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[摘 要]目的 研究一种具有智能控制功能的无线照明网络。方法 分析国内外智能照明控制系统的现状，比较几种主流智能照明控制网络技术，比较出使用WSN技术到智能照明控制网络的优势。结果 设计出一种无线智能照明网络的架构以及网络中各类控制节点。结论 这种无线智能照明控制网络具有多层监控管理、硬件灵活替换、组网简单迅速等特性，既能达到节能环保的要求又能满足空间照明的需要。
[关键词]无线；智能；照明；网络
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0003-01
0.引言
传统的智能照明控制系统基本通过有线方式进行组网联接，因此受到地形的局限性大，通常需要先根据具体照明要求和地理位置进行统一规划和布线，因此一旦网络系统集成完毕后需要添加或改动照明节点或监测功能时会引起较复杂的网络改动，甚至不能完成变动任务。从而研究一种功能更齐全、使用更人性化的无线方式组网的照明控制网络很有必要，同时让网络具备分区域、分时段照明处理和分级、多权限照明控制的智能照明功能。
1.照明控制网络现状分析
DyNet智能照明控制系统是一个分布式智能化网络[1]，网络通信采用RS-485总线，通常硬件主要包括控制模块、调光模块、存储器、人机接口、传感器、时钟和上位机等部分。在系统中所有的控制部件都通过总线相联接，用户可使用人机接口进行实时监视和控制，同时系统也具备预设场景控制功能以及自动监测控制功能，用户可根据具体情况选择控制方式。
CAN-BUS智能照明控制系统也是一个分布式的网络[2]，网络通信采用二线制的总线型式，各控制器通过总线联接起来，实现可靠通信，通常硬件也主要包括控制模块、调光模块、存储器、人机接口、传感器等部分。由于CAN-BUS协议是短帧格式，且没阵数据都要进行校验和检错，因此在通信时显示出了良好的抗电磁干扰能力和较强的耐候性。系统的控制方式包括定时控制、场景控制、本地监测控制和中心控制。
EIB智能照明系统也是一种分布式的网络[3]，网络采用双绞线作为总线形式联接，硬件通常包括控制器、传感器、灯光驱动器、上位机和其它智能原件，智能节点都通过双绞线联接，且不分主从节点。网络中每个支线可容纳64个节点，而一个域可以通过线路耦合器容纳15条支线，一个总线可以包括15个域，因此一个网络理论上最多可包含14400个节点。这些节点可独立具备计算、存储、检测或执行能力，也可结合起来运行，整体形成一个完整的检测及控制的功能系统。
这些主流的智能照明控制网络目前已经在地铁、办公楼、车间等地区广泛应用，但是它们皆不能摆脱有线组网带来的束缚，而无线的WSN技术本身所具备的低功耗、低成本、自组织路由、数据加密等特性可为智能照明带来新的发展契机。
2.无线智能照明控制网络设计
2.1 网络架构设计
基于WSN技术的智能照明网络架构设计为三层，顶层权限最高，为I级，负责全网控制，包括全网数据收集、处理、控制和网关等核心功能；中间层权限次之，为II级，负责区域控制，包括区域内数据的收集、处理、控制以及上传；底层权限最低，为III级，负责各节点自己的控制和数据采集。除了顶层权限的网络节点不同，其它节点的硬件设计相同，区别在于加载的软件功能不同。当低级权限遇到与高级权限冲突的时候，按照权限级别优先服从。
基于WSN的智能照明网络是由各个功能独立的节点共同构成，每个节点都具有上传、接收和转发数据的完整通信功能。节点类型设计为三种：照明节点、探测节点和控制节点。照明节点负责控制灯具的亮/灭和辉度，此类节点的数量占据整个网络的主要部分；探测节点负责采集环境亮度以及人员感应，为照明方式提供实时的环境参数，为改变灯光控制提供依据，此类节点主要布放在需要监测的区域，占网络的少部分；控制节点负责整个智能网络的整体控制和分级控制，对全网和区域的光感情况进行收集和处理，下达控制结果，此类节点数量有限。智能照明网络的整体拓扑如图1所示。
