應(yīng)用zigbee的照明控制技術(shù)ppt課件

1、無線照明控制系統(tǒng)在小空間的應(yīng)用無線照明控制系統(tǒng)在小空間的應(yīng)用復(fù)旦大學(xué)光源與照明工程系2019-6-26講課內(nèi)容基于基于Zigbee的照明控制技術(shù)的照明控制技術(shù)需求需求Zigbee優(yōu)點優(yōu)點構(gòu)架構(gòu)架實現(xiàn)實現(xiàn)照明控照明控制應(yīng)用制應(yīng)用3節(jié)能效果顯著節(jié)能效果顯著圖2 節(jié)能效果實驗44、溫馨、高效與健康、溫馨、高效與健康n隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對樓宇的照明系統(tǒng)提出了新的要求。一個優(yōu)秀的智能照明系統(tǒng)可以提高工作效率，提升生活環(huán)境的品質(zhì)人體功效學(xué)。人體功效學(xué)基礎(chǔ)人體功效學(xué)基礎(chǔ)6電子學(xué)相關(guān)的問題電子學(xué)相關(guān)的問題(信道、組網(wǎng)信道、組網(wǎng))7項目的多學(xué)科性電子、電氣、生物

2、）項目的多學(xué)科性電子、電氣、生物）8二、照明控制技術(shù)二、照明控制技術(shù)照明控制技術(shù)照明控制技術(shù)電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器人體功效人體功效學(xué)學(xué)控制規(guī)則控制規(guī)則光源技術(shù)光源技術(shù)通訊技術(shù)通訊技術(shù)控制網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)圖3 光源控制技術(shù)的基礎(chǔ)9常見的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)方法常見的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)方法n傳統(tǒng)燈光控制只能是機械式直接開關(guān)，不存在控制流，由動力線連接的燈具光源子系統(tǒng)和燈光驅(qū)動子系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)線連接的控制子系統(tǒng)組成智能化照明控制系統(tǒng)；n網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)和拓撲結(jié)構(gòu)主要是應(yīng)用現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡(luò)；n常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)有: 星形, 總線,環(huán)形, 樹形和混合形等。不同拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)各有特點,有著不同的可靠性、經(jīng)濟性、

3、相關(guān)性和靈活性等指標。n智能照明控制系統(tǒng)按其網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)大致可分為以下幾種：中央集中控制式，集散型控制系統(tǒng)，分布式控制系統(tǒng)。 10常見的系統(tǒng)組網(wǎng)絡(luò)方式常見的系統(tǒng)組網(wǎng)絡(luò)方式nDALI協(xié)議、Lonworks等有線控制網(wǎng)絡(luò)。這些控制網(wǎng)絡(luò)大多數(shù)是現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)在照明控制中的延伸和應(yīng)用；n電力載波。電力線是這個入戶率最高和分布最廣泛的物理網(wǎng)絡(luò)；n無線控制網(wǎng)絡(luò)，目前成熟的應(yīng)用大多采用工業(yè)頻段或利用GPRS、GSM等公眾網(wǎng)，但是這些網(wǎng)絡(luò)功耗大，造價高。n新型無線網(wǎng)絡(luò)，基于ZigBee的智能照明控制系統(tǒng) ；11ZigBee ZigBee 聯(lián)盟成員ZigBee應(yīng)用領(lǐng)域ZigBee技術(shù)的優(yōu)勢及運用n數(shù)據(jù)傳輸速率低

4、：只有10k字節(jié)/秒到250k字節(jié)/秒，專注于低傳輸應(yīng)用。n功耗低：在低耗電待機模式下，兩節(jié)普通5號干電池可使用六個月到兩年，免去了充電或者頻繁更換電池的麻煩。n網(wǎng)絡(luò)容量大：每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個設(shè)備。n時延短：通常時延都在15毫秒至30毫秒之間。n平安：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒別功能，采用AES-128加密算法。n有效范圍?。河行Ц采w范圍1075米之間，具體依據(jù)實際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。n工作頻段靈活：使用頻段為2。4GHz、868MHz(歐洲)及915MHz(美國)，均為免執(zhí)照頻段。15ZigBeen是一種

5、有希望大量推廣的無線組網(wǎng)控制方式，ZigBee專為低速率傳感器和控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，與其他無線協(xié)議相比， ZigBee 無線協(xié)議提供了低復(fù)雜性、縮減的資源要求，最重要的是它提供了一組標準的規(guī)范。n提供了三個工作頻帶，以及一些網(wǎng)絡(luò)配置和可選的安全功能。n特別是它采用802.15.4標準通訊協(xié)議，可以做到類似Windows“即插即用的功能，組網(wǎng)十分方便。n功耗極低，據(jù)研究報道，5電池可以用一年。n這將使部分替代RS422/RS485網(wǎng)絡(luò)成為下一代的主流之一成為可能 考慮采用ZigBee技術(shù)n設(shè)備成本很低，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很小。n設(shè)備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊。n沒有充足的電力

