專利名稱：半導體智能照明控制實驗教學平臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及智能照明控制實驗教學平臺，尤其涉及一種半導體智能照明控制實驗教學平臺。
背景技術：
隨著技術的發(fā)展和社會的進步，人們對于照明的需求已經從原有的看得見，上升為看的好。傳統(tǒng)的照明方式已經無法滿足人們的現(xiàn)有需求，而智能化的照明方式在節(jié)約能源的同時，充分滿足人們的心理和生理需求，進而提供給人們舒適的學習、工作和休息環(huán)境。LED半導體照明已被全球公認為新一代的環(huán)保高科技電光源，具有高效節(jié)能、長壽命、動態(tài)色彩控制和安全環(huán)保等優(yōu)點，已經廣泛應用于各種照明領域。天津工業(yè)大學電氣工程與自動化學院的光源與照明專業(yè)是中國首個設置半導體專業(yè)且專門培養(yǎng)半導體照明技術人才的專業(yè)，《半導體智能照明控制工程》課程是在講解LED工作原理的基礎上，重點講解智能化半導體照明產品的設計與實現(xiàn)，屬于半導體照明的下游產業(yè)，側重于產品應用。為了開發(fā)智能化照明產品，有人發(fā)明了用于家庭的照明設備控制平臺(公開號 CN101765261A)，包括計算機、燈光管理器、手持遙控器和墻壁開關四部分組成，通過無線方式實現(xiàn)家庭內部照明設備的智能控制，缺點是只采用無線通信方式，而且僅局限于室內照明。還有人發(fā)明了照明實驗開發(fā)平臺(公開號CN 2757265Y)可以設置模擬照明、室內使用照明和控制系統(tǒng)，包括照明開關，感應傳感器和可編程計算機控制器。采用交流220V為實際電路，應用在智能建筑教學或實驗中，存在的問題是該平臺只適用于傳統(tǒng)燈具照明，而不能適用于半導體照明。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明提出一種半導體智能照明控制實驗教學平臺，它融合計算機技術、網(wǎng)絡技術、自動控制技術和LED照明技術等多種技術，并將LED照明產品，如LED 燈、LED顯示屏等，作為被控對象，可以完成對LED照明產品在具體應用中的模擬。本發(fā)明的技術方案是一種半導體智能照明控制實驗教學平臺，它包括上位機管理系統(tǒng)(電腦)、集中控制臺和單燈控制箱，單燈控制箱通過Zigbee無線網(wǎng)絡或RS485和電力載波有線網(wǎng)絡與集中控制臺進行通信連接，集中控制臺通過Internet有線網(wǎng)絡或GPRS 和WIFI無線網(wǎng)絡與上位機管理系統(tǒng)進行通信連接，上位機管理系統(tǒng)還可以通過Internet有線網(wǎng)絡或GPRS和WIFI無線網(wǎng)絡與多個集中控制臺進行通信。所述的上位機管理系統(tǒng)包括用戶登錄管理模塊、照明設備實時控制和定時控制模塊、數(shù)據(jù)存儲與備份模塊、在線幫助模塊。所述的集中控制臺包括ARM最小系統(tǒng)、觸摸屏、時鐘芯片、傳感器模塊、RS485模塊、電力載波通信模塊、CAN模塊、GPRS模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊、Internet模塊。所述的單燈控制箱包括單片機最小系統(tǒng)、時鐘芯片、傳感器模塊、旋轉開關、Zigbee\RS485\電力載波通信模塊、LED燈具。所述的傳感器模塊包括溫濕度傳感器、熱釋紅外傳感器、照度傳感器。
本發(fā)明具有的有益效果(1)本發(fā)明可以模擬不同應用需求的智能照明控制系統(tǒng)，具有很強的通用性和擴展性；(2)本發(fā)明按照實驗難度分為基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗三個層次，其中設計性實驗可以極大的激發(fā)學生的實驗熱情，調動學生學習的積極性和主動性；(3)本發(fā)明可以形成以學生為主體、老師指導的開放式教學模式，培養(yǎng)學生的產品設計與開發(fā)能力，使學生從市場和用戶的角度出發(fā)，提高學生的自主學習能力和崗位適應能力；(4)本發(fā)明融合了計算機技術、網(wǎng)絡通信技術、嵌入式技術、半導體照明技術等多個學科，是一套高品質的科研平臺，可以提高教師的科研能力。


