無線動(dòng)態(tài)燈光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究與分析.pdf

1、隨著智能化、數(shù)字化控制方式在人類生活中的應(yīng)用，燈光照明已以燈光網(wǎng)絡(luò)形式出現(xiàn)在大型舞臺(tái)照明、樓宇自動(dòng)化、智能家居等工程中。 現(xiàn)有的燈光網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用中存在網(wǎng)絡(luò)容量（照明回路數(shù)量）小、照明亮度不可控、光感舒適度差和系統(tǒng)操作難度大等不足之處。先期的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃以及現(xiàn)場布線使得現(xiàn)有燈光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)變得復(fù)雜。 因此迫切需要一種新的燈光網(wǎng)絡(luò)來代替現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，無線動(dòng)態(tài)燈光網(wǎng)絡(luò)正是在現(xiàn)有燈光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上根據(jù)人體工程學(xué)和現(xiàn)場環(huán)境自動(dòng)重組，對光感變化具有

2、控制能力的一種新型燈光網(wǎng)絡(luò)。本文提出的無線燈光網(wǎng)絡(luò)建立在ZigBee［ 1 ］ 無線通信技術(shù)上，憑借ZigBee 無線通信技術(shù)良好的組網(wǎng)功能、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、自?dòng)路由選擇等優(yōu)點(diǎn)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。 本文在動(dòng)態(tài)燈光網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)想上完成了ZigBee 技術(shù)的無線動(dòng)態(tài)燈光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的研究和分析，著重介紹了網(wǎng)絡(luò)的組建和控制技術(shù)及算法，并評價(jià)了網(wǎng)絡(luò)性能，進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后的性能指標(biāo)計(jì)算。 首先研究了幾種常用燈光控制網(wǎng)絡(luò)，EIB［

3、2 ］總線式燈光網(wǎng)絡(luò)、BACnet［ 3 ］燈光網(wǎng)絡(luò)、LonWorks［ 4 ］燈光網(wǎng)絡(luò)。分析了這幾種網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)模型和各自的控制方式，提出了各自存在的不足之處。 其次分析了幾種無線通信技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中使用的優(yōu)缺點(diǎn)。經(jīng)過比較得出ZigBee 應(yīng)用在燈光網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)勢,提出了無線動(dòng)態(tài)燈光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求。并介紹了ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相關(guān)概念以及它在物理層、MAC 層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的標(biāo)準(zhǔn)定義［ 5 ］ 。

4、 描述了無線動(dòng)態(tài)燈光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)和功能結(jié)構(gòu)?；赯igBee 無線模塊技術(shù)進(jìn)行了無線動(dòng)態(tài)燈光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)用單火線燈光調(diào)節(jié)單元實(shí)現(xiàn)了可控功率輸出，運(yùn)用新型光強(qiáng)度傳感器實(shí)現(xiàn)了照明狀態(tài)監(jiān)視，設(shè)計(jì)了可以固定式或便攜式使用的遠(yuǎn)程控制單元。并研究了動(dòng)態(tài)燈光網(wǎng)絡(luò)的控制技術(shù)和場景管理軟件技術(shù)。 建立了星形、樹型以及網(wǎng)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的小型燈光網(wǎng)絡(luò)。研究了動(dòng)態(tài)燈光網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議棧的配置、網(wǎng)絡(luò)燈光設(shè)備的命令格式和遠(yuǎn)程控制單元在網(wǎng)絡(luò)中

5、的綁定方式。利用Daintree公司的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測工具進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能分析，從節(jié)點(diǎn)加入時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延來驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的性能。 研究了在球面坐標(biāo)系下的智能定位問題，討論了如何使用三個(gè)固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)的方法。為了達(dá)到燈光網(wǎng)絡(luò)立體覆蓋提出了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，推導(dǎo)了節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算公式，并基于Friis 傳輸模型［ 6 ］的能耗計(jì)算公式進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，來驗(yàn)證優(yōu)化的有效性。 最后，對整篇文章進(jìn)行總結(jié)，概括主要研究成果。展望了無線動(dòng)態(tài)燈光網(wǎng)