2.2 网络节点设计
照明节点可根据实际情况串联一个或若干个LED球泡灯、路灯、隧道灯和彩灯等灯具，对其进行实时控制。控制的模式有点亮/熄灭、分级调光和无极调光。控制模式可根据不同的应用场景进行选择，也可同时具备，区别仅在软件部分，硬件一致。
探测节点布放在特定探测点，连接各类探测器，用来采集环境参数，采集完成后上报给控制节点进行数据融合，探测的项目有环境照度、红外感知、动静光感等，分别用来探测环境亮度、有无人员以及有无人为声音。
控制节点有两类，中心节点和域中心节点。中心节点接收网络中所有探测节点采集到的实时信息进行数据融合，并判断状态，当发现状态异常时，下达改动命令，并报警给异地终端；同时中心节点定时封装数据结果，再通过网关发送給异地指定的手机或数据终端；中心节点也可以接异地收遥控命令，核实真伪后向网络转发执行命令。
域中心节点接收区域内探测节点采集到的实时信息，根据场景、时间和位置情况进行数据融合，得到各节点明暗和辉度结果，下达修改命令；同时它也定时把各数据上传给中心节点，并接收中心节点下达的命令。
3.结果
3.1 系统的功能
1）远程监控：异地移动终端可随时监控整个网络的状态，并能远程下达控制命令；
2）本地智能控制：不同区域根据灯具和场景的不同，进行区域内环境测量和调控，以便随时调节照明的现场效果；
3）多层安全保护：具有本地控制、域内控制、全网控制和远程报警等功能，网络状态层层监控，能有效避免出现恶性控制；
4）接口开放：硬件开放多种接口，以便为楼宇自控系统联接，能提升更多功能；
5）智能节电：具有场景预设、时间段预设、分级亮度调节、无极亮度调节等灯光的调节，在良好满足用户使用的前提下高效的节约能耗。
参考文献
[1] 程春.大学教室智能照明控制器及其系统的研究与开发[M].北京化工大学.2010：2-3.
[2] 蒋强，卿明藩.CAN_BUS总线在智能照明控制系统中的运用[J].现代建筑电气.2013（增）：227-230.
[3] 林昕，张超敏，徐智.EIB总线在智能照明中的控制策略[J].现代建筑电器.2011（2）：24-28.
[关键词]无线；智能；照明；网络
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0003-01
0.引言
传统的智能照明控制系统基本通过有线方式进行组网联接，因此受到地形的局限性大，通常需要先根据具体照明要求和地理位置进行统一规划和布线，因此一旦网络系统集成完毕后需要添加或改动照明节点或监测功能时会引起较复杂的网络改动，甚至不能完成变动任务。从而研究一种功能更齐全、使用更人性化的无线方式组网的照明控制网络很有必要，同时让网络具备分区域、分时段照明处理和分级、多权限照明控制的智能照明功能。
1.照明控制网络现状分析
DyNet智能照明控制系统是一个分布式智能化网络[1]，网络通信采用RS-485总线，通常硬件主要包括控制模块、调光模块、存储器、人机接口、传感器、时钟和上位机等部分。在系统中所有的控制部件都通过总线相联接，用户可使用人机接口进行实时监视和控制，同时系统也具备预设场景控制功能以及自动监测控制功能，用户可根据具体情况选择控制方式。
CAN-BUS智能照明控制系统也是一个分布式的网络[2]，网络通信采用二线制的总线型式，各控制器通过总线联接起来，实现可靠通信，通常硬件也主要包括控制模块、调光模块、存储器、人机接口、传感器等部分。由于CAN-BUS协议是短帧格式，且没阵数据都要进行校验和检错，因此在通信时显示出了良好的抗电磁干扰能力和较强的耐候性。系统的控制方式包括定时控制、场景控制、本地监测控制和中心控制。