圖I為本發(fā)明提供的一種半導體智能照明控制實驗教學平臺的總體結構圖。圖2為本發(fā)明提供的一種半導體智能照明控制實驗教學平臺的集中控制臺的結構圖。圖3為本發(fā)明提供的一種半導體智能照明控制實驗教學平臺的單燈控制箱的結構圖。
具體實施例方式請參閱圖1，本發(fā)明的一種半導體智能照明控制實驗教學平臺，它包括上位機管理系統(tǒng)(電腦)、集中控制臺和單燈控制箱，單燈控制箱通過Zigbee無線網(wǎng)絡或RS485和電力載波有線網(wǎng)絡與集中控制臺進行通信連接，集中控制臺通過Internet有線網(wǎng)絡或GPRS和 WIFI無線網(wǎng)絡與上位機管理系統(tǒng)進行通信連接，上位機管理系統(tǒng)還可以通過Internet有線網(wǎng)絡或GPRS和WIFI無線網(wǎng)絡與多個集中控制臺進行通信。上位機管理系統(tǒng)包括用戶登錄管理模塊、照明設備實時控制和定時控制模塊、數(shù)據(jù)存儲與備份模塊、在線幫助模塊。該平臺可以根據(jù)不同應用需求的照明控制系統(tǒng)，選擇相應的照明控制網(wǎng)絡和照明控制策略。工作人員通過賬號和密碼登陸上位機管理系統(tǒng)，根據(jù)相應的權限進行相應的操作；工作人員在照明設備實時控制和定時控制模塊中可以發(fā)起組網(wǎng)命令、執(zhí)行LED燈具的開關或亮度調節(jié)等命令、在線查看各級設備網(wǎng)絡分布情況和工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)存儲與備份模塊用來存儲用戶的登陸日志、設備的工作時間與狀態(tài)、設備的維護記錄，并對重要數(shù)據(jù)進行備份；工作人員可以利用在線幫助模塊查看系統(tǒng)的使用說明。上位機管理系統(tǒng)采用VC. net開發(fā)，源代碼開放，教師和學生可以在原有功能的基礎上開發(fā)新的管理功能。請參閱圖2，本發(fā)明中，所述的集中控制臺包括ARM最小系統(tǒng)、觸摸屏、時鐘芯片、 傳感器模塊、RS485模塊、電力載波通信模塊、CAN模塊、GPRS模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊、 Internet模塊。集中控制臺可以通過Internet網(wǎng)絡或WIFI接收上位機管理系統(tǒng)下發(fā)的命令，執(zhí)行相應操作；也可以在沒有上位機管理系統(tǒng)的情況下，ARM最小系統(tǒng)可以利用外部傳感器模塊進行溫度、照度等信息的數(shù)據(jù)采集，通過Zigbee、RS485、電力載波通信網(wǎng)絡，按照預設的程序自動完成對所轄單燈控制箱進行單獨或群組控制，如開關燈、調光操作。集中控制臺能夠支持Linux、Andriod等操作系統(tǒng)。集中控制臺也可以通過GPRS、Zigbee或WIFI 網(wǎng)絡與其他教學平臺的集中控制臺進行組網(wǎng)通信。教師和學生可以利用集中控制臺開發(fā)高性能的手持控制器或智能家居系統(tǒng)的網(wǎng)關。請參閱圖3，本發(fā)明中，所述的單燈控制箱單片機最小系統(tǒng)、時鐘芯片、旋轉開關、Zigbee\RS485\電力載波通信模塊、LED燈具。單燈控制箱可以通過Zigbee、RS485或電力載波網(wǎng)絡接收集中控制臺下發(fā)的命令，執(zhí)行相應操作；也可以在沒有集中控制臺的情況下， 單片機最小系統(tǒng)可以利用外部傳感器模塊進行溫度、照度等信息的數(shù)據(jù)采集，按照預設的程序自動完成對所轄LED燈具進行單獨或群組控制，如開關燈、調光操作。工作人員還可以利用旋轉開關實現(xiàn)LED燈具的無級連續(xù)調光。LED燈具包括射燈、球泡燈、筒燈等多種形式， 所有燈具均配備LED可調光驅動電源。教師和學生可以利用單燈控制箱開發(fā)低成本的單燈控制器。本發(fā)明能夠實現(xiàn)如下功能1.組網(wǎng)控制，上位機管理系統(tǒng)可以對集中控制臺和單燈控制箱進行組網(wǎng)操作，根據(jù)不同的使用需求，選擇合適的網(wǎng)絡類型，并實現(xiàn)集中控制；
