專利名稱：一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的照明節(jié)電測控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉照明節(jié)電領(lǐng)域，尤其提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的照明節(jié)電測控系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，電源電壓每降低10%，常規(guī)燈具如熒光燈照度約降 低7%，而人眼對光線的感覺與照度成對數(shù)關(guān)系，即當(dāng)光線照度減小10%時(shí)，理論上人的視 覺感覺亮度只減小1%，因此適當(dāng)減少燈具輸入功率所產(chǎn)生的照度微弱變化，不會影響正常 使用，但燈具壽命卻可以延長70%。全世界20%的電力消耗在照明上，我國照明用電量平 均每年以15%左右的速度遞增，2007年達(dá)到3900億千瓦時(shí)，占全國電力消費(fèi)總量的比重已 經(jīng)超過12%。所以通過適當(dāng)?shù)慕祲簛砉?jié)能，也能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。照明節(jié)電設(shè)備的投入，主要的方面是對現(xiàn)有照明設(shè)施的改造。無論是市政照明，還 是辦公照明，這些照明工程和弱電線路多數(shù)都是已經(jīng)完工的龐大系統(tǒng)，所以推廣照明節(jié)電 設(shè)備必須著眼于改造。同時(shí)照明用電的輸入端，總是被安置在不易接觸人群的位置，在這些 位置安裝照明節(jié)電設(shè)備，或者安裝好后進(jìn)行參數(shù)設(shè)置都是不易的，這就要求照明節(jié)電設(shè)備 的安裝方式簡單、可靠，而且通過無線方式進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。眾多的實(shí)踐表明，照明節(jié)能是一個系統(tǒng)工程，針對單一的設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，往往 收效不大，若能將照明網(wǎng)絡(luò)的各個對象集中控制起來，分區(qū)域，分季節(jié)，分時(shí)段，針對不同的 照明光源，針對不同的負(fù)載容量，采用不同的配置方案才能收到良好的效果。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前在國際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識高度集 成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技 術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采 集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，這些信息通過無線方式被發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式 傳送到用戶終端。使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)ⅹ?dú)立的設(shè)備有效的組織起來，從而獲得一個 智能的感知組織，從系統(tǒng)的層面去管理各個對象。照明節(jié)電設(shè)備的主回路通過降低照明回路的輸入電壓來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。其原理如圖1 所示，圖1中控制電路要周期性地采集照明電網(wǎng)輸入電壓、照明節(jié)電設(shè)備輸出電壓和負(fù)載 電流，以及核心溫度?？刂齐娐吠ㄟ^這些負(fù)反饋，控制繼電器的開路和閉合，來控制照明節(jié) 電設(shè)備的接入(串入照明電網(wǎng))和斷開(旁路出照明電網(wǎng))。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的照明節(jié)電測控系統(tǒng)，整個系統(tǒng) 不需要鋪設(shè)專用數(shù)據(jù)傳輸線路，周期性地采集數(shù)據(jù)，通過無線方式，低成本和低復(fù)雜度地實(shí) 現(xiàn)對照明節(jié)電設(shè)備的集中監(jiān)控。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種照明節(jié)電測控系統(tǒng)，其特征在于，包括若干個傳感器節(jié)點(diǎn)，與照明節(jié)電設(shè)備一一對應(yīng)；若干個中繼節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和上位機(jī)；
各所述傳感器節(jié)點(diǎn)分別用于采集所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備主回路的核心溫度、照明 電網(wǎng)輸入電壓、照明節(jié)電設(shè)備輸出電壓和負(fù)載電流，發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)；還用于接收配置數(shù) 據(jù)，并根據(jù)該配置數(shù)據(jù)配置本傳感器節(jié)點(diǎn)和/或所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備的參數(shù)；各所述中繼節(jié)點(diǎn)用于收集本樓層內(nèi)、處于本中繼節(jié)點(diǎn)信號覆蓋范圍內(nèi)的各傳感器 節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)；或者用于中繼傳輸來自于其他中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，直接或多跳發(fā)送給所述 