CN104822206A - 一种新型智能照明电源设备 - Google Patents

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Abstract

一种新型智能照明电源设备本发明公开了一种新型智能照明电源设备，其包括子灯模块单元、无线模块单元、MCU单元、无线路由器单元和云端服务器单元；MCU单元与无线模块单元实时双向通讯，控制子灯模块单元的工作并采集工作状态，实现MCU单元分别与子灯模块单元和无线遥控器单元的实时通讯，并双向传输控制指令和数据；MCU单元通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元和无线路器单元分别向云端服务器单元和APP终端设备单元传输采集的实时数据，MCU单元通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元将信息发送给APP终端设备单元和云端服务器单元。本发明是一种性能稳定、价格低廉，具有良好兼容性的智能照明电源设备，来满足未来智能照明与信息技术结合的需求。

Description

一种新型智能照明电源设备
技术领域
 本发明属于智能照明电源设备技术领域，具体是涉及一种蓝牙/Wi-Fi智能照明电源设备。
背景技术
当前，由于信息技术的快速发展，家用电器设备的智能化发展迅速崛起。智能家居就是将微处理器、传感器技术、网络通信技术引入家电设备后形成的家电产品，具有自动感知住宅空间状态、家电自身状态或家电服务状态的功能，能够自动控制及接收住宅用户在住宅内或远程的控制指令；同时，智能家电作为智能家居的组成部分，能够与住宅内其它家电、家居或设施互联组成***，实现智能家居功能。如何利用现有并且取得普及的信息技术，让信息技术与家电设备进行有机结合，研发出新颖、低成本的应用型智能家居产品，具有极大的社会价值。
随着信息化技术的飞速发展，智能终端手持产品和无线网络技术已经普及，特别是近年快速普及的智能手机、平板电脑、智能手表或智能眼镜等。利用智能终端内置的APP软件，与家居设备进行连接，消费者就可以利用智能设备对家居设备进行安全操作和管理，家居设备也可以将信息及时反馈到智能终端设备上，让用户及时了解家居设备的使用状态和住宅环境。
蓝牙技术是一种支持设备短距离通信的无线电技术，能够在包括智能手机、平板电脑、智能手表、智能眼镜等相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。新一代蓝牙是建立在蓝牙4.0技术标准上，当前新的智能设备几乎全部采用蓝牙4.0的技术标准。蓝牙4.0技术特点是传输速率高，功耗低。
Wi-Fi无线网络在无线局域网的范畴是指“无线相容性认证”，实质上是一种商业认证，同时也是一种无线联网技术，以前通过网线连接电脑，而无线保真则是通过无线电波来连网；常见的就是一个无线路由器，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用无线保真连接方式进行联网。当前采用的是802.11b标准，理论数据速率可达11Mbit，实际的物理层数据速率支持1、2、5.5、11Mbit可调，覆盖范围从100-300m。随着802.11g/a、802.16e、802.11i、WiMAX等技术、协议标准的制定和完善，加上无线保真联盟对市场快速的反应能力，Wi-Fi正在进入一个快速发展的阶段。
微控制单元MCU（Microcontroller Unit）又称单片微型计算机或者单片机，单片机是把中央处理器CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的不足，提供一种性能稳定、价格低廉，具有良好兼容性的智能照明电源设备，来满足未来智能照明与信息技术结合的需求。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种新型智能照明电源设备，其包括子灯模块单元、无线遥控器单元、主控灯模块单元、蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元、无线模块单元、MCU单元、驱动电源单元、交流电压输入单元、蓝牙智能APP终端设备单元、无线路由器单元、电源单元和云端服务器单元；
所述MCU单元与无线模块单元实时双向通讯，控制子灯模块单元的工作并采集工作状态，实现MCU单元分别与子灯模块单元和无线遥控器单元的实时通讯，并双向传输控制指令和数据，子灯模块单元中的子灯模块不受数量限制；
