摘要：人类本身正在进入数字时代、网络世界和信息社会。同时，LED必将成为人类的主要光源，随着人类信息化的发展，LED正成为信息化照明的天然伴侣，其优势超越所有传统光源。在当今信息时代，智能照明已经飞跃并逐步向智能照明方向发展，体现了照明信息发展的主流，LED必须超越传统照明，开创人类信息照明的新未来。 关键词：LED；物联网灯具系统；应用
引言
物联网智能照明系统(internetexplorer)是一套基于物联网技术的照明设备及相关设备控制系统，其主要功能是对照明系统进行全面控制和管理。智能照明系统使照明设备更节能、更灵活、更全面。基于物联网技术的智慧已成为照明系统发展的趋势，支撑着智能家居、智能建筑和智能城市未来的实现。 1LED物联网灯具系统构想的优越性
1） LED灯的驱动电源大多采用高频开关电源转换恒流驱动技术，在物联网终端设备的大规模应用中，单独安装可以节省设备外壳成本和无线网络电源布线成本。2） 用于实现LED照明灯具和无线网络设备的物联网应用技术解决方案显著缩短了物联网应用中底层无线网络的建设和调试周期。光波和无线信号的传播特性基本相同。无论哪里有光，都有无线信号，照明灯具排列均匀，基本没有死角或照明死角，照明方向没有障碍物，物联网照明设备的无线信号可以实现全面覆盖和均匀分布。3） 物联网操作的后期维护很容易。在开发照明设备时，有一个适合无线网络设备的安装室。在维护和调试过程中，只需打开腔室，拔出电源线插头，并更换或更新设备。
2物联网平台
国内常用的物联网平台，比如阿里云、华为HUAWEI、涂鸦、中移物联ONENET、中国联通物联网、天翼物联、百度智能云、中兴ZTE、小米IoT、海尔。例如：（1）华为HUAWEI。在IoT领域，华为拥有独立的芯片、系统平台、5G及其它通讯设备、智能手机及其它智能设备终端。它和中兴是全球拥有物联网相关专利前10的2个中国公司。华为拥有：开放端、管、云能力，构建产业生态，将物联网解决方案与行业深度融合，携手合作伙伴推动物联网产业发展。（2）中兴ZTE。
中兴物联全球物联网专利排名第3，致力于实现更多、更智能、更安全可靠的无线连接和服务，产品涵盖多种制式和封装的通信模块产品、车联网通信终端产品、行业特种终端以及IoT整体解决方案，并以持续创新和优异的品质获得国内外各行业的认可。公司在深圳、西安和成都三地设有研发中心，通过自主研发的物联网通信产品和解决方案，持续为国内外的OEM终端商、方案商、系统集成商、物联网业务提供商等合作伙伴提供创新解决应用，帮助客户降低成本、实现产品的快速投入市场。（3）阿里云。阿里云IoT,致力于实现万物互联的美好世界,为生态合作伙伴提供基于云计算、大数据、人工智能、云端一体化、安全的物联网基础平台和内容服务能力平台。（4）海尔智家U-home。海尔智家U-home是海尔集团在物联网时代推出的美好住居生活解决方案，是国内进入物联网并且布局较早的家电公司，它采用有线与无线网络相结合的方式，把所有设备通过信息传感设备与网络连接，从而实现了“家庭小网”、“社区中网”、“世界大网”的物物互联，并通过物联网实现了3C产品、智能家居系统、安防系统等的智能化识别、管理以及数字媒体信息的共享。
3LED物联网灯具系统构想的优越性
（1）LED灯具的驱动电源大多采用高频开关功率变换恒流驱动技术，在驱动电路设计时，
只需再增加一路12V或5V的直流稳压电源，即可为搭载灯具上的无线设备提供电源，有效与灯具共享电力线路。在物联网终端设备的规模化应用中，省去了单独安装时设备壳体费用和无线网络设备的电力布线施工费用。（2)实现LED灯具和无线网络设备的物联网应用技术方案，大大缩短了物联网应用中底层无线网络的构建和调试周期，光波和无线信号的传播特点基本一致，不论在哪个场所，有光的地方就有无线信号，灯具均匀布置，基本无盲区和照明死角。（3)LED灯具工作温度低，只要散热设计合理，对安装其上的无线网络设备不会产生过多的热影响，LED灯具驱动电源时解决好EMI，灯具结构设计时利用灯具铝合金的特性自然起到对无线网络设备的屏蔽和隔离作用。
4系统设计方案