網(wǎng)關(guān)；還用于將來自網(wǎng)關(guān)的配置數(shù)據(jù)發(fā)送給對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)；所述網(wǎng)關(guān)用于匯集整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給上位機(jī)；還用于接收來自 上位機(jī)的配置數(shù)據(jù)，直接或通過相應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)多跳傳輸給相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)；所述上位機(jī)用于接收網(wǎng)關(guān)上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)并保存進(jìn)數(shù)據(jù)庫，還用于通過串口將配 置數(shù)據(jù)發(fā)送給所述網(wǎng)關(guān)，并指示該配置數(shù)據(jù)對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步地，所述的系統(tǒng)還包括各所述傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)時(shí)還發(fā)送本節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識，以及本傳感器 節(jié)點(diǎn)同父節(jié)點(diǎn)之間的接收信號強(qiáng)度指示RSSI信息；
所述上位機(jī)通過在所述配置數(shù)據(jù)中攜帶該配置數(shù)據(jù)所對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn) 標(biāo)識，來指示該配置數(shù)據(jù)對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步地，各所述傳感器節(jié)點(diǎn)周期性工作；各所述中繼節(jié)點(diǎn)還用于緩存來自于網(wǎng)關(guān)的、發(fā)送給本中繼節(jié)點(diǎn)信號覆蓋范圍內(nèi)的 傳感器節(jié)點(diǎn)的配置數(shù)據(jù)，探詢該配置數(shù)據(jù)對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，在所述對應(yīng)的傳感器 節(jié)點(diǎn)醒來后，將所述配置數(shù)據(jù)發(fā)送給該對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步地，所述中繼節(jié)點(diǎn)包括骨干中繼節(jié)點(diǎn)和普通中繼節(jié)點(diǎn)；在每一個樓層間各 安裝一個骨干中繼節(jié)點(diǎn)，來將本樓層的傳感器節(jié)點(diǎn)和普通中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)匯集傳輸給 網(wǎng)關(guān)，并將離網(wǎng)關(guān)較遠(yuǎn)的骨干中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)或離網(wǎng)關(guān)較近的骨干中繼節(jié)
點(diǎn)ο進(jìn)一步地，所述上位機(jī)保存各傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、樓層號和安裝位置信息；還 用于通過節(jié)點(diǎn)標(biāo)識確定傳感器節(jié)點(diǎn)的具體安裝位置。進(jìn)一步地，所述傳感器節(jié)點(diǎn)具體包括溫度傳感器，用于采集所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備主回路的核心溫度；電流采集模塊，用于采集負(fù)載電流；電壓采集模塊，用于采集照明電網(wǎng)電壓，照明節(jié)電設(shè)備輸出電壓；數(shù)據(jù)交互模塊，用于發(fā)送所述溫度傳感器、電流采集模塊和電壓采集模塊采集的 數(shù)據(jù)給父節(jié)點(diǎn)；以及接收來自于父節(jié)點(diǎn)的配置數(shù)據(jù)；控制器，用于根據(jù)配置數(shù)據(jù)配置本傳感器節(jié)點(diǎn)和/或所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備的參 數(shù)；所述溫度傳感器、電流采集模塊、電壓采集模塊和數(shù)據(jù)交互模塊平時(shí)可處于休眠 狀態(tài)；所述控制器還用于定時(shí)喚醒所述溫度傳感器、電流采集模塊、電壓采集模塊和數(shù)據(jù)交 互模塊；所述溫度傳感器、電流采集模塊和電壓采集模塊被喚醒后采集數(shù)據(jù)，然后再次進(jìn)入 休眠狀態(tài)；所述數(shù)據(jù)交互模塊被喚醒后發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)，如果有配置數(shù)據(jù)則接收，完成后 再次進(jìn)入休眠狀態(tài)。進(jìn)一步地，所述的系統(tǒng)還包括
