LED照明系统网络测控技术研究及应用

【摘要】我国正在快速崛起,能源战略举足轻重。LED照明的低能耗、长寿命也凸显了它在节能减排方面的优势。在这种大趋势下,随着LED照明成本不断降低以及技术瓶颈的不断突破,LED将成为照明市场的主力军。首先介绍和分析了智能照明网络测控系统的相关技术,然后重点分析智能照明系统的控制策略以及ZigBee无线通信技术。最后在此基础上提出了基于ZigBee的LED智能照明网络测控系统的整体方案,并对方案的设计做了简略的分析。论文的研究对象是LED灯具智能控制器,首先给出了智能控制器的硬件框图,然后分模块详细介绍了该控制器的硬件电路设计。LED灯具智能调光器分为五个模块：控制模块、PWM模块、测量反馈模块、无线网络及人机交互接口模块以及LED驱动电源模块。LED驱动电源模块负责满足LED对于电压电流的要求,同时对电流的恒流稳定做出保证,避免浪涌电流对器件芯片的损坏；PWM模块负责三基色的输出光通量(光强),即调整三色光各自在CIE色度表坐标上的位置,达到不同的混光要求,实现色温可调；控制模块用于控制系统的PWM脉宽输出,从而满足用户的亮度、色温设定,同时处理反馈信号,校正输出指标也是其重要功能之一；测量反馈模块用于电路的温度、三基色各自的光强以及两路光照度反馈给控制系统,用于校正输出指标；无线网络及人机交互模块接收上层的控制命令和实现用户与灯具控制器的交互。LED灯具智能控制器的软件设计主要包括多路传感器的数据采集程序以及亮度调节和色温调节两种核心算法。首先介绍了温度传感器,颜色传感器,光照度传感器以及ZigBee通信模块的软件设计流程,在此基础上分析传统的PWM调光算法,提出一种可以极大提高视觉刷新率的PWM平均脉冲分割算法,并对该算法进行了仿真,实验结果较好,相比传统PWM调光算法视觉刷新率提高数十倍；经过相关的光学理论及公式推导,研究出了一种自动匹配黑体轨迹的色温调节算法,该算法能根据目标色温的色品坐标推导出相应的三基色(红、绿、蓝)各自的亮度数值,通过不同亮度值的三基色LED混光就能达到色温动态可调的目的。并且对该算法进行了实验验证,验证结果良好,能完成在2000-9100K色温范围内实现色温可调。论文重点研究室内光照度智能控制算法。通过相关理论分析与计算,确定室内光照度传感器的安装区域,然后计算出室外光照度传感器对室内的影响系数,最后得出室内传递函数矩阵。在此基础上利用神经网络设计了实验室内光照度的分布模型,模型的设计为下文的天然光源和室内光源相结合的控制策略奠定了基础。然后利用遗传算法计算出工作桌面照度最优解(最接近国家标准桌面照度)。最后重点分析系统能耗,通过相关实验的验证：系统不仅能为实验室人员提供舒适的照明环境,还能降低50%以上的能耗,达到了节能减排的目的。
【作者】曾德智；
【导师】吴黎明；
【作者基本信息】广东工业大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】智能照明；PWM；视觉刷新率；亮度；色温调节；神经网络；遗传算法；

【参考文献】
[1]高惠继.应用工业工程制定作业指导书的标准化[J].中国标准化.1996(03)
[2]孙鑫.他克莫司治疗激素疗效不充分重症肌无力的有效性和安全性[D].苏州大学,神经病学,2012,硕士.
[3]左欣.喷射成形GH738合金的低周疲劳行为[D].哈尔滨工业大学,材料加工工程,2013,硕士.
[4]李晓霞.SBR反硝化动力学模型的建立及其应用[D].长安大学,环境工程,2013,硕士.
[5]邰晓鹏.工艺流程步骤的自动生成算法和程序[D].清华大学,微电子学与固体电子学,2001,硕士.
[6]梅秦源.造纸法重组烟叶品质提升及保香性能研究[D].湖北工业大学,制浆造纸工程,2014,硕士.
[7]朱员.当代中国高等书法教育现状研究[D].山东工艺美术学院,美术学,2014,硕士.
[8]查金祥.我国农业科技园区开发与运行机制研究[D].华中农业大学,农业经济管理,2001,硕士.
[9]王伟.新时期农民工管理问题研究[D].长安大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[10]谢清凤.精敏人道物流模型研究[D].西南交通大学,物流工程,2014,硕士.
[11]安全明.椎管扩大成形术联合颈2穹窿减压治疗累及上颈椎的后纵韧带骨化症[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[12]本报记者宦建新通讯员陈梓军王虎羽.宁波新思路：新常态下发挥科技强有力支撑[N].科技日报,2015-06-12009.
[13]赵猛.HO-1高表达对2型糖尿病大鼠心肌氧化应激与内质网应激的影响[D].辽宁医学院,内科学,2012,硕士.
