李翠凤　　叶华杰

摘 要：智能照明系统的设想，不应该只是基于“感知-控制”模式，应该具备学习的能力，积累经验。搭建真正的智能照明系统，主机接受从机发送过来的数据并存储、完成用户行为分析及推理算法，并进行命令发送；从机完成数据的采集，并对灯光进行控制。本设计通过采集各个照明节点的使用数据，进行处理后，再根据用户行为分析算法和行为推理算法预测用户某一时刻的行为，主动为用户提供服务建议。

关键词：智能控制；LED；用户行为

引言

物联网技术在近年来迅猛发展，众多产业之间互联互通越来越得到重视。物联网将资源信息化和网络化，与LED照明产业的结合带来了崭新的产品模式[1]。信息化突破了传统的局限，逐渐普及到智慧城市、智能交通、智能家居等众多领域，利用物联网，能把LED照明系统与互联网连接，进行信息共享，实现智能识控制，从而达到人们追求的环保、健康、绿色的生活方式。但是，目前的物联网控制系统所采用的智能控制技术主要是基于“感知-控制”模式，但也存在不足之处，即没有学习能力，从而难以积累经验，无法主动为用户提供服务。

1 智能照明系统架构

通过采集各个照明节点的使用数据，进行处理后，再根据用户行为分析算法和行为推理算法预测用户某一时刻的行为，主动为用户提供服务建议，随着用户使用数据的不断增加，整个系统的预测结果会更加准确和智能，与用户心理的使用意向的吻合度也会不断提高，逐步达到机器自学习和建立推理的目标。

（1）系统整体框架如图1所示，主机接受从机发送过来的数据并存储、完成用户行为分析及推理算法，并进行命令发送；从机完成数据的采集，并对灯光进行控制。

主机端拟采用VB+SQL架构进行系统开发，通过无线WIFI接收数据，将数据进行处理后，利用数据库SQL进行存储。

从机端采用专用的单片机进行数据处理，并利用PWM和恒流技术对驱动芯片进行调光和调色温的控制，灯光采用LED灯。

无线传输利用现成的WIFI模块，通过自定义的通信协议进行通信。

（2）通过采集各个照明节点的使用数据并进行数据处理，构建统一的数据模型，然后进行时间段划分，计算其各个时段平均时间，通过相似度进行有效性检测，去除一些用户偶尔的使用行为，再构建用户习惯模型和设置评估函数来得到结果，如图2所示。

2 智能照明系统搭建

搭建真正的智能照明系统，主机接受从机发送过来的数据并存储、完成用户行为分析及推理算法，并进行命令发送；从机完成数据的采集，并对灯光进行控制。

2.1 主机系统架构

采用1个主机，主机采用PC机，可以完成复杂的算法运算，对用户行为分析和推理算法进行运算，从机采用单片机，接受指令，并控制专用调光芯片，如图1所示。

主机端拟采用VB+SQL架构进行系统开发，Visual Basic提供了可视化设计工具，从而可以大大提高程序设计的效率；并结合数据库SQL进行数据的存储，用可以户根据需要，可以进行数据的添加、删除、修改和查找等工作。

2.2 从机系统架构

预采用24个从机，总共3个房间，每个房间8个LED灯，对数据进行采集和控制。

从机端预采用8位OTP型RISC结构的多用途MCU来实现， 外设资源较丰富，性能好，拟采用该类单片机完成对LED驱动芯片的控制和WIFI数据的读写，单片机读取无线WIFI或者按键的控制命令，并对驱动芯片进行控制。市电电压经过稳压电源模块，产生稳定的直流电压给LED模组供电；从其他主控系统传来的指令经过该专用芯片处理，将精准的PWM信号输入到驱动级的功率MOS管，控制开关管的导通和关断，从而对LED灯的亮度进行无级调节。PWM信号的开关速率很高，人眼视觉难以分辨。以这种频率在零电流与最大电流之间切换，从而调节光源亮度。通过改变数字脉冲信号的占空比就可以等效的改变控制电流，从而平滑的实现256级甚至更大范围的调光要求。同时，通过这种调光方法，LED光源只能处于完全接通或者关断状态，有效的避免了电流变化时LED光源产生的色偏现象。PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术中最广泛应用的控制方式，也是学者研究的热点。由此可见，PWM调光方式是进行LED光源无级调光的适合方案。

2.3 无线数据传输

数据通过无线WIFI进行传输，无线WIFI模块开发周期较长，目前市面上拥有多种WIFI通信模块预采用BL-8188-4M无线模块，BL-8188-4M产品是一款低功耗，高线性输出功率，支持WPA-PSK/WPA2-PSK，WPA/WPA2安全机制，无线传输速率高达150M，是普通11B产品的10倍，内置全向智能高增益陶瓷天線，可适应不同的工作环境，使台式机或笔记本计算机用户以及其它需要实现无线联网的设备方便地接入无线网络。

参考文献

[1]陈大华，章荷珍.物联网 LED 智能照明产业的崛起[J].中国照明电器，2013，2（1）：11-15.

[2]陈涛.照明控制与自动化系统的完美结合-智能照明控制系统的再认识[J].照明工程学报，2003，1（4）：89-91.

[3]蒋月红，马小军，殷文龙.智能照明控制通信协议的应用分析[J].电气应用，2013，2（18）：28-32.

[4]黄凯峰.基于电力线载波的智能照明控制系统的研究与设计[D].上海：同济大学，2013：5-11.

[5]愈剑.基于 Zigbee 无限传感网络的 LED 智能照明控制系统的研究[D].杭州：浙江工业大学，2012：8-15.