存儲模塊，用于保存一工作區(qū)間參數(shù)；控制器還用于定時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號判斷當(dāng)前時(shí)間是否屬于工作區(qū)間，如果屬于 則將照明節(jié)能主回路串聯(lián)到照明回路；否則將照明節(jié)能主回路切換到旁路狀態(tài)。進(jìn)一步地，所述的系統(tǒng)還包括存儲模塊，用于保存電壓閾值、負(fù)載閾值和溫度閾值；；控制器還用于當(dāng)發(fā)生下列情況中的一種或幾種時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)將照明節(jié)能主回路 切換到旁路狀態(tài)采集到的所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備主回路的核心溫度大于所述溫度閾值；采集到的照明電網(wǎng)輸入電壓小于所述電壓閾值；采集到的負(fù)載電流大于所述負(fù)載閾值。進(jìn)一步地，所述的系統(tǒng)還包括存儲模塊，用于保存本傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)ID，以及本傳感器節(jié)點(diǎn)與父節(jié)點(diǎn)之間的 RSSI信息；所述數(shù)據(jù)交互模塊發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)時(shí)，在其中攜帶本傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、 本傳感器節(jié)點(diǎn)同父節(jié)點(diǎn)之間的RSSI信息。進(jìn)一步地，所述的系統(tǒng)還包括所述控制器還用于定期指示所述數(shù)據(jù)交互模塊確定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；所述數(shù)據(jù)交互模塊收到該指示后被喚醒，發(fā)送所述廣播包以確定當(dāng)前的父節(jié)點(diǎn)， 以及RSSI信息，并保存在所述存儲模塊中。本發(fā)明將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于照明節(jié)電系統(tǒng)的管理，克服了傳統(tǒng)有線數(shù)據(jù)采 集方式安裝和維護(hù)成本高、惡劣環(huán)境下難以采集數(shù)據(jù)的困難，利用無線通信技術(shù)和嵌入式 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一種維護(hù)成本低，安裝方便，操作方面，適應(yīng)環(huán)境廣泛的無線集中控制方式。


圖1為照明節(jié)電設(shè)備的原理示意圖；圖2為實(shí)施例一中的照明節(jié)電測控系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明。實(shí)施例一，一種照明節(jié)電測控系統(tǒng)，如圖2所示，包括若干個傳感器節(jié)點(diǎn)，與照明節(jié)電設(shè)備一一對應(yīng)；若干個中繼節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和上位機(jī)； 圖2中，共有3個樓層，分別是樓層A、B、C ；其中樓層A為網(wǎng)關(guān)所在樓層，包括三個傳感器 節(jié)點(diǎn)和一中繼節(jié)點(diǎn)，其中一個傳感器節(jié)點(diǎn)直接和網(wǎng)關(guān)無線連接，另外兩個傳感器節(jié)點(diǎn)和中 繼節(jié)點(diǎn)無線連接；樓層B中有兩個無線連接的中繼節(jié)點(diǎn)，其中一個中繼節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)相連，另 外還有兩個傳感器節(jié)點(diǎn)，兩個傳感器節(jié)點(diǎn)中的一個與該中繼節(jié)點(diǎn)無線連接，另一個與樓層B 中另一中繼節(jié)點(diǎn)無線連接；樓層C中有一個中繼節(jié)點(diǎn)，與樓層B中與網(wǎng)關(guān)相連的中繼節(jié)點(diǎn)無 線連接，還有兩個傳感器節(jié)點(diǎn)，均與該樓層C中的中繼節(jié)點(diǎn)無線連接。圖2僅為一應(yīng)用例， 實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)需求布局。各所述傳感器節(jié)點(diǎn)分別用于采集所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備主回路的核心溫度、照明電網(wǎng)輸入電壓、照明節(jié)電設(shè)備輸出電壓和負(fù)載電流，將所采集的數(shù)據(jù)和本傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié) 點(diǎn)ID，以及本傳感器節(jié)點(diǎn)同父節(jié)點(diǎn)之間的RSSI (Received Signal Strength Indicator，接 收信號強(qiáng)度指示)信息一起發(fā)送；還用于接收配置數(shù)據(jù)，并根據(jù)該配置數(shù)據(jù)配置本傳感器 節(jié)點(diǎn)和/或所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備的參數(shù)。所述父節(jié)點(diǎn)為傳感器節(jié)點(diǎn)與所述網(wǎng)關(guān)之間的傳輸路徑上，一般是最靠近傳感器節(jié) 點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，也就是和傳感器節(jié)點(diǎn)直接通訊的節(jié)點(diǎn)；有可能是一中繼節(jié)點(diǎn)，也可能是所述網(wǎng)關(guān)。本實(shí)施例中，傳感器節(jié)點(diǎn)上傳給網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)包都包含RSSI信息，這個信息表征的 是傳感器節(jié)點(diǎn)與其父節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，如果RSSI信息顯示該傳感器節(jié)點(diǎn)和父節(jié) 點(diǎn)間的通訊較弱，則用戶可以考慮在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾又欣^節(jié)點(diǎn)。在這個新增的中繼節(jié)點(diǎn)上 電工作后，傳感器節(jié)點(diǎn)會自行偵測到它的存在，并在原父節(jié)點(diǎn)上注銷自己的路由關(guān)系，然后 登錄到新的中繼節(jié)點(diǎn)上。