(1)设备灯和系统参数的特性。所选对象的网络化LED铝合金照明装置在单个装置中具有独立的MAC地址、照明采集照明模块、光调节模块、通信模块、检测模块、控制模块和电源模块。15W灯泡功率，1500Lm光通量，温:6000k~6500k，使用寿命长达8至10年，通信模式:使用ZIGBEE无线通信；灯具有非极性光源(0~15w随意固定)。每个灯都有自己的地址代码；灯可以自组织和网络化；可以收集关于灯的各种数据；自动修复故障：灯具具有外
围计算能力(自学能力)。(2)无线转发模块:功率小于1.5W，使用PLC+ZIGBEE进行通信，无线通信半径为50米。(3)智能边缘计算器:AC380V输入电压、端口耐压值≥1000v、功率小于2W、故障显示、通信显示、强启动显示、上行链路通信接口:支持GPRS/4g/nbb-IOT/RJ45/RS485/RS232/can等通信模式，RJ45网络端口最佳照明模式会根据环境和使用者对一般系统的使用情况自动对映。(4)智能照明管理平台:基于B/S软件技术体系结构、web浏览器工作模式的对象互联网智能照明管理平台，该软件部署在云服务器上；可以连接到智能建筑管理系统，消防管理系统。
5LED物联网灯具系统的物理架构
及其在物联网系统中的位置LED物联网灯具系统只担承物联网底层应用中的一部分功能，在网络应用中必须遵循物联网的通信协议和标准。国际上一般将物联网的网络模型分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层4层体系(见图1)。
识别层是物联网的核心技术，是联系物理世界和信息世界的纽带。感知识别层既包括射频识别(ＲFID)、各种无线传感器等信息设备，也包括各种智能化电子产品。ＲFID标签中存储着规范而互用的信息，通过无线数据通信网络(物联网灯具)自动采集并传输到中央信息管理系统，实现对前端设备物品的识别和信息跟踪管理。无线传感器网络主要对人或物的位置信息、环境状态、行为模式等多种动态信息开展大规模、长期、实时的采集和信息传输，形成庞大的信息感知神经网络单元，通过搭载于LED物联网灯具内的无线网络设备进行数据的上传和控制指令的下发。
6PWM调光电路设计
为了实现最大的节能，微控制器的P1.2引脚降低了太阳能电池板的输出电压。如果发现低于2.1V，则认为自然光强度不足，必须激活LED照明。LED路灯的正极连接到LED驱动电路的输出端口，负极由PWM控制。如果PWM输出负载周期为0，则光耦不导通，从而切断MOS管Q4。LED路灯的负极无法有效接地，也无法照明。如果PWM输出电压周期不为0，则光耦在高电压期间导通，导致Q4导通，LED路灯的负极接地并点亮。AD微控制器降低与MOS晶体管并联的两个0.22Ω/3W电源电阻电压，并接收LED工作电流。LED路灯的性能是通过工作电流的PWM调制来控制的。
7前端控制程序
前置控制程序启动后，执行电源复位操作、系统引导、电路引导、读取MAC地址、执行MCU串行端口打开的完全停止指令、向现场传感器发送命令指令，持续收集环境照明和光源亮度等参数的现场监控信号，并在预处理后将信号发送给系统主机。为解决数据帧丢失问题，应采用控制方法，在电力载波模块接收到数据信号后，中断前端控制程序中串口数据的监听，判断所属节点是否符合载波协议规定的数据目的地在判断两者是否不匹配时，将数据从串行端口下载到控制器，将数据导入数据缓冲区，主边界检查程序会定期检测缓冲区中是否存在数据，按协议解析数据，处理子功能，并在完成后返回处理结果。
结束语
LED智能灯有助于加强照明管理信息化建设。灯具照明管理系统主要由计算机系统软件自动管理和维护。在管理中心，能够对灯进行远程控制和智能化、非极性分级，即结合光控制，按时间和次区域进行调节。所有控制操作均由系统自动执行，无需手动操作即可满足照明需求。
参考文献
[1]王娜.基于PoE技术的LED智能照明控制系统[D].山东建筑大学,2020
[2]马哲.浅谈PoE供电的LED照明系统的应用前景[C]//.第三十三届中国（天津）2019
[3]戚枭宏.基于物联网的LED智慧照明系统研究[D].合肥工业大学,2019
[4]周志超.基于物联网的智能灯具系统设计[D].宁波大学,2019
[5]吉爱清.基于物联网技术的照明控制系统的设计与实现[D].南京邮电大学,2018
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