专利名称：基于传感器网络和自适应模糊控制器的智能照明系统的制作方法
技术领域：
基于传感器网络和自适应模糊控制器的智能照明系统技术领域[0001]本实用新型属于智能照明系统技术领域，尤其涉及一种基于传感器网络和变结构 自适应模糊控制器的智能照明系统。
背景技术：
[0002]现有的自动控制自然采光和灯光照明系统，通常采用智能控制方式来实现采光和 照明的优化，使用最广泛的控制方式就是模糊控制。而传统的自然采光和灯光照明系统，虽 然提供了较强的控制机制，但是由于缺乏对光线和环境信息的感知，常导致其最终的控制 效果无法满足用户需求的问题；而且基本模糊控制算法中，查表法因程序简单、运算量少、 速度快，在中低档单片机也能胜任的优点，在实时自动控制自然采光和灯光照明系统中得 到了广泛应用，但它的缺点是存在稳态误差，控制面不连续和容易振荡。实用新型内容[0003]本方案提出了一种基于无线传感器网络和智能控制器的室内照明控制系统，以尽 最大可能达到节能的目的。[0004]本实用新型实施例是这样实现的，一种基于无线传感器网络和智能控制器的室内 照明控制系统，该室内照明控制系统包括[0005]用于测量室内温度，照明和在房间里的人数，然后发送测量数据给系统的传感 器；[0006]用于接收传感器I测量的数据，并使用基于LabVIEW的虚拟仪器软件技术来分析， 记录和监测环境数据，产生控制信息，然后通过ZigBee无线传感网络将控制信息输出，而 且可以将来自传感器I的实时数据直接显示出来，并通过互联网将它们输出的基站PC机；[0007]用于接收基站PC机的控制信息，实现住宅照明自动控制的人工照明控制器和采 光控制器。[0008]进一步，用于接收互联网传来的数据，并进行监控的远程监控中心。[0009]本方案提出了一种基于无线传感器网络和智能控制器的室内照明控制系统，以尽 最大可能达到节能的目的。采用ZigBee技术，将其嵌入智能照明控制，能够实现无线遥测， 自动控制等功能；智能控制器由输入阶段，信息处理阶段和输出阶段组成，从传感器获得 的信息作为输入，处理阶段调用适当的控制规则，并根据规则生成一个结果，然后将结果转 换，返回到一个特定的控制输出值；其中无线传感器网络用来收集环境数据和传输的照明 控制信号，获取的环境数据作为智能控制器的变量输入，智能照明控制系统建立了智能控 制规则数据库；在模糊控制器方面，借鉴了积分能消除静差的原理，采用变结构控制和自适 应的增量式控制来实现自然采光和灯光照明系统的智能控制。
[0010]图1是本实用新型实施例提供的基于无线传感器网络和智能控制器的室内照明控制系统的结构框图。
具体实施方式
[0011]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0012]图1示出了本实用新型实施案例提供的基于无线传感器网络和智能控制器的室内照明控制系统的结构。[0013]该系统包括[0014]传感器1，用于测量室内温度，照明和在房间里的人数，然后发送测量数据给系统。[0015]基站PC机2，是这个系统的控制中心，用于接收传感器I测量的数据，并使用基于LabVIEW的虚拟仪器软件技术来分析，记录和监测环境数据，产生控制信息，然后通过 ZigBee无线传感网络将控制信息输出并发送到人工照明控制器和采光控制器3，而且可以将来自传感器I的实时数据直接显示出来，并通过互联网将它们发送到远程监控中心4。[0016]人工照明控制器和采光控制器3，用于接收基站PC机2的控制信息，实现住宅照明自动控制。[0017]远程监控中心4，用于接收互联网传来的数据，并进行监控。[0018]传感器1，人工照明控制器和采光控制器3被放置在每个房间。首先系统使用传感器I来测量室内温度，照明和在房间里的人数，然后发送测量数据给系统，当测量数据经过基站时，基站PC机2使用基于LabVIEW的虚拟仪器软件技术来分析，记录和监测环境数据，产生控制信息，然后通过ZigBee无线传感网络将控制信息输出并发送到人工照明控制器和采光控制器3。基站PC机2还可以将来自传感器I的实时数据直接显示出来，并通过互联网将它们发送到远程监控中心4。