為了完成這個功能，在傳感器節(jié)點(diǎn)上設(shè)計(jì)了周期性偵測信號質(zhì)量 的機(jī)制。每隔10分鐘，傳感器節(jié)點(diǎn)會發(fā)送一個廣播包來偵測周圍的中繼節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)關(guān)，收到 這個信息的中繼節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)關(guān)會向該傳感器節(jié)點(diǎn)回復(fù)信息。傳感器節(jié)點(diǎn)總是優(yōu)先保存最快回 復(fù)的節(jié)點(diǎn)(中繼節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)關(guān))為父節(jié)點(diǎn)，并保存與該父節(jié)點(diǎn)之間的RSSI信息。為了節(jié)電，可設(shè)置各所述傳感器節(jié)點(diǎn)周期性工作，即一般處于休眠狀態(tài)，定期醒 來采集和發(fā)送數(shù)據(jù)；如果接收到配置數(shù)據(jù)則進(jìn)行相應(yīng)配置，然后再次進(jìn)入休眠狀態(tài)。各所述中繼節(jié)點(diǎn)用于收集本樓層內(nèi)、處于本中繼節(jié)點(diǎn)信號覆蓋范圍內(nèi)的各傳感器 節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)；或者用于中繼傳輸來自于其他中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，直接或多跳發(fā)送給所述 網(wǎng)關(guān)；中繼節(jié)點(diǎn)還用于緩存來自于網(wǎng)關(guān)的、發(fā)送給本中繼節(jié)點(diǎn)信號覆蓋范圍內(nèi)的傳感器節(jié) 點(diǎn)(子節(jié)點(diǎn))的配置數(shù)據(jù)，探詢該配置數(shù)據(jù)對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，在所述對應(yīng)的傳感器 節(jié)點(diǎn)醒來后，將所述配置數(shù)據(jù)發(fā)送給該對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)(子節(jié)點(diǎn))。各所述中繼節(jié)點(diǎn)需要外部供電，沒有休眠的模式，它能夠維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)潢P(guān)系，為 下屬的傳感器節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建子節(jié)點(diǎn)拓?fù)淞斜?。所述中繼節(jié)點(diǎn)包括骨干中繼節(jié)點(diǎn)和普通中繼節(jié)點(diǎn)；本實(shí)施例中，考慮到樓層與樓 層間的屏蔽比較顯著，所以在每一個樓層間各安裝一個骨干中繼節(jié)點(diǎn)，來將本樓層的傳感 器節(jié)點(diǎn)和普通中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)匯集傳輸給網(wǎng)關(guān)，并將離網(wǎng)關(guān)較遠(yuǎn)的骨干中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)或離網(wǎng)關(guān)較近的骨干中繼節(jié)點(diǎn)。這樣層層鏈接就構(gòu)成了一個數(shù)據(jù)匯集和 傳輸?shù)墓歉赏ǖ馈＞W(wǎng)關(guān)所在樓層不需要特別增加骨干中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)備來匯集數(shù)據(jù)。所述網(wǎng)關(guān)用于匯集整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給上位機(jī)；還用于接收來自 上位機(jī)的配置數(shù)據(jù)，傳輸給對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)；可以通過相應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)多跳傳輸，也可以 直接傳輸給傳感器節(jié)點(diǎn)。匯集到網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)分為兩種，一種是通過骨干中繼節(jié)點(diǎn)傳輸來的數(shù)據(jù)，另一種是 直接由傳感器節(jié)點(diǎn)傳輸來的數(shù)據(jù)。所述上位機(jī)用于保存各傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)ID (標(biāo)識)、樓層號和安裝位置信息；接 收網(wǎng)關(guān)上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)并保存進(jìn)數(shù)據(jù)庫；還用于通過串口將配置數(shù)據(jù)發(fā)送給所述網(wǎng)關(guān)，并 指示該配置數(shù)據(jù)對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)，比如在配置數(shù)據(jù)中攜帶該配置數(shù)據(jù)所對應(yīng)的傳感器節(jié) 點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)ID，網(wǎng)關(guān)和中繼節(jié)點(diǎn)可依此判別配置數(shù)據(jù)要發(fā)送給哪個傳感器節(jié)點(diǎn)。可以默認(rèn)當(dāng) 不攜帶節(jié)點(diǎn)ID時(shí)，配置數(shù)據(jù)為發(fā)送給所有傳感器節(jié)點(diǎn)的；另外還可以在配置數(shù)據(jù)中設(shè)置版
