发布时间 : 星期一 文章基于Zigbee的智能灯光控制系统设计 - 图文更新完毕开始阅读
基于Zigbee的无线智能灯光控制系统设计
第4章 硬件仿真结果分析
4.1 硬件仿真调试内容
本系统的硬件调试需要使用两块Zigbee模块，组成无线传感网络，其中一个模块装设光敏传感器、热释电红外传感器。这个模块称为终端，剩余一个模块用于接收信息并完成控制命令的判断与执行，称为协调器。实验预期达到以下效果：当且仅当光敏传感器判断环境为无光且红外传感器判断有人时，协调器LED1即绿灯亮起，其余一切状态，绿灯保持不亮状态。实验中，模拟无光状态时 ，用手挡住光敏传感器，有光状态则直接在白天环境中模拟；模拟有人状态是，手靠近红外传感器，无人状态则人体与传感器保持一定距离。
4.2 调试结果分析
4.2.1
模拟环境中，光照不足，但是有人的情景
此环境中，协调器接收终端发出的检测信号后，进行逻辑判断并执行控制指令，该指令正确情况应该是协调器的LED1开。实验效果如图4-1所示。用手指遮住光照检测终端的光敏传感器，同时在热释电红外传感器附近，用手指晃动，模拟无光且有人的环境。可看出，协调器即无人工干预的节点上，从左至右数第一盏LED灯处于亮的状态。实验效果与预期一致。最右方两盏LED分别为：第四盏，光敏灯，默认为亮；第三盏通讯联接指示灯，在两块节点相互通讯成功时，保持亮的状态。在协调器上，此两盏灯在实验中不受任何控制，保持常亮。环境中所需的灯被点亮，通过串口界面可以监视灯亮的情况，此时串口显示：light on，串口界面如图4-1：
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图4-1 无光有人
从模拟环境（2）开始，是本设计区别于传统照明控制系统的特色部分。传统照明控制系统一般使用机械开关控制，几乎没有智能控制的概念。而智能家居控制方案中，也仅能实现红外感应或者光照感应的单独工作，并不能完成复杂的环境判断功能。本设计中，为体现节能理念以及智能控制，专门研究解决了环境判断功能，使系统能对环境做出正确判断并执行正确照明控制操作。以下三个模拟环境实验，都将检验本系统的环境判断功能以及方案可行性。
4.2.2 模拟环境中，光照不足且无人员
如图4-2：将光敏传感器处于光线昏暗环境下且人体与红外传感器保持一定距离，协调器上LED1不亮。串口显示：light off，与实验预期效果一致。
图4-2 无光无人
在本模拟环境中，如果是传统照明控制方案，那么只能机械的通过控制开光控制灯的亮灭。在光照不足时，人工打开照明灯，但人员若离开房间一段时间，或是离开房间后忘记关灯，那么灯依然保持亮的状态，极大造成资源的浪费。
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基于Zigbee的无线智能灯光控制系统设计
4.2.3 模拟环境中光照充足，但没有人员
如图4-3，将光敏传感器用电筒照射，同时身体与红外传感器保持距离。协调器LED1不亮，效果与预期一致。
图4-3 有光无人
本模环境是比较常见的环境，如白天室内无人的情况。本模拟环境下的实验是为了验证本方案是否在白天室内无人时会自动打开而造成资源浪费的问题。
4.2.4 模拟环境中光照充足，且有人员经过
协调器LED1依旧保持熄灭状态，显示与模拟环境（3）一样，效果与预期一致。
进行光照充足但有人员的模拟环境实验，其目的之一在于体现本方案中，两个传感器所检测的信息，在协调器判断环境时不会冲突，不会导致其中一个传感器单独控制。其二，为体现节能性，与无光无人模拟环境相类似。当室内光照度足以满足室内人员需求时，无需开启灯光，这也明显区别于传统照明控制方案。
经过实物硬件调试，针对有可能出现的四种不同环境进行了模拟，得到控制效果与预期一致。本课题所设计系统成功运行。
4.3 创新点及应用
4.3.1
创新点：
(1)首先通过光照度传感器获取室内有无光信息，并通过相关程序算法，实
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现通过光照度强度的判别来初步实现室内灯光的开启和关闭。
(2)其次，通过PIR传感器，检测室内部人员的变动，并设置一系列的算法，
可实现对室内灯光的进行合理地开启和关闭。采用两种传感器共同控制 灯光，效率高，准确度高。
(3)再者，通过Zigbee协议栈，实现无线传输，可以极大的摆脱空间上的束缚，解决传统意义上的有线布线的不足，优化室内布局，并且Zigbee无线控制方式所需设备简单、价格低廉，很容易在广大家庭中推广。
4.3.2 应用：
该灯光控制照明系统经过合理的发展改善和应用，可以延伸到家居环境以外的的各种电气设备的智能控制，如根据室外、室内气温来控制教室内部的风扇或者空调的开关和功率。当然，该系统也可以用于其他场所，比如写字楼的办公室、学校教室、宿舍公寓、小区街道等。
同时该项目也可以应用与养殖业、盆栽叶、大型工厂等灯光大量分布、自动化程度高的地方。
4.4 存在的不足
(1)简化模型。由于时间、资金和精力的不足，无法将整个理论系统运用到实际中去，只能用Zigbee开发板、PCB天线模块，继电器，电脑仿真软件来模拟室内的环境下的效果。而空间大小、天气状况等实际的因素被忽略，
(2)扫描不够灵敏。由于热红外释电阻由于本身器件存在一个延迟，导致当有人靠近时并不能马上点亮所要的灯光，而是延迟5秒左右。而这从另一方面也可以避免PIR传感器的误动作，在5秒内会一直扫描传入的信号，若没人则灯不亮。
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