[14]陈竹.清末至民国亚新地学社地图编绘研究[D].复旦大学,历史地理学,2012,硕士.
[15]陶春辉,何樵登,王晓春.用遗传算法反演层状弹性介质[J].石油地球物理勘探,1994,02:156-165+260.
[16]王侃.智能技术在电子公务中的应用分析[J].科技情报开发与经济,2004,06:204-205.
[17]杨婧.混凝土损伤演化的声发射区域定位[D].燕山大学,工程力学,2014,硕士.
[18]龚小彪.基于TLD框架的目标跟踪算法研究[D].西南交通大学,信号与信息处理,2014,硕士.
[19]迟常经.24步进单元PMOS集成电路顺序控制器研制成功[J].冶金自动化,1981,01:62-63.
[20]周瑶.CKD患者肾组织α-SMA的表达与颈动脉内膜厚度的关系[D].河北医科大学,内科学,2014,硕士.
[21]刘萍.中信机电制造公司重型载重货车竞争战略研究[D].西安理工大学,2004.
[22]陈丽闽.草莓挥发性成分测定分析及菇渣基质开发[D].浙江大学,植物保护学（专业学位）,2012,硕士.
[23]杨丽曼,李运华.网络控制系统的时延和负载分析[J].控制与决策,2006,01:68-72.
[24]刘展胜.基于组件对象模型的GIS-电信交换设备资源GIS的研究[D].广东工业大学,软件工程,2004,硕士.
[25]王彦青.公共危机事件中政府、媒体与公众间的互动关系研究[D].首都师范大学,公共管理,2014,硕士.
[26]郭东旭.新型铁铈钛催化剂SCR脱硝性能及反应动力学研究[D].山东大学,热能工程,2013,硕士.
[27]陈海南.大面积脑梗死手术时机的临床研究[D].广西医科大学,神经外科（专业学位）,2013,硕士.
[28]程轶.呼和浩特市城市社区体育现状及运行机制的调查研究[D].内蒙古师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[29]赵越.关于淡水养鱼推行单塘核算问题的探讨[J].现代渔业信息.1991(09)
[30]王浩宇.《广陵潮》词汇研究[D].河北大学,汉语言文字学,2014,硕士.
[31]李春,孙丽萍,曲双红.可重复感染的肺结核传播模型[J].郑州轻工业学院学报(自然科学版),2014,05:106-108.
[32]屈啸.基于DPI和增量决策树的流量分类与控制研究[D].华中科技大学,信息安全,2013,硕士.
[33]张淑锵.西迁浙大的研究生导师群体管窥[J].浙江大学学报(人文社会科学版),2015,02:78.
[34]李锐.北京市长期失业人员再就业保障问题研究[D].首都经济贸易大学,社会保障,2014,硕士.
[35]高飞.我国电动汽车研发战略联盟模式选择研究[D].河北师范大学,科学技术哲学,2012,硕士.
[36]王丹.血链球菌胞内蛋白与胞外蛋白对中间普氏菌与牙龈卟啉单胞菌生物膜作用的研究[D].佳木斯大学,口腔临床医学,2012,硕士.
[37]高凌云.糖中提取3D石墨烯[J].现代物理知识,2014,03:51.
[38]盛琦贤,滕越,闫函.基于GM(1,1)灰色模型预测直销企业的未来收益趋势[J].现代经济信息,2015,03:99.
[39]陶梅.中学生地理图像技能培养策略研究[D].华中师范大学,2005.
[40]彭兴伟.支持SIP协议的DVR软件平台的设计与实现[D].西南交通大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[41]王菲.心理学专业大学生胜任特征模型的构建、验证与现状调查研究[D].辽宁师范大学,应用心理学,2011,硕士.
[42]韩鲁.有机锡Schiff碱衍生物的合成表征及性质研究[D].曲阜师范大学,有机化学,2013,硕士.
[43]马文博.多核网络处理器数据推拉总线协议关键技术设计与实现[D].西安电子科技大学,微电子学与固体电子学,2012,硕士.
[44]李永玲.厦门市保障性社区公共服务设施配套情况及交通可达性分析[D].厦门大学,城市规划与设计,2014,硕士.
[45]黄婷.上市公司股东分红权制度的研究[D].江西财经大学,经济法,2013,硕士.
[46]王玉宏,黄棱,张春燕.GeoEast软件在吉林探区地震资料处理中的应用[J].石油地球物理勘探,2014,S1:17-22+1-2.
[47]潘春孚,纪友亮,张善文,林晓华,卢春红,周勇,李清山.莱阳凹陷莱阳群层序特征及其对走滑活动的响应[J].石油地球物理勘探,2011,04:640-647+667+498-499.
[48]张睿.不完备信息系统下的知识获取方法研究[D].山西大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[49]吴律.论Radon变换在地球物理勘探中应用的可能性[J].石油地球物理勘探,1985,03:235-241.
[50]孙仁诚.基于单元的孤立点算法研究及客户忠诚度分析系统构建[D].青岛大学,2003.