7本號，傳感器節(jié)點(diǎn)接收到配置信息后可以先和本地保存的配置數(shù)據(jù)的版本進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn) 接收的配置數(shù)據(jù)比本地的新時(shí)，用接收的配置數(shù)據(jù)更新本地保存的配置數(shù)據(jù)。本實(shí)施例中，當(dāng)安裝各傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，就將各傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)ID、樓層號和安裝 位置信息保存在上位機(jī)中；所述上位機(jī)可以但不限于為一監(jiān)控中心服務(wù)器。本實(shí)施例中，所述上位機(jī)可以根據(jù)所保存的各傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)ID、樓層號和安 裝位置信息，通過節(jié)點(diǎn)ID確定傳感器節(jié)點(diǎn)的具體安裝位置，從而能對應(yīng)到樓內(nèi)的具體物理 位置，從而使監(jiān)控人員能根據(jù)上位機(jī)中的相關(guān)信息，對各個照明節(jié)電設(shè)備進(jìn)行控制和查詢 運(yùn)行狀態(tài)。本實(shí)施例中，傳感器節(jié)點(diǎn)工作過程中，需要周期性地比較當(dāng)前時(shí)間和所保存的工 作區(qū)間參數(shù)，如果當(dāng)前時(shí)間屬于工作區(qū)間，則啟動節(jié)能模式，將照明節(jié)能主回路串聯(lián)到照明 回路。否則，傳感器節(jié)點(diǎn)將照明節(jié)能主回路切換到旁路狀態(tài)，由照明電網(wǎng)直接供電，對應(yīng)燈 具工作在全壓狀態(tài)下。本實(shí)施例中，照明節(jié)電設(shè)備分區(qū)域工作，在日照條件較好的辦公區(qū)域，照明燈具工 作時(shí)間較短，相應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備工作的時(shí)間就較短。照明節(jié)電設(shè)備分時(shí)段工作，在上班的 工作時(shí)段，人員繁忙，照明節(jié)電設(shè)備不工作。照明節(jié)電分季節(jié)工作，一般的，夏季日照時(shí)間 長，照明節(jié)電設(shè)備工作的時(shí)間就比較短。因此，對應(yīng)于不同照明節(jié)電設(shè)備的傳感器節(jié)點(diǎn)中的工作區(qū)間參數(shù)不同，根據(jù)照明 節(jié)電設(shè)備所在區(qū)域的情況設(shè)置。本實(shí)施例中，照明節(jié)電設(shè)備工作過程中，會出現(xiàn)3類故障欠壓、過載和超溫。欠壓 是因?yàn)檎彰鞴?jié)電設(shè)備的輸入電壓過低，電網(wǎng)電壓已經(jīng)不能滿足照明燈具的需要，此時(shí)降壓 節(jié)能沒有意義；過載是因?yàn)檎彰骰芈樊惓６斐苫芈分谐霈F(xiàn)大電流；超溫是因?yàn)檎彰鞴?jié)電 主回路超載或散熱條件降低造成的。針對這幾種故障，解決方式都是強(qiáng)制照明節(jié)能主回路 旁路出照明電網(wǎng)，由電網(wǎng)直接給燈具供電。所述傳感器節(jié)點(diǎn)中保存有電壓閾值、負(fù)載閾值和溫度閾值，當(dāng)發(fā)生下列情況中的 一種或幾種時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)將照明節(jié)能主回路切換到旁路狀態(tài)采集到的所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備主回路的核心溫度大于所述溫度閾值；采集到的照明電網(wǎng)輸入電壓小于所述電壓閾值；采集到的負(fù)載電流大于所述負(fù)載閾值。本實(shí)施例中，傳感器節(jié)點(diǎn)保存對應(yīng)照明節(jié)電設(shè)備的工作參數(shù)，上電后節(jié)點(diǎn)自行控 制照明節(jié)電主回路投入節(jié)能或者旁路。即使在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，傳感器節(jié)點(diǎn)也能指示照 明節(jié)電設(shè)備正常工作。本實(shí)施例中，傳感器節(jié)點(diǎn)ID可以但不限于為64位，照明節(jié)電設(shè)備被安裝在各個樓 層的不同角落，每個照明節(jié)電設(shè)備都擁有一個唯一的ID號，各傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)ID可以和 對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備一致；由于傳感器節(jié)點(diǎn)與照明節(jié)電設(shè)備是一一對應(yīng)的，因此有多少個 照明節(jié)電設(shè)備，就需要安裝多少個傳感器節(jié)點(diǎn)。本實(shí)施例中，所述傳感器節(jié)點(diǎn)具體可以包括溫度傳感器，用于采集所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備主回路的核心溫度；電流采集模塊，用于采集負(fù)載電流；電壓采集模塊，用于采集照明電網(wǎng)電壓，照明節(jié)電設(shè)備輸出電壓；