6、支持，只能使用一次性電池。n頻繁地更換電池或者反復(fù)地充電無法做到或者很困難。n需要較大范圍的通信覆蓋，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備非常多，但僅僅用于監(jiān)測或控制。一些應(yīng)用方向一些應(yīng)用方向n空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制器，燈光、窗簾的自動控制n老年人與行動不便者的緊急呼叫器n電視與音響的萬用遙控器，無線鍵盤、滑鼠、搖桿、玩具n煙霧偵測器n智慧型標簽在照明控制中特有的優(yōu)勢在照明控制中特有的優(yōu)勢n基于ZigBee的低功耗的網(wǎng)絡(luò)控制和監(jiān)控信道的建立；n以及利用無線網(wǎng)絡(luò)組成的具有空間定位、日光感應(yīng)功能的傳感器，可以發(fā)展工作面控制、光感分布的照度控制等智能照明控制技術(shù)；n價格日趨下降無線網(wǎng)絡(luò)的對比無線網(wǎng)絡(luò)的對比ZigBee燈光控制具

7、有以下特點燈光控制具有以下特點nZigBee燈光定義了燈光開關(guān)、調(diào)光器、感測設(shè)備的規(guī)范，保證各個廠商的相同產(chǎn)品之間混用或互換，從而保障生產(chǎn)商和用戶的利益和成本投入。nZigBee網(wǎng)絡(luò)的最大特點就是布網(wǎng)和建網(wǎng)靈活。原則上說：無論是燈光開關(guān)、調(diào)光器、遙控器，甚至感測器都可以作為網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器或路由器。經(jīng)過合理地布局，保證建筑物內(nèi)沒有無線通訊的盲區(qū)。n通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，用戶可以在任何時候方便地添加、刪除照明設(shè)備，任意組合各類控制器與照明設(shè)備的對應(yīng)關(guān)系，最大限度地展現(xiàn)無線控制的優(yōu)勢特點。nZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是短程無線控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。無論是智能樓宇還是今后的民用住宅，安防、家電控制、老人及

8、兒童保全都會用到ZigBee無線控制網(wǎng)絡(luò)。ZigBee燈光控制網(wǎng)絡(luò)非常容易地延伸到這個大網(wǎng)絡(luò)之中。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)星型網(wǎng)絡(luò)以網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器為中心，所有設(shè)備只能與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器進行通信，因此在星型網(wǎng)絡(luò)的形成過程中，第一步就是建立網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。任何一個FFD設(shè)備都有成為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的可能，一個網(wǎng)絡(luò)如何確定自己的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器由上層協(xié)議決定。一種簡單的策略是：一個FFD設(shè)備在第一次被激活后，首先廣播查詢網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的請求，如果接到回應(yīng)說明網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，再通過一系列認證過程，設(shè)備就成了這個網(wǎng)絡(luò)中的普通設(shè)備。如果沒有收到回應(yīng)，或者認證過程不成功，這個FFD設(shè)備就可以建立自己的網(wǎng)絡(luò)，并且成為這個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器點

9、對點網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個設(shè)備只要能夠彼此受到對方的無線信號，就可以進行直接通信，不需要其他設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)。但點對點網(wǎng)絡(luò)中仍需要一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，不過該協(xié)調(diào)器的功能不再是為其他設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，而是完成注冊和訪問控制等基本的網(wǎng)絡(luò)管理功能。如何編程如何編程ZigBee 協(xié)議棧結(jié)構(gòu)圖協(xié)議棧結(jié)構(gòu)圖端點、接口、群集、屬性和配置文件端點、接口、群集、屬性和配置文件n在整個網(wǎng)絡(luò)中，每個群集都被分配了一個惟一的群集ID。每個群集最多有65，536個屬性。ZigBee 協(xié)議還定義了一個稱為配置文件的術(shù)語。配置文件就是指對分布式應(yīng)用的描述。它根據(jù)應(yīng)用必須處理的數(shù)據(jù)包和必須執(zhí)行的操作來描述分布式應(yīng)用。使用描述符對配置文件進行描述

10、，描述符僅僅是各種值的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。此配置文件使ZigBee 設(shè)備可以互操作。nZigBee 聯(lián)盟已經(jīng)定義了很多標準的配置文件，比如遠程控制開關(guān)配置文件和光傳感器配置文件等。任何遵循某一標準配置文件的節(jié)點都可以與其他實現(xiàn)相同配置文件的節(jié)點進行互操作。目標應(yīng)用的過程硬件組成示意圖硬件組成示意圖n通信不是總是成功的！ Xxn找到能夠與問題設(shè)備通信的多個中間設(shè)備！ xn選擇最佳的中繼設(shè)備！ xn構(gòu)成完美的系統(tǒng)！ x32Zigbee在照明中的應(yīng)用實例在照明中的應(yīng)用實例便利店應(yīng)用的討論Lux 傳感器傳感器Lux 傳感器傳感器室內(nèi)燈光可根據(jù)室外的光線來調(diào)節(jié)，室內(nèi)燈光可根據(jù)室外的光線來調(diào)節(jié)，Zigbee定位和調(diào)光策略定位和調(diào)光策略室外燈光室外燈光調(diào)光器鎮(zhèn)流器調(diào)光器鎮(zhèn)流器室內(nèi)燈光室內(nèi)燈光Zigbee會議室的應(yīng)用會議室的應(yīng)用全開場景“會議場景“操作電腦場景“自動場景35不同技術(shù)的融合：優(yōu)勢互補不同技術(shù)的融合：優(yōu)勢互補電力載波和Zigbee無線技術(shù)的結(jié)合發(fā)揮電力線傳輸距離