2.自動控制，利用嵌入式技術，單燈控制箱和集中控制臺都可以按照預設的程序進行相應的控制操作；3.產品的二次開發(fā)，系統(tǒng)的所有程序代碼均對外開放，教師和學生可以在原有功能的基礎上，實現(xiàn)功能的二次開發(fā)。綜上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制；凡基于上述基本思路，不脫離本創(chuàng)作精神和范圍內所做的各種更動和修飾，都應屬于本發(fā)明所公開的范圍。
權利要求
1.一種半導體智能照明控制實驗教學平臺，其特征在于，它包括上位機管理系統(tǒng)(電腦)、集中控制臺和單燈控制箱，單燈控制箱通過Zigbee無線網(wǎng)絡或RS485和電力載波有線網(wǎng)絡與集中控制臺進行通信連接，集中控制臺通過Internet有線網(wǎng)絡或GPRS和WIFI無線網(wǎng)絡與上位機管理系統(tǒng)進行通信連接，上位機管理系統(tǒng)還可以通過Internet有線網(wǎng)絡或 GPRS和WIFI無線網(wǎng)絡與多個集中控制臺進行通信。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種半導體智能照明控制實驗教學平臺，其特征在于，所述的上位機管理系統(tǒng)包括用戶登錄管理模塊、照明設備實時控制和定時控制模塊、數(shù)據(jù)存儲與備份模塊、在線幫助模塊。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種半導體智能照明控制實驗教學平臺，其特征在于，所述的集中控制臺包括ARM最小系統(tǒng)、觸摸屏、時鐘芯片、傳感器模塊、RS485模塊、電力載波通信模塊、CAN模塊、GPRS模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊、Internet模塊。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種半導體智能照明控制實驗教學平臺，其特征在于，所述的單燈控制箱包括單片機最小系統(tǒng)、時鐘芯片、傳感器模塊、旋轉開關、Zigbee\RS485\電力載波通信模塊、LED燈具。
5.根據(jù)權利要求3所述的一種半導體智能照明控制實驗教學平臺，其特征在于，所述的傳感器模塊包括溫濕度傳感器、熱釋紅外傳感器、照度傳感器。 全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導體智能照明控制實驗教學平臺，包括上位機管理系統(tǒng)(電腦)、集中控制臺和單燈控制箱。本發(fā)明融合了現(xiàn)代數(shù)字控制技術、傳感器技術、網(wǎng)絡傳輸技術和計算機軟硬件技術，采用模塊化設計理念，使各類模塊通過定制端子和面包板連接器實現(xiàn)即插即用的效果。本發(fā)明可以完成半導體智能控制器設計和不同規(guī)模的智能監(jiān)控系統(tǒng)設計等教學實驗。本發(fā)明功能齊全、安全可靠、操作方便，可以充分發(fā)揮學生的主觀能動性，教學效果好。
文檔編號G09B9/00GK102610137SQ20121009779
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權日2012年4月6日
發(fā)明者劉慧芳, 惠昭, 王寧, 王巍, 龍幫強 申請人:天津工業(yè)大學