灯光场景的对应关系设置灯光场景。本发明的无线智能灯光控制系统能够满足家居环境中无线系统的通信距离短、传输数据量小、节点多、组网灵活且功耗低的要求。
文档编号H05B37/02GK101662868SQ20091017693
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者于孝忠, 马保政 申请人:北京诺和远东科技有限公司