所述MCU单元与蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元实时双向通讯，MCU单元通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元和无线路器单元分别向云端服务器单元和蓝牙智能APP终端设备单元传输采集的实时数据，MCU单元通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元将信息发送给所述蓝牙智能APP终端设备单元和云端服务器单元；
所述主控灯模块单元分别与无线路由器单元和子灯模块单元双向连接，蓝牙智能APP终端设备单元通过无线路由器单元对主控灯模块单元进行控制和数据交换，主控灯模块单元对子灯模块单元进行控制和数据交换，从而实现局域网内的所有智能照明设备互联互通；MCU单元与驱动电源单元双向连接，驱动电源单元分别与交流电压输入单元和电源单元连接。
所述MCU单元将信息通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元和无线路由器单元发送给蓝牙智能APP终端设备单元，蓝牙智能APP终端设备单元通过其内置的APP客户端软件显示开关状态、灯光亮度、色温和用电量信息，用户在蓝牙智能APP终端设备上对照明电源进行开关设定、亮度调节、色温调节和用电量控制的操作。
所述蓝牙智能APP终端设备单元实时发送特定的代码，MCU单元通过读取蓝牙RSSI的值，自动识别用户，自动控制照明电源对灯光开关设定、亮度调节和色温调节的操作；所述蓝牙智能APP终端设备单元发送特定的代码到云端服务器单元，实现蓝牙智能APP终端设备单元对主控灯模块单元和子灯模块单元的远程控制和监控。
所述实时数据为开关状态、灯光亮度、色温和用电量信息。所述无线模块单元5为2.4G及以下频段的ASK/FSK无线模块。所述蓝牙/Wi-Fi双模芯片单元是基于蓝牙和Wi-Fi近离通讯的无线收发芯片和网络通讯芯片，其将蓝牙智能APP终端设备单元发出的数据指令接收后再传送给MCU单元，MCU单元将数据指令通过蓝牙/Wi-Fi双模芯片单元发送给蓝牙智能APP终端设备单元和云端服务器。所述蓝牙智能APP终端设备单元为位于主控灯模块单元外部的基于安卓、苹果和Windows操作***的蓝牙智能APP终端设备。
蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG),是一个以制定蓝牙规范与推动蓝牙技术宗旨的跨国组织。蓝牙技术联盟是会员制，任何企业和个人都可以注册。但是生产蓝牙产品时，必须通过蓝牙技术联盟的认证。蓝牙最大发射功率为3种：ClassA 20dB/m(100mw)；ClassB 4dB/m(2.5mw)；ClassC 0dB/m(1mw)。蓝牙最大传输速度：空中数据速率：1Mb/s。
频段：蓝牙、Wi-Fi、使用ISM2.4GHZ频段，无需申请和许可，并使用跳频技术，防止同频干扰。优化后的蓝牙通讯距离可达100米。
安全：蓝牙和Wi-Fi使用AES-128加密方式，3毫秒的低延迟特性。利用现有技术无法破译。
成本：蓝牙和Wi-Fi的使用不需要授权和许可，拥有跨厂商和跨平台的互操作性，低成本。
范围：目前蓝牙采用Class B设计的智能蓝牙终端有效距离约20-30米，经过优化设备约50-100米距离。
本发明的有益效果是：本发明中的MCU单元与无线路由器单元利用Wi-Fi技术双向连接，同时将信息通过无线路由器单元上传到云端服务器单元。MCU单元利用无线模块单元与子灯模块单元双向连接。为进一步提高人机互联互动，本发明配备有一台智能终端设备，并且安装有APP客户端软件，智能终端可以是智能手机、智能手表、平板电脑或智能眼镜等，用户可以通过APP软件发送指令来操作同一局域网内的设备，同时也可以通过云端服务器单元远程对设备发送指令来控制设备，并且还可以通过APP软件读取设备状态信息，从而判断设备状态是否正常。智能终端设备内置安装的APP软件对照明电源进行操作后，照明电源将执行后的状态反馈给终端，包括：开关信息、亮度、故障信息、使用的电量和色温等。本发明是一种性能稳定、价格低廉，具有良好兼容性的智能照明电源设备，来满足未来智能照明与信息技术结合的需求。
子灯模块单元将子灯实时信息发送到MCU单元，MCU单元将此信息通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元发送给智能蓝牙终端设备。蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元采用EP00l型号，符合蓝牙技术联盟标准和Wi-Fi标准，采用贴片陶瓷天线或板载天线发射无线电信号。电源单元用于给其他功能单元供电，如LM5019电源解决方案。无线模块单元用于主控灯模块单元与子灯模块单元的连接，实现数据交换，采用2.4G及以下频段的ASK／FSK收发一体芯片。遥控器单元用于实现在没有Wi-Fi的使用环境中对所有的照明电源设备无线遥控的操作功能。无线路由器单元用于实现局域网内的互联互动和功能操作，并且通过宽带连接实现数据上传和远程控制。云端服务器单元用于保存用户的数据信息，实现远程操作，并且完成大数据的分析统计。