數(shù)據(jù)交互模塊，用于發(fā)送所述溫度傳感器、電流采集模塊和電壓采集模塊采集的 數(shù)據(jù)給父節(jié)點(diǎn)，在其中攜帶本傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)ID、本傳感器節(jié)點(diǎn)同父節(jié)點(diǎn)之間的RSSI信 息；以及接收來自于父節(jié)點(diǎn)的配置數(shù)據(jù)；以及發(fā)送一廣播包，并將最快回復(fù)的節(jié)點(diǎn)(中繼節(jié) 點(diǎn)或網(wǎng)關(guān))確定為父節(jié)點(diǎn)，并保存與該父節(jié)點(diǎn)之間的RSSI信息；存儲器，用于保存本傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)ID、本傳感器節(jié)點(diǎn)與父節(jié)點(diǎn)之間的RSSI信 息、工作區(qū)間參數(shù)、電壓閾值、負(fù)載閾值和溫度閾值；控制器，用于根據(jù)配置數(shù)據(jù)配置本傳感器節(jié)點(diǎn)和/或所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備的參 數(shù)；以及用于定時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號判斷當(dāng)前時(shí)間是否屬于工作區(qū)間，如果屬于則將照明 節(jié)能主回路串聯(lián)到照明回路；否則將照明節(jié)能主回路切換到旁路狀態(tài)；以及根據(jù)所述溫度 傳感器、電流采集模塊和電壓采集模塊采集的數(shù)據(jù)、以及電壓閾值、負(fù)載閾值和溫度閾值來 判斷將照明節(jié)能主回路切換到旁路或串聯(lián)的照明回路。所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號由上位機(jī)軟件來 校準(zhǔn)。所述溫度傳感器、電流采集模塊、電壓采集模塊和數(shù)據(jù)交互模塊平時(shí)可處于休眠 狀態(tài)；所述控制器還用于定時(shí)喚醒所述溫度傳感器、電流采集模塊、電壓采集模塊和數(shù)據(jù)交 互模塊；所述溫度傳感器、電流采集模塊和電壓采集模塊被喚醒后采集數(shù)據(jù)，然后再次進(jìn)入 休眠狀態(tài)；所述數(shù)據(jù)交互模塊被喚醒后發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)，如果有配置數(shù)據(jù)則接收，完成后 再次進(jìn)入休眠狀態(tài)；從而可使傳感器節(jié)點(diǎn)達(dá)到省電效果。所述控制器還用于定期指示所述數(shù)據(jù)交互模塊確定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；所述數(shù)據(jù)交互模塊收到該指示后被喚醒，發(fā)送所述廣播包以確定當(dāng)前的父節(jié)點(diǎn)， 以及RSSI信息，并保存在所述存儲模塊中。本實(shí)施例中，所述控制器每隔60秒喚醒一次所述溫度傳感器、電流采集模塊、電 壓采集模塊和數(shù)據(jù)交互模塊，每10分鐘指示數(shù)據(jù)交互模塊確定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)一次；實(shí)際應(yīng)用時(shí) 可以根據(jù)需要調(diào)整這些時(shí)間的長度。本實(shí)施例中，傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)中包括照明節(jié)電設(shè)備的輸入電壓，輸出電壓， 負(fù)載電流，核心溫度。這些數(shù)據(jù)周期性地被上傳給網(wǎng)關(guān)，并由上位機(jī)軟件寫入數(shù)據(jù)庫。通過 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢，用戶可以監(jiān)測照明節(jié)電設(shè)備當(dāng)前的工作情況。通過歷史數(shù)據(jù)查詢，用戶能獲 得照明節(jié)電設(shè)備的長期工作情況。根據(jù)這些信息，如照明節(jié)電設(shè)備的負(fù)載情況，發(fā)熱情況， 用戶可以科學(xué)地調(diào)整照明節(jié)電設(shè)備的工作參數(shù)。同時(shí)監(jiān)測電壓的歷史數(shù)據(jù)，也能對照明電 路存在的隱患提供預(yù)警。本實(shí)施例中，每個所述傳感器節(jié)點(diǎn)需要外部供電，上電后處于網(wǎng)絡(luò)搜索狀態(tài)；每個 中繼節(jié)點(diǎn)也需要外部供電，沒有休眠狀態(tài)，上電后也處于網(wǎng)絡(luò)搜索狀態(tài)。本實(shí)施例中，網(wǎng)關(guān) 所建立的網(wǎng)絡(luò)可以但不限于為2. 4G、全Mesh自組織網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)施例中，有且僅有一個網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)接通上位機(jī)后，即會建立一個網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò) 建立以后，各個中繼節(jié)點(diǎn)會找到該網(wǎng)絡(luò)并加入該網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成自組織的網(wǎng)絡(luò)，而各個傳感器節(jié) 點(diǎn)則在退出休眠狀態(tài)后發(fā)現(xiàn)該網(wǎng)絡(luò)，并通過就近的中繼節(jié)點(diǎn)加入該網(wǎng)絡(luò)。此時(shí)即完成了所 述照明節(jié)電測控系統(tǒng)的自組織網(wǎng)絡(luò)的建立。這樣就完成了以傳感器節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān) 生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集簇的過程；以網(wǎng)關(guān)為簇頭，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)向簇頭進(jìn)行無碰撞數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程；簇 頭向簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一對一的數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程；網(wǎng)絡(luò)建立后，依靠少量的中繼節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)維 系網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，傳感器節(jié)點(diǎn)間歇性休眠的機(jī)制。