在模糊控制器方面，借鉴了积分能消除静差的原理，采用变结构控制和自适应的增量式控制来实现自然采光和灯光照明系统的智能控制。具体方案如下[0020]设控制器的输入为e和de，输出为U ;[0021](I)当误差为|e| <a或者| de |彡b时，采用输出为u的基本模糊控制器，通过查询表直接进行控制，充分发挥基本模糊控制器响应快的优点；[0022](2)当误差为|e| <a并且| de | < b时，进行变结构控制，转入输出为du的自适应增量型模糊控制。[0023]由以上控制方式可看出，当误差及其变化达到一定值后，控制器输出转化为增量式输出du。由于控制器通过查表法得到的输出是增量du(i)而不是直接控制量U (i)，因而 U的论域大小对精度没有影响，这就克服了基本模糊控制器中U的论域大小，直接影响控制精度及因模型未知U的论域大小无法确定的缺陷。[0024]我们的控制器能够根据误差及其变化自动改变结构以实现模糊控制的快速性，并且根据控制过程自适应地调节增量输出du论域的大小，越接近稳态，du的论域越小，从而控制器通过查表法得到的输出du(i)越小,使得控制量u (i) = u(1-l)+du(i)在u(i_l)基础上的变化就越小，u(i)则以越高的精度去逼近设定值所对应的u，因而从根本上解决了模糊控制存在静差的缺陷。同时，由于变化后的控制量u(i)是在变结构前的控制量u(l)的基础上，以积分形式逐渐变化的，因而不存在变结构控制的平滑过渡问题。[0025]本方案提出的基于无线传感器网络和智能控制器的室内照明控制系统把传感器 1，人工照明控制器和采光控制器3被放置在每个房间，首先系统使用传感器I来测量室内 温度，照明和在房间里的人数，然后发送测量数据给系统，当测量数据经过基站时，基站PC 机2使用基于LabVIEW的虚拟仪器软件技术来分析，记录和监测环境数据，产生控制信息， 然后通过ZigBee无线传感网络将控制信息输出并发送到人工照明控制器和采光控制器3 ； 基站PC机2还可以将来自传感器I的实时数据直接显示出来，并通过互联网将它们发送到 远程监控中心4 ;在模糊控制器方面，借鉴了积分能消除静差的原理，采用变结构控制和自 适应的增量式控制来实现自然采光和灯光照明系统的智能控制。[0026]该系统有许多优点，如实用，经济，节能等。特别是，这个系统是非常适合家庭普通 家庭应用。[0027]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求1.一种基于无线传感器网络和智能控制器的室内照明控制系统，其特征在于，该室内照明控制系统包括 用于测量室内温度，照明和在房间里的人数，然后发送测量数据给系统的传感器； 用于接收传感器I测量的数据，并使用基于LabVIEW的虚拟仪器软件技术来分析，记录和监测环境数据，产生控制信息，然后通过ZigBee无线传感网络将控制信息输出，而且可以将来自传感器I的实时数据直接显示出来，并通过互联网将它们输出的基站PC机；用于接收基站PC机的控制信息，实现住宅照明自动控制的人工照明控制器和采光控制器。
2.如权利要求1所述的室内照明控制系统，其特征在于，用于接收互联网传来的数据，并进行监控的远程监控中心。
专利摘要本实用新型公开了一种基于无线传感器网络和智能控制器的室内照明控制系统，包括传感器、基站PC机、人工照明控制器和采光控制器。采用ZigBee技术，将其嵌入智能照明控制，能够实现无线遥测，自动控制等功能；智能控制器由输入阶段，信息处理阶段和输出阶段组成，从传感器获得的信息作为输入，处理阶段调用适当的控制规则，并根据规则生成一个结果，然后将结果转换，返回到一个特定的控制输出值；其中无线传感器网络用来收集环境数据和传输的照明控制信号，获取的环境数据作为智能控制器的变量输入，智能照明控制系统建立了智能控制规则数据库；采用变结构控制和自适应的增量式控制来实现自然采光和灯光照明系统的智能控制。
文档编号H05B37/02GK202857044SQ201220400228
公开日2013年4月3日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者黄俊游 申请人:南京博鼎资讯科技有限公司