附图说明
图1是本发明新型智能照明电源设备的***结构示意图；
图中：1-子灯模块单元；2-无线遥控器单元；3-主控灯模块单元；4-蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元；5-无线模块单元；6-MCU单元；7-驱动电源单元；8-交流电压输入单元；9-蓝牙智能APP终端设备单元；10-无线路由器单元；11-云端服务器单；12-电源单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作详细描述。
如图1所示，一种新型智能照明电源设备，其包括子灯模块单元1、无线遥控器单元2、主控灯模块单元3、蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元4、无线模块单元5、MCU单元6、驱动电源单元7、交流电压输入单元8、蓝牙智能APP终端设备单元9、无线路由器单元10、电源单元12和云端服务器单11元；所述MCU单元6与无线模块单元5实时双向通讯，控制子灯模块单元1的工作并采集工作状态，实现MCU单元6分别与子灯模块单元1和无线遥控器单元2的实时通讯，并双向传输控制指令和数据，子灯模块单元1中的子灯模块不受数量限制；MCU单元6与蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元4实时双向通讯，MCU单元6通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元4和无线路器单元分别向云端服务器单11元和蓝牙智能APP终端设备单元9传输采集的实时数据，MCU单元6通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元4将信息发送给所述蓝牙智能APP终端设备单元9和云端服务器单11元；所述主控灯模块单元3分别与无线路由器单元10和子灯模块单元1双向连接，蓝牙智能APP终端设备单元9通过无线路由器单元10对主控灯模块单元3进行控制和数据交换，主控灯模块单元3对子灯模块单元1进行控制和数据交换，从而实现局域网内的所有智能照明设备互联互通；MCU单元6与驱动电源单元7双向连接，驱动电源单元7分别与交流电压输入单元8和电源单元12连接。
MCU单元6将信息通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元4和无线路由器单元10发送给蓝牙智能APP终端设备单元9，蓝牙智能APP终端设备单元9通过其内置的APP客户端软件显示开关状态、灯光亮度、色温和用电量信息，用户在蓝牙智能APP终端设备上对照明电源进行开关设定、亮度调节、色温调节和用电量控制的操作。所述蓝牙智能APP终端设备单元9实时发送特定的代码，MCU单元6通过读取蓝牙RSSI的值，自动识别用户，自动控制照明电源对灯光开关设定、亮度调节和色温调节的操作；所述蓝牙智能APP终端设备单元9发送特定的代码到云端服务器单11元，实现蓝牙智能APP终端设备单元9对主控灯模块单元3和子灯模块单元1的远程控制和监控。
实时数据为开关状态、灯光亮度、色温和用电量信息。所述无线模块单元5为2.4G及以下频段的ASK/FSK 的无线模块。蓝牙/Wi-Fi双模芯片单元是基于蓝牙和Wi-Fi近离通讯的无线收发芯片和网络通讯芯片，其将蓝牙智能APP终端设备单元9发出的数据指令接收后再传送给MCU单元6，MCU单元6将数据指令通过蓝牙/Wi-Fi双模芯片单元发送给蓝牙智能APP终端设备单元9和云端服务器。所述蓝牙智能APP终端设备单元9为位于主控灯模块单元3外部的基于安卓、苹果和Windows操作***的蓝牙智能APP终端设备。
MCU单元6将信息通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元4发送给智能终端，通过内置的APP客户端软件显示的信息包括：开关信息、亮度、故障信息、使用的电量、色温等等。用户还可以通过终端内置的APP软件，对智能照明电源设备进行各种操作：开关、亮度调整、故障处理、电量控制、色温调节等。再进一步利用蓝牙的RSSI读取特点，当用户端设定为感应模式后，APP会发送特定的代码，智能照明电源设备端读取到RSSI的值后，会自动识别用户，并自动开关灯光、自动控制亮度、色温等，实现高度的智能化。
