介绍

随着现代电子技术和经济的发展，人们更加追求科幻电影般场景式的生活享受，对各种智能设备的需求也越来越大。 其中，智能照明系统与人们的生活、办公息息相关，不同人群对照明环境也有着个性化的需求。 其中包括年轻人对改变灯光颜色的追求，以及老年人和年轻人对光强和安全报警的功能需求，以及行动不便人士方便控制开关模式的需求等。

为了更加科学可靠地满足人们对美好生活和办公的需求，本文将物联网技术融入到建筑照明系统中。 通过对传统照明系统的分析，结合现代建筑的功能区结构，作为一个MCU，利用WiFi进行联网，同时配合各种传感器和LED驱动电路，实现对楼道、电梯的远程控制、办公楼、卫生间等环境。

1 系统总体设计

智能照明系统的设计主要分为硬件和软件两部分。 硬件部分的设计包括单片机第一电路，包括驱动电源电路、系统复位电路、程序下载电路、晶振电路、WiFi模块数据传输接口等相关接口，以及相关传感器、WiFi模块与STM32连接电路设计[1]； 软件部分设计包括STM32单片机代码编写、机智云平台提供的相关代码编写、手机APP代码编写。 系统的设计框图如图1所示。

图1 智能照明系统总体设计框图

从图1可以看出，智能照明系统采用各种环境传感器、LED灯和驱动芯片作为感知层，负责数据采集和命令执行。 以WiFi模块、路由器等通信设备为网络层，构建智能照明系统的无线传输端，与云平台连接完成数据传输； 然后以机智云平台为平台层，主要处理硬件平台发送过来的数据，包括电压信息的存储、比对和预警；

终端层由智能手机或PC监控。 通过以上设计，照明系统更加人性化、智能化，可以满足未来智能照明的要求[2-3]。

2 系统硬件电路设计

本设计中使用的主控核心板如图2所示，搭载了WiFi模块、温湿度传感器模块、LED灯和电源模块。 LED灯组以单片机为核心处理单元，通过各种传感器和LED驱动控制，实现办公室、电梯间、楼道等环境的基本照明功能。

2.1 WiFi模块

在楼宇智能照明系统中，为解决硬件与软件之间的通信，并将各灯组传感器采集的信息上传至服务器，选用了该模块。 该模块是一款串口转无线模块芯片，内置固件，方便用户操作，无需编写时序信号。 本芯片采用3.3V直流供电。 体积小，功耗低，支持透传，丢包现象不严重，价格超低。

本设计中使用-01系列与STM32的串口通信，将网络采集到的数据通过串口发送给STM32单片机进行进一步处理。 同时，终端设备通过WiFi模块连接到云端。 TXD和RXD引脚分别是WiFi模块的数据发送端和数据接收端。 它连接到单片机的串口RXD和TXD，为远程控制提供了可能。 其电路原理图如图3所示。

示意图示意图

图 3 ATK-模块原理图

2.2 传感检测电路

本系统主要采用光照强度检测模块和温湿度检测模块。 光检测电路的工作原理是利用半导体光敏材料的光子作用。 当被一定波长的光照射时，光敏电阻的阻值会发生变化，从而实现光电转换。 模块共有三个引脚楼宇照明自控电路设计图，分别是VCC、GND和信号输出。 每个光电传感器的信号输出引脚分别连接到STM32微控制器的一个GPIO端口。

STM32单片机通过读取ADC端口的电压值来判断周围环境的亮度。 光检测电路图如图4所示。DHT11是一款带校准数字信号输出的温湿度传感器。 其精度湿度为+-5%RH，温度为+-2°C，范围湿度为20-90%RH，温度为0-50°C。 其示意图如图4和图5所示[4-5]。

图4 光强检测模块电路图

图模块电路图

3 系统软件设计

在软件开发平台上编写一个名为“智能楼宇照明”的手机APP。 本APP是基于机智云开源框架开发的一款简易智能楼宇照明系统。 其功能包括：灯控、温湿度读取、光照强度检测读取等。使用的芯片和使用的开发平台为机智云开发平台。

3.1 机智云平台

系统采用机智云AIoT开发平台，模块与云服务器对接。 各区域通过单片机处理LED开关信息和传感器检测数据传输，最后发送到后台进行存储，并在智能终端设备上显示信息。 在用户面前，用户也可以通过网络向服务器发送控制命令，实现完美的人机交互。

图6 云平台创建数据点界面

机智云AIoT自助开发平台提供从产品定义、开发调试、应用开发、生产测试、云端开发、运营管理、数据服务等覆盖物联网设备接入到运营管理全生命周期的开发能力。通过傻瓜- 自助工具，完善的SDK和开放的API，将物联网设备开发的技术门槛降到最低，服务+开发者已经服务。 零代码软硬件应用开发，快速简便，成本低廉，稳定灵活，安全可靠。 样品调试0.5天，量产上市7天。

智能照明系统可以通过该平台实现公网通信，不仅具有强大的数据处理功能，而且不占用本地资源，可以对以往上传的数据进行搜索分析。 用户可以通过智能终端对云平台进行监控和控制。 用户加入机智云平台，进入开发者中心创建项目。 在云平台上创建数据点的界面如图6所示[6]。

图7 设备监控界面

3.2 客户端开发

首先搭建环境，使用开发工具将框架导入网站，使用设备连接SDK，解决因版本问题报错问题，让开发者快速完成APP开发，并可以忽略相对复杂的协议和错误处理。 然后使用基础的软件修改页面逻辑，最后填写AppID并与施APP和机智云云绑定，并使用控件自定义UI控件，最终实现监控界面为如图7所示。

4。结论

随着信息领域技术的发展，国家正在大力推进和加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设。 “新基建”正在成为共识。 智能照明系统作为公共建筑的非接触式经济智能产品，将成为未来工作和生活的常态需求，而物联网技术的发展和智能终端的普及为智能生态系统提供技术支撑。 智能楼宇照明系统也在数据中心的平台下，通过自动化、通信化、信息化等技术，为“新基建”提供安全、高效、便捷、节能的解决方案。

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