基于环境亮度变化的室内照明整体节能系统设计与开发I开题报告

1. 研究目的与意义

（1）背景

照明在我们日常生活、办公和运营中扮演着重要的角色。照明影响着人们的日常生活，良好的室内照明环境，可以创造美好的灯光环境。伴随着移动互联网、半导体技术的快速发展以及现代人生活品质的提高，人们对照明的无线化、网络化、智能化、节能化的需求越来越强烈，将照明灯具通过网络技术集成到控制平台，实现智能控制和智能管理是目前人们期望的^[1,2]。

智能照明控制系统是家庭自动化必不可少的子系统，是楼宇建筑控制系统的重要部分。在人们传统观念中，照明系统只是完成照明任务，但随着科技发展，人们对于家居照明控制系统的功能需求也是与日俱增，包括现场环境采集(光照度、温度等)、人体感应、智能调光调色温、场景设置、无线遥控、pc人机界面等等。传统照明已无法满足照明需求，在此背景下智能照明控制系统应运而生，势在必行。目前，几乎所有的照明系统都仍然采用全功率连续开灯的方式，既造成电能的浪费增加了经济成本，又在许多数情况下成为光污染源。目前，每年使用在照明消耗的电力约为整个电力的20％，所以，降低照明用电可以节约很大的能源。为提高能源的利用效率，国家在照明节能设计方面有具体的要求：在保证不降低作业面视觉要求，不降低照明质量的前提下，利用电能，太阳能等能源，力求最大限度地减少照明系统中的能源损失。led半导体节能光源与无线传感网络的迅猛发展，给照明控制系统的“网络化、智能化、节能化”家园构想带来了广阔的发展空间和应用前景^[3,4]。因此，开发一种以led灯为光源，可根据环境亮度变化而自我调节的智能化照明系统，既能满足照度需要，又能节能减排，具有重要的意义。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

本课题从环境亮度变化对于照明要求不同出发，设计出了一套基于zigbee的智能化照明控制系统。完成基于zigbee无线传感网控制的照明系统。主要研究内容如下：

(1)在分析led照明需求的基础上确定硬件和软件设计，熟悉硬件性能后，根据控制要求进行智能照明控制方案设计。

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用模型法建立室内智能化照明模型，由光照度传感器来获得光照强度数据，通过iar软件将程序写入zigbee芯片，由zigbee开发板组成无线传感网络，使得数据在电脑与终端之间传递，再通过可控硅调光电路来对led灯进行控制，使用平均照度标准来对室内各个区域光照强度来进行计算，根据实际的需求，使得不同区域的平均光照强度达到一个动态平衡，组成一个完整的（检测-数据传输-控制）的智能化照明系统。

认真阅读本课题所给的参考文献资料，熟悉室内照明系统设计的基本方法，通过常用eda软件绘制整个设计系统的原理图和pcb图，针对不同的照明节能要求，确定系统的功能（如光传感器数据采集、无线数据传输网络等），制定不同的照明节能方案，完成基于zigbee的智能化照明系统的硬件设计，并对系统软件进行设计与调试，达到对灯具进行基于亮度变化的控制。

具体步骤包括：

4. 参考文献

1.王娟. 室内环境下led智能照明系统的研究. 硕士学位论文. 兰州理工大学，2013.05.

2.张飞，混合照明环境下室内照度均一性控制.硕士学位论文. 郑州大学，2014.6.

3.肖前红，许伦辉. 基于环境亮度补偿的分布式控制节能系统设计. 科学技术与工程，vol 10 no．8 mar．2010

5. 计划与进度安排

1. 2022-03-2～2022-03-25 查阅资料，翻译外文资料和撰写开题报告；

2. 2022-03-26 ～2022-04-10 查阅相关资料，熟悉zigbee的开发流程；

3. 2022-04-11 ～2022-04-30 设计出集基于无线传感网的led灯的节能照明系统，并采用常用eda软件绘制符合计算机辅助设计制图相关标准规范要求的原理图和pcb图；