基于Zigbee的高校教室智能照明控制系统的研究

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随着科学技术的不断发展,尤其是物联网技术的快速成熟,以及人们对低碳、绿色环境的充分认识和渴望,推动了传统照明正在快速地向智能控制照明转变。高校因其特有的职能和需求,普遍存在着照明量大,电能消耗高的现象。在国家“十二五”建设规划的倡导下,改造校园照明向智能化、节约化转变,建设节约型校园是目前所面临的紧迫课题。本文设计了一种基于Zigbee技术的高校教室智能照明模糊控制系统,以实现照明的智能控制。该解决方案依靠照度传感器、振动传感器和人体红外传感器对教室的照度、使用状态、人员的数量及位置等信息进行自动采集,并应用改进型自适应FMRAS(Fuzzy Model Reference Learning Control)控制算法进行融合分析,自动生成PWM码,智能控制灯具照明。在满足国家照度标准的前提下,达到了节约能源的目的。并考虑管理的便利和友好的人机交互原则,附带设计了LCD显示屏和监控管理系统,方便管理人员、教师和学生监控和查看。文中从三个方面对高校教室智能照明模糊控制系统进行了细致的分析和介绍。首先,以ARM9主控制器及外围硬件模块的选取,无线传感网络终端节点模块电路设计为主线,介绍了系统硬件平台的搭建方案;其次,介绍了针对灯光控制策略的自适应FMRAS控制算法的研究与改进。依据现场熟练技术人员的运行经验、领域专家总结的知识规律,以及经验参数,重点探讨了改进的自适应FMRAS控制算法的原理及其MATLAB仿真过程。最后,介绍了软件系统的开发和调试过程。主要包括:U-boot移植、内核裁剪、根文件系统制作等ARM9嵌入式软件系统的搭建,无线传感网协议栈和节点应用程序的开发,LCD和上位机监控界面的搭建等。经验证,基于Zigbee技术的高校教室智能照明模糊控制系统不但能根据光环境变化自动、稳定地调节灯具照度输出,而且结构简单、易于实现,适合高校教室环境,在保证照度恒定的基础上,达到了节能的目的。
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