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種照明節(jié)電測控系統(tǒng)，其特征在于，包括若干個傳感器節(jié)點(diǎn)，與照明節(jié)電設(shè)備一一對應(yīng)；若干個中繼節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和上位機(jī)；各所述傳感器節(jié)點(diǎn)分別用于采集所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備主回路的核心溫度、照明電網(wǎng)輸入電壓、照明節(jié)電設(shè)備輸出電壓和負(fù)載電流，發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)；還用于接收配置數(shù)據(jù)，并根據(jù)該配置數(shù)據(jù)配置本傳感器節(jié)點(diǎn)和/或所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備的參數(shù)；各所述中繼節(jié)點(diǎn)用于收集本樓層內(nèi)、處于本中繼節(jié)點(diǎn)信號覆蓋范圍內(nèi)的各傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)；或者用于中繼傳輸來自于其他中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，直接或多跳發(fā)送給所述網(wǎng)關(guān)；還用于將來自網(wǎng)關(guān)的配置數(shù)據(jù)發(fā)送給對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)；所述網(wǎng)關(guān)用于匯集整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給上位機(jī)；還用于接收來自上位機(jī)的配置數(shù)據(jù)，直接或通過相應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)多跳傳輸給相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)；所述上位機(jī)用于接收網(wǎng)關(guān)上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)并保存進(jìn)數(shù)據(jù)庫，還用于通過串口將配置數(shù)據(jù)發(fā)送給所述網(wǎng)關(guān)，并指示該配置數(shù)據(jù)對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括各所述傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)時(shí)還發(fā)送本節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識，以及本傳感器節(jié)點(diǎn) 同父節(jié)點(diǎn)之間的接收信號強(qiáng)度指示RSSI信息；所述上位機(jī)通過在所述配置數(shù)據(jù)中攜帶該配置數(shù)據(jù)所對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識， 來指示該配置數(shù)據(jù)對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于 各所述傳感器節(jié)點(diǎn)周期性工作；各所述中繼節(jié)點(diǎn)還用于緩存來自于網(wǎng)關(guān)的、發(fā)送給本中繼節(jié)點(diǎn)信號覆蓋范圍內(nèi)的傳感 器節(jié)點(diǎn)的配置數(shù)據(jù)，探詢該配置數(shù)據(jù)對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，在所述對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn) 醒來后，將所述配置數(shù)據(jù)發(fā)送給該對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述中繼節(jié)點(diǎn)包括骨干中繼節(jié)點(diǎn)和普通中繼節(jié)點(diǎn)；在每一個樓層間各安裝一個骨干中 繼節(jié)點(diǎn)，來將本樓層的傳感器節(jié)點(diǎn)和普通中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)匯集傳輸給網(wǎng)關(guān)，并將離網(wǎng) 關(guān)較遠(yuǎn)的骨干中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)或離網(wǎng)關(guān)較近的骨干中繼節(jié)點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述上位機(jī)保存各傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、樓層號和安裝位置信息；還用于通過節(jié)點(diǎn) 標(biāo)識確定傳感器節(jié)點(diǎn)的具體安裝位置。
