清华大学课程设计-基于物联网led智能照明系统

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1、基于物联网的LED智能照明系统设计文档及市场分析基于物联网的LED智能照明系统刘阳陈海龙2014/5/20目录1课题背景22智能照明技术研究现状33智能照明技术的应用场景（陈海龙）53.1智能照明的特点53.2应用场景54zigbee无线传感网络研究现状（刘阳）64.1关于无线传感网64.2短距离无线通信技术性能比较74.3zigbee的应用前景74.4zigbee节点类型及网络拓扑方案81•节点类型82•网络拓扑95本课题研究的主要目的与内容（刘阳）105.1本课题的主要目的105.2本课题的主要内容105.3智能照明系统总体方案105.3.1智能照明系

2、统设计要求115.3.2智能照明系统总体方案116智能照明系统的详细设计（刘阳）126.1智能照明Zigbee/lnternet网关的硕件设计126.2智能照明系统网关的软件设计136.3研发过程中的主要工作137市场分析（陈海龙）147.1智能照明的意义141.实现人性化、智能化的管理142.满足节能环保的需求143.市场需求147.2智能照明行业政策环境分析157.3智能照明行业技术环境分析161、行业专利屮请数162、行业专利公开数163、技术领先企业分析177.4智能照明行业发展状况分析177.5中国智能照明行业投资特性分析181.智能照明行业进入

3、壁垒分析182.智能照明行业盈利因素分析197.6市场分析总结201课题背景伴随着移动互联网、半导体技术的快速发展以及现代人生活品质的提高，人们对家居生活的无线化、网络化、智能化、节能化的需求越来越强烈，将家用电器、照明灯具、安防报警、家庭影院等模块通过网络技术集成到控制平台，实现智能控制和智能管理。智能照明控制系统是家庭自动化必不可少的子系统，是楼宇建筑控制系统的重要组成环节。在人们传统意识中，照明系统仅以照明为目的，但科技日新月界的同吋，人们对于家居照明控制系统的功能需求也是与tl俱增，包括现场环境采集（光照度、温度等）、人体感应、智能调光调色温、场景

4、设置、无线遥控、PC人机界面等等。针对布线繁琐、扩展性差、人工管理、功能单一、“长明灯”耗能严重等诸多缺陷，传统照明控制系统已经无法满足现代人的家庭生活与品质需求，在此背景下智能照明控制系统应运而生，第在必行。LED半导体节能光源与无线传感网络的迅猛发展，给照明控制系统的“网络化、智能化、节能化”家园构想带来了广阔的发展空I'可和应用前景。舒适、便捷、高效、节能作为智能建筑、智能家居控制系统追求的终极目标，在智能照明子系统中尤为明显。近年来，由于我国能源效率低下，能源紧张问题日益突出，能源危机逐渐上升到国家的战略高度。目前，照明耗能约占总能耗的20%,若能

5、以高效率的LED智能照明系统取代全国30%低效率、高耗电的传统照明系统，照明终端将节电220亿度，减排二氧化碳2420万吨。因此，LED智能照明技术对缓解当前紧迫的能源问题具有举足轻重的作用，更突显出巨大经济社会效益。目前，国内外研发机构主要针对绿色环保、低碳节能的第四代新型光源LED照明产品进行研究开发。相比白炽灯、荧光灯、节能灯等传统照明灯具，LED是--种光效高，耗能少，对环境无污染，工作寿命长达10万小时的新型照明技术。借助“低碳世博”的理念风潮，LED智能照明技术在上海世博会展区得到了大规模应用，世博会闭幕后仍有相当一部分得到了进一步的普及与推广

6、。LED智能照明技术实现了在最合适的吋间给最需要的地方以最舒适和最高效的照明度，在提升照明质量同吋，使智能家居照明进一步走向绿色环保和低碳节能的发展方向。LED照明系统要实现智能化，必须首先实现其网络化。ZigBee无线传感网络技术基于IEEE802.15.4协议标准，具有全自动组网、低功耗等诸多优势，在工业自动化控制、智能建筑、近距离、低速率、低成本、消费电子和自动抄表等领域都有着广泛的应用前景。同时,ZigBee联盟对于无线传感网络的智能照明控制领域定义了一套非常详尽的协议标准，促成世界范围内所有生产商的照明系统设备可以实现自由扩展、互联互通，使基于Z

7、igBee无线传感网络的LED智能照明系统便于扩展与推广，降低系统集成的成本。智能照明系统与传统照明系统都具备照明、开关、调光等基木功能，传统照明常选用现场总线、电力载波等控制方式，均需要敲墙砸洞、综合布线，严重影响建筑美观，工作繁琐且改装费用昂贵;而智能照明以无线传感网络的智能控制为主，手动控制为辅，通常无需人工参与即可实现照明现场环境参数的采集与LED的自适应动态调节。LED智能照明控制系统的核心即改善建筑照明质量，满足人们多元化的用户体验。PC上位机实时监控与显示环境参数、异常报警，集中控制管理克服了传统照明单一控制、管理落后和“长明灯”现象等诸多缺

8、陷。本课题研究的基于ZigBee无线传感网络的LED智能照明系统实