基于物联网的智能照明控制系统研究

摘要

近年来，随着当代通信技术、计算机信息技术和各项传感网技术的广泛应用，作为物联网技术中的一个应用实例，智能照明控制获得了迅速发展。相较于传统的家庭自动化，现代智能照明控制系统以无线组网技术、现代传感技术为基础，克服了传统家居环境中存在的布线复杂、可靠性性低、升级繁琐等诸多缺点，给人们带来了更加舒适、健康、智能的生活环境。在未来的时间里智能照明控制系统必将会得到更加广泛的应用。与此同时，国民经济的不断发展使得人们生活与工作的节奏逐渐加速，心理问题在人群中开始凸显。目前我国十万人中所拥有的心理医生数目不足五人。情绪作为心理的具体表征，会对周围的人造成影响。负面的心理与情绪有可能对家庭甚至整个社会的和谐造成不利的影响。色彩心理学的研究与发展向我们揭示了颜色与心理情绪的关系。在智能照明控制系统中，通过对于背景灯颜色的调节，可以渲染出不同的家居氛围，借此达到对家居环境和人体情绪的调节作用。　　本文设计的智能照明控制系统，采用ATmega328作为主控芯片，硬件部分包括主控模块，传感器模块，灯光控制模块，ZigBee通信模块，蓝牙模块。在软件设计方面，首先是对于数据格式进行了定义，然后依次对主控模块，传感器模块，灯光控制模块软件部分进行设计。本系统除了实现传统照明控制的功能，还提出了根据背景灯颜色调节对人体的心理情绪进行调节。主要内容包括：⑴搭建了智能照明控制系统调光平台，其中包括传感器模块，通信模块以及灯具控制模块。⑵上位机界面的设计基于Processing语言，包括数据包的拆包程序，界面设计程序。手机端界面的设计基于Android语言，包括蓝牙连接模块、数据通信模块、后台服务模块、前台界面显示模块。⑶分析研究了家居背景颜色与生理情绪调节的关系，实验验证了人体生理参数的变化是人体生理情绪变化的良好表征。⑷通过对环境参数与人体生理参数的采集实现了对于主照明灯具开关控制，主照明灯具亮度的控制，背景灯颜色的控制。

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第1章 绪论

1.1 智能家居领域国内外发展现状

1.2 智能照明领域国内外发展现状

1.3 课题的研究内容与论文的结构安排

第2章 系统的总体设计

2.1 智能照明控制系统的构成与基本功能设计

2.2 灯光控制器功能需求与设计

2.3 无线通信方式的分析与比较

2.4 传感器的选择

2.5 智能家居照明控制系统的总体架构

2.6 本章小节

第3章 智能照明控制系统硬件设计

3.1 系统硬件框架设计

3.2 主控器电路的设计

3.3 ZigBee通信模块的电路设计

3.4 传感器电路设计

3.5 灯光控制器的设计

3.6 蓝牙通信电路的设计

3.7 本章小节

第4章 颜色与情绪关系研究

4.1 心理情绪与色彩的关系分析

4.2 情绪检测与生理参数关系分析研究

4.3生理情绪采集与人体心率的关系实验

4.4 本章小结

第5章 系统的软件设计

5.1 数据格式的定义

5.2 主控制中心软件设计

5.3 传感器模块软件设计

5.4 灯光控制器软件设计

5.5 本章小结

第6章 实验与验证

6.1 实验项目安排

6.2 主照明灯控制实验

6.3 背景灯控制实验

6.4 本章小节

第7章 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 工作展望

致谢

参考文献