6.如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器節(jié)點(diǎn)具體包括 溫度傳感器，用于采集所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備主回路的核心溫度；電流采集模塊，用于采集負(fù)載電流；電壓采集模塊，用于采集照明電網(wǎng)電壓，照明節(jié)電設(shè)備輸出電壓； 數(shù)據(jù)交互模塊，用于發(fā)送所述溫度傳感器、電流采集模塊和電壓采集模塊采集的數(shù)據(jù) 給父節(jié)點(diǎn)；以及接收來自于父節(jié)點(diǎn)的配置數(shù)據(jù)；控制器，用于根據(jù)配置數(shù)據(jù)配置本傳感器節(jié)點(diǎn)和/或所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備的參數(shù)； 所述溫度傳感器、電流采集模塊、電壓采集模塊和數(shù)據(jù)交互模塊平時(shí)可處于休眠狀態(tài)； 所述控制器還用于定時(shí)喚醒所述溫度傳感器、電流采集模塊、電壓采集模塊和數(shù)據(jù)交互模 塊；所述溫度傳感器、電流采集模塊和電壓采集模塊被喚醒后采集數(shù)據(jù)，然后再次進(jìn)入休眠2狀態(tài)；所述數(shù)據(jù)交互模塊被喚醒后發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)，如果有配置數(shù)據(jù)則接收，完成后再次 進(jìn)入休眠狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括存儲模塊，用于保存一工作區(qū)間參數(shù)；控制器還用于定時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號判斷當(dāng)前時(shí)間是否屬于工作區(qū)間，如果屬于則將 照明節(jié)能主回路串聯(lián)到照明回路；否則將照明節(jié)能主回路切換到旁路狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括存儲模塊，用于保存電壓閾值、負(fù)載閾值和溫度閾值；；控制器還用于當(dāng)發(fā)生下列情況中的一種或幾種時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)將照明節(jié)能主回路切換 到旁路狀態(tài)采集到的所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備主回路的核心溫度大于所述溫度閾值；采集到的照明電網(wǎng)輸入電壓小于所述電壓閾值；采集到的負(fù)載電流大于所述負(fù)載閾值。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括存儲模塊，用于保存本傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)ID，以及本傳感器節(jié)點(diǎn)與父節(jié)點(diǎn)之間的RSSI fn息；所述數(shù)據(jù)交互模塊發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)時(shí)，在其中攜帶本傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、本傳 感器節(jié)點(diǎn)同父節(jié)點(diǎn)之間的RSSI信息。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括所述控制器還用于定期指示所述數(shù)據(jù)交互模塊確定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；所述數(shù)據(jù)交互模塊收到該指示后被喚醒，發(fā)送所述廣播包以確定當(dāng)前的父節(jié)點(diǎn)，以及 RSSI信息，并保存在所述存儲模塊中。
全文摘要
一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的照明節(jié)電測控系統(tǒng)，包括傳感器節(jié)點(diǎn)，用于采集數(shù)據(jù)并發(fā)送，還用于根據(jù)接收的配置數(shù)據(jù)配置本傳感器節(jié)點(diǎn)和/或所對應(yīng)的照明節(jié)電設(shè)備的參數(shù)；中繼節(jié)點(diǎn)，用于收集本樓層內(nèi)、處于本中繼節(jié)點(diǎn)信號覆蓋范圍內(nèi)的各傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)；或用于中繼傳輸來自其他中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，直接或多跳發(fā)送給網(wǎng)關(guān)；還用于將來自網(wǎng)關(guān)的配置數(shù)據(jù)發(fā)送給對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)；網(wǎng)關(guān)，用于匯集整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給上位機(jī)；還用于接收來自上位機(jī)的配置數(shù)據(jù)，直接或通過相應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)多跳傳輸給相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)；上位機(jī)，用于接收網(wǎng)關(guān)上傳的數(shù)據(jù)并保存進(jìn)數(shù)據(jù)庫，以及通過串口將配置數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，并指示該配置數(shù)據(jù)對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)。
文檔編號G08C15/00GK101883455SQ20091008355
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者唐曉, 商秀杰, 張緯靜, 朱學(xué)鋒, 樊勇, 鄭玉東, 魏劍平, 黃孝斌 申請人:北京時(shí)代凌宇科技有限公司