湖北無線智能照明模塊-山西智能照明無線控制模塊

易斯特（西安）智能科技有限公司成立于2017-08-24，發展至今已擁有大量無線智能照明模塊擁護者。我們的服務是全程的，服務的觀念貫穿到產品生產經營的各個環節。為客戶提供精良的無線智能照明模塊及服務，多方位滿足客戶的要求是我們的原則。公司憑借一支可靠高能的員工隊伍，使得產品銷售遍布維修安裝服務領域，廣泛銷售各地，為加速行業發展做著不懈的努力。

湖北無線智能照明模塊-山西智能照明無線控制模塊。

1 系統方案概述

本文的智能照明控制系統由無線傳感器網絡、OPC服務器和用戶界面三部分組成。

底層的無線網絡采用星型結構，包括一個基站和多個。其中，從站與被控LED燈連接并將燈的狀態信息傳送給基站?；就ㄟ^RS232與PC機相連，將接受的控制命令下達給從站。系統使用ATmega16L單片機和nRF905無線射頻模塊構成工作于433MHz的無線網絡節點，兩者通過SPI串行口相連。

節點結構

上位機中具有專門開發的OPC DA服務器。OPC 服務器與組態軟件中開發的用戶界面之間采用OPC技術通信，與無線網絡中的基站之間采用RS232串行通信。OPC服務器負責將用戶下達的控制命令傳送給無線網絡中的基站，并將基站傳輸的設備狀態上傳至用戶界面顯示。

在組態軟件中開發的用戶界面能實時準確的顯示設備狀態，并可實現對LED燈的組合控制、溫度控制、PWM控制、定時控制及操作記錄等功能。

2 系統軟件設計

2.1 無線傳感器網絡設計

無線傳感器網絡是由一些低功耗、低成本、體積小的傳感器節點，以無線通訊方式組成的網絡，融合傳感器技術、信息處理技術、嵌入式技術和網絡通信技術，實現信息的采集、處理、傳輸及應用，具有施工成本低、系統擴展性好、運行維護易等優點。本系統的無線網絡結構設計如下：

1）網絡拓撲

系統無線網絡采用星型結構，有基站和從站兩類節點。基站與各從站間進行雙向通信，從站互不通信。網絡中的每個節點都配有ID地址，有接收、發送兩種狀態，默認處于接收狀態。

2）MAC層協議

為避免多個從站同時向基站發送信息導致信道沖突，且照明系統對控制時延性要求不高，所以網絡MAC層采用非堅持CSMA/CA協議。通信前，節點先利用nRF905的載波檢測引腳CD信道是否空閑，若空氣中有同頻信號則CD自動置高。若信道忙碌則節點隨機延遲一段時間后再重新。

信道空閑時，節點并不立即發送，而是采取的退避機制，將信道沖突的概率降至小。因為當某從站與基站通信完畢的瞬間，可能有多個要發送數據的從站同時到信道空閑，此時信道沖突的可能性大，所以節點隨機退避一段時間后再進行發送。

這里采用二進制指數退避算法BEB，設爭用期（即節點發出數據至接收到信道沖突的時間）為2t，各站重傳次數為N,從整數集合0,1,…,(2N-1)中隨機取數，記為R。節點重傳產生的時延D為2t的R倍，即D=R×2t。

站點在發送前若檢測到信道空閑，就立即啟動退避計數器，只要信道空閑，退避計數器就遞減，若退避過程中檢測到信道被占用則暫停退避計數器并保持計數器值不變，當信道重新空閑時在原有計數值基礎上再次啟動退避計數器，當計數值減到零時節點發送數據。

湖北無線智能照明模塊-山西智能照明無線控制模塊。

3）硬件數據采集部分

OPC DA服務器通過RS232串行口與無線網絡中的基站連接。本系統將與串口通信有關的API函數封裝在一個類中進行管理，并定義一個屬于此類的全局變量。通過對此全局變量的讀操作，將無線網絡基站上傳的設備信息寫入服務器地址空間及相應的OPC Item中。當OPC服務器接收到控制命令后，會自動調用串口全局變量的寫函數，將指令下發給無線網絡中的基站，并由基站將指令傳輸給具體從站。

4）線程設計

圖7 OPC DA服務器更新及事務處理流程圖

系統的OPC服務器包括一個主線程，兩個輔助線程。主線程由服務器啟動時自動創建，用于初始化COM庫，建立消息循環和處理消息。第一個輔助線程用于處理服務器數據更新及異步事務，線程會周期性更新每個OPC Server對象中所有組對象的數據項，同時執行異步操作事務，并將操作結果回調給客戶。

第二個輔助線程用于RS232串口監測，當串口接收到數據后，會以消息方式通知主線程，激發消息處理函數對數據進行處理，后將處理好的數據寫入服務器地址空間。不同線程間采用臨界區方式進行同步。

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5）數據訪問

本系統的OPC服務器支持同步和異步兩種數據訪問方式，包括提供六種讀數據方式，其中IOPCSyncIO2::ReadMaxAge、IOPCSyncIO::Read和IOPCItemIO::Read用于同步讀；IOPCAsyncIO2::Read、IOPCAsyncIO3::ReadMaxAge用于異步讀；而當數據改變或異步刷新被調用時，采用IOPCCallback::OnDataChange。

本文由于無線網絡中的基站會自動將設備狀態上傳至OPC服務器中的服務器地址空間，因此所有操作都直接讀取OPC服務器中的內存數據。OPC服務器具有五種寫數據方式，其中同步寫操作包括：IOPCSyncIO::Write、IOPCSyncIO2::WriteVQT及IOPCItemIO::WriteVQT；異步寫操作包括：IOPCAsyncIO3::WriteVQT、IOPCAsyncIO2::Write。當用戶下達指令時，OPC服務器通過調用RS232串口寫函數，將命令下傳給無線網絡中的基站。

4、只需指尖輕輕一按遙控器，就可坐在沙發上控制家里所有的燈具并隨意調節亮度，會客、用餐、視聽、休閑、娛樂隨心所欲設置各種場景，盡顯21世紀高科技帶來的生活。

智能照明調光模塊的工作原理是利用電磁調壓及電子感應技術，對供電進行實時監控與跟蹤，自動平滑地調節電路的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負荷所帶來的額外功耗，提高功率因數，降低燈具和線路的工作溫度，達到優化供電目的照明控制系統。中國各地電壓高低參差不齊，因此各類燈具在設計時，為了滿足其自身在不同情況下均能正常啟動與發光，其設計電壓一般低于標準相電壓220V；而電力系統為方便電能輸送往往提高輸送電壓，造成照明燈具實際工作電壓偏高。這些超額的電壓不僅不能讓燈具更有效率地工作，還存在兩大負面影響：浪費電能與縮短燈具壽命。針對現有照明電路這個致命缺陷，照明的智能照明控制系統是將電壓予以優化，能夠節省用電，同時延長燈具的壽命。

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