技術領域

本發(fā)明屬于燈飾控制領域，在燈光控制方式上提升了信息交互程度，涉及無線傳感器網(wǎng)絡，分布式計算方法和節(jié)點動態(tài)定位技術。

背景技術

傳統(tǒng)的LED燈飾主要有兩種控制方式：其控制方式大致分為兩種：一種是定時控制，例如常見的節(jié)日閃爍彩燈；另一種是感應式控制，例如樓道用于照明的感應燈。定時控制的燈具由事先編好的程序來控制燈飾的閃爍效果，適用于大量燈飾組成的燈群，但燈與燈之間采用有線連接的集中式控制方式，燈的數(shù)量不能隨意增減，一旦出現(xiàn)故障也不易整修；感應式控制的燈具通過感應周圍環(huán)境的變化來控制燈的亮滅，但控制方式單一且沒有與其他燈具組成網(wǎng)絡進行信息交互。

隨著科技的進步和人們生活水平的提高，不斷上升的需求使燈具的功能和形式也在進行著由“燈具”到“燈飾”再到“智能燈飾”的巨大變化。而“智能燈飾”提供的更為人性化的藝術性服務進一步的體現(xiàn)了“科技以人為本”的理念。

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的是在燈飾控制方式上融入了無線傳感器網(wǎng)絡的技術，解決傳統(tǒng)控制方式靈活性低，信息交互程度低的問題，提供一套與無線傳感器網(wǎng)絡相結合的、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能空間藝術燈飾系統(tǒng)，使得燈飾系統(tǒng)中的各個燈節(jié)點通過無線電波的形式互聯(lián)互通，由分布在無線傳感器網(wǎng)絡中的各個節(jié)點分開進行運算，從而分解龐大的計算量，實現(xiàn)獨特的燈光效果。并為智能家居系統(tǒng)提供了先行的技術基礎，搭建了物聯(lián)網(wǎng)基礎上的智能家居系統(tǒng)雛形。

本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能空間藝術燈飾系統(tǒng)包括一組無線燈飾節(jié)點和狀態(tài)控制子系統(tǒng)，各無線燈飾節(jié)點具體包括供電子系統(tǒng)、傳感器子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、燈飾控制子系統(tǒng)和一組燈飾；

供電子系統(tǒng)：包括低功耗供電模塊和燈飾供電模塊，低功耗供電模塊用于無線燈飾節(jié)點中的傳感器子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)和燈飾控制子系統(tǒng)的供電，燈飾供電模塊用于無線燈飾節(jié)點中的一組燈飾的供電；

為了更好的體現(xiàn)系統(tǒng)的靈活性與可擴展性，設計時將無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點（即無線燈飾節(jié)點中的通信子系統(tǒng)、傳感器子系統(tǒng)和燈飾控制子系統(tǒng)）的供電與藝術燈飾節(jié)點的供電分開。考慮到無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點與燈飾節(jié)點供電電流差異較大，無線傳感器節(jié)點在休眠時只需要幾納安的電流，工作時的電流只有幾毫安，無線發(fā)射時的峰值也只有十幾毫安，而每個無線燈飾節(jié)點在LED全開時會流過150毫安左右的電流。所以不宜集中供電。另外，一旦燈飾節(jié)點的電參數(shù)發(fā)生變化，該部分的供電系統(tǒng)可單獨更改，不需要對無線傳感器節(jié)點進行重新設計，便于系統(tǒng)擴展。

傳感器子系統(tǒng)：與通信子系統(tǒng)連接，主要用于感知外界的信號，并將感知到的外界信號輸入通信子系統(tǒng)，以啟動整個系統(tǒng)的工作；

傳感器子系統(tǒng)的設計要同時考慮可靠性與節(jié)能性。“本系統(tǒng)選擇一個由菲涅爾透鏡、熱釋電紅外傳感器和一枚BISS0001芯片組成的被動紅外傳感器作為感知外界的節(jié)點；”即圖2中的被動紅外模塊。菲涅爾透鏡能將探測區(qū)域分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在探測器上產(chǎn)生變化的熱釋紅外信號。BISS0001是一種高效的紅外傳感信號處理器，由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲控制器和封鎖時間定期器等數(shù)模混合電路構成，用于處理熱釋電紅外傳感器上的信號，并與處理器進行通信。

通信子系統(tǒng)：與燈飾控制子系統(tǒng)連接，接收傳感器子系統(tǒng)發(fā)送的系統(tǒng)工作啟動信號；通信子系統(tǒng)一方面進行運算，將運算形成的控制信號輸入至燈飾控制子系統(tǒng)；一方面發(fā)射通信信號，與其他節(jié)點中的通信子系統(tǒng)交互，實現(xiàn)無線燈飾節(jié)點之間的互動互通。

燈飾系統(tǒng)采用由德州儀器公司設計生產(chǎn)的CC2530芯片。CC2530是工作在2.4GHz頻段的第二代ZigBee芯片，它將一個高性能2.4GHz?DSSS(直接序列擴頻)射頻收發(fā)器核心和一顆小巧的工業(yè)級8051控制器集成在一起，并能從硬件上支持ZigBee協(xié)議。該芯片的特點是它的極低功耗，電壓供電僅為2V-3.6V，中斷允許的待機電流為0.4μA，發(fā)射機處于接收狀態(tài)耗電為24mA，發(fā)射狀態(tài)耗電為29mA，很適合用于采用電池供電的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點。此外，該芯片還具有三個定時/計數(shù)器、隨機數(shù)發(fā)生器以及硬件中斷，綜合考慮到協(xié)議的支持、功耗、體積、與算法的配合等方面，該芯片完全能夠勝任本系統(tǒng)的需求。

燈飾控制子系統(tǒng)：與通信子系統(tǒng)連接，將通信子系統(tǒng)通用IO端口的控制信號轉化為能夠驅動藝術燈飾的控制信號。