EIB智能照明系统也是一种分布式的网络[3]，网络采用双绞线作为总线形式联接，硬件通常包括控制器、传感器、灯光驱动器、上位机和其它智能原件，智能节点都通过双绞线联接，且不分主从节点。网络中每个支线可容纳64个节点，而一个域可以通过线路耦合器容纳15条支线，一个总线可以包括15个域，因此一个网络理论上最多可包含14400个节点。这些节点可独立具备计算、存储、检测或执行能力，也可结合起来运行，整体形成一个完整的检测及控制的功能系统。
这些主流的智能照明控制网络目前已经在地铁、办公楼、车间等地区广泛应用，但是它们皆不能摆脱有线组网带来的束缚，而无线的WSN技术本身所具备的低功耗、低成本、自组织路由、数据加密等特性可为智能照明带来新的发展契机。
2.无线智能照明控制网络设计
2.1 网络架构设计
基于WSN技术的智能照明网络架构设计为三层，顶层权限最高，为I级，负责全网控制，包括全网数据收集、处理、控制和网关等核心功能；中间层权限次之，为II级，负责区域控制，包括区域内数据的收集、处理、控制以及上传；底层权限最低，为III级，负责各节点自己的控制和数据采集。除了顶层权限的网络节点不同，其它节点的硬件设计相同，区别在于加载的软件功能不同。当低级权限遇到与高级权限冲突的时候，按照权限级别优先服从。
基于WSN的智能照明网络是由各个功能独立的节点共同构成，每个节点都具有上传、接收和转发数据的完整通信功能。节点类型设计为三种：照明节点、探测节点和控制节点。照明节点负责控制灯具的亮/灭和辉度，此类节点的数量占据整个网络的主要部分；探测节点负责采集环境亮度以及人员感应，为照明方式提供实时的环境参数，为改变灯光控制提供依据，此类节点主要布放在需要监测的区域，占网络的少部分；控制节点负责整个智能网络的整体控制和分级控制，对全网和区域的光感情况进行收集和处理，下达控制结果，此类节点数量有限。智能照明网络的整体拓扑如图1所示。
2.2 网络节点设计
照明节点可根据实际情况串联一个或若干个LED球泡灯、路灯、隧道灯和彩灯等灯具，对其进行实时控制。控制的模式有点亮/熄灭、分级调光和无极调光。控制模式可根据不同的应用场景进行选择，也可同时具备，区别仅在软件部分，硬件一致。
探测节点布放在特定探测点，连接各类探测器，用来采集环境参数，采集完成后上报给控制节点进行数据融合，探测的项目有环境照度、红外感知、动静光感等，分别用来探测环境亮度、有无人员以及有无人为声音。
控制节点有两类，中心节点和域中心节点。中心节点接收网络中所有探测节点采集到的实时信息进行数据融合，并判断状态，当发现状态异常时，下达改动命令，并报警给异地终端；同时中心节点定时封装数据结果，再通过网关发送給异地指定的手机或数据终端；中心节点也可以接异地收遥控命令，核实真伪后向网络转发执行命令。
域中心节点接收区域内探测节点采集到的实时信息，根据场景、时间和位置情况进行数据融合，得到各节点明暗和辉度结果，下达修改命令；同时它也定时把各数据上传给中心节点，并接收中心节点下达的命令。
3.结果
3.1 系统的功能
1）远程监控：异地移动终端可随时监控整个网络的状态，并能远程下达控制命令；
2）本地智能控制：不同区域根据灯具和场景的不同，进行区域内环境测量和调控，以便随时调节照明的现场效果；
3）多层安全保护：具有本地控制、域内控制、全网控制和远程报警等功能，网络状态层层监控，能有效避免出现恶性控制；
4）接口开放：硬件开放多种接口，以便为楼宇自控系统联接，能提升更多功能；
5）智能节电：具有场景预设、时间段预设、分级亮度调节、无极亮度调节等灯光的调节，在良好满足用户使用的前提下高效的节约能耗。
参考文献
[1] 程春.大学教室智能照明控制器及其系统的研究与开发[M].北京化工大学.2010：2-3.
[2] 蒋强，卿明藩.CAN_BUS总线在智能照明控制系统中的运用[J].现代建筑电气.2013（增）：227-230.
[3] 林昕，张超敏，徐智.EIB总线在智能照明中的控制策略[J].现代建筑电器.2011（2）：24-28.