MCU单元6是主控灯模块单元3的主控单元，是子灯模块单元1的网络桥连处理模块，用于处理各种输入输出数据和指令，并将部分信息保存在MCU的Flash ROM中。电源单元12用于提供各功能单元的供电电源，保证模块供电。无线路由器单元10是基于TCP-IP协议的网络通讯设备，主控灯模块单元3利用Wi-Fi通过无线路由器单元10实现数据与服务器的上传与下载，实现远程控制；主控灯模块单元3利用Wi-Fi通过无线路由器单元10实现局域网内智能终端的数据交换与控制。
云端服务器单11元收集智能照明电源的各种数据并保存在服务器上，同时也是远程控制的入口端，接入APP发送的远程指令，并通过宽带连接的无线路由器，发送数据给智能照明电源设备。子灯模块单元1是主控灯模块单元3的子灯***，子灯***不受数量的限制。
无线遥控器单元2用于用户在智能终端不能操作的情况下，对设备进行各种操作，从而让用户在在不能联网的情况下同样正常使用照明设备，同样可以收集各设备的使用状态。照朗驱动电源单元127用于驱动光源，通常连接LED灯具。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种新型智能照明电源设备，其特征在于：所述新型智能照明电源设备包括子灯模块单元、无线遥控器单元、主控灯模块单元、蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元、无线模块单元、MCU单元、驱动电源单元、交流电压输入单元、蓝牙智能APP终端设备单元、无线路由器单元、电源单元和云端服务器单元；
所述MCU单元与无线模块单元实时双向通讯，控制子灯模块单元的工作并采集工作状态，实现MCU单元分别与子灯模块单元和无线遥控器单元的实时通讯，并双向传输控制指令和数据，子灯模块单元中的子灯模块不受数量限制；
所述MCU单元与蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元实时双向通讯，MCU单元通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元和无线路器单元分别向云端服务器单元和蓝牙智能APP终端设备单元传输采集的实时数据，MCU单元通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元将信息发送给蓝牙智能APP终端设备单元和云端服务器单元；
所述主控灯模块单元分别与无线路由器单元和子灯模块单元双向连接，蓝牙智能APP终端设备单元通过无线路由器单元对主控灯模块单元进行控制和数据交换，主控灯模块单元对子灯模块单元进行控制和数据交换，从而实现局域网内的所有智能照明设备互联互通；所述MCU单元与驱动电源单元双向连接，驱动电源单元分别与交流电压输入单元和电源单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型智能照明电源设备，其特征在于：所述MCU单元将信息通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元和无线路由器单元发送给蓝牙智能APP终端设备单元，蓝牙智能APP终端设备单元通过其内置的APP客户端软件显示开关状态、灯光亮度、色温和用电量信息，用户在蓝牙智能APP终端设备上对照明电源进行开关设定、亮度调节、色温调节和用电量控制的操作。
3.根据权利要求1所述的一种新型智能照明电源设备，其特征在于：所述蓝牙智能APP终端设备单元实时发送特定的代码，MCU单元通过读取蓝牙RSSI的值，自动识别用户，自动控制照明电源对灯光开关设定、亮度调节和色温调节的操作；所述蓝牙智能APP终端设备单元发送特定的代码到云端服务器单元，实现蓝牙智能APP终端设备单元对主控灯模块单元和子灯模块单元的远程控制和监控。
4.根据权利要求1所述的一种新型智能照明电源设备，其特征在于：所述实时数据为开关状态、灯光亮度、色温和用电量信息。
5.根据权利要求1所述的一种新型智能照明电源设备，其特征在于：所述无线模块单元为2.4G及以下频段的ASK/FSK无线模块。
6.根据权利要求1所述的一种新型智能照明电源设备，其特征在于：所述蓝牙/Wi-Fi双模芯片单元是基于蓝牙和Wi-Fi近离通讯的无线收发芯片和网络通讯芯片，其将蓝牙智能APP终端设备单元发出的数据指令接收后再传送给MCU单元，MCU单元将数据指令通过蓝牙/Wi-Fi双模芯片单元发送给蓝牙智能APP终端设备单元和云端服务器。
7.根据权利要求1所述的一种新型智能照明电源设备，其特征在于：所述蓝牙智能APP终端设备单元为位于主控灯模块单元外部的基于安卓、苹果和Windows操作***的蓝牙智能APP终端设备。
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