一種基于無線傳感器網絡的燈光終端控制系統技術方案

本發明專利技術提供了一種基于無線傳感器網絡的燈光終端控制系統，包括監控中心、用于根據監控中心的指令進行燈光控制的燈光控制器和基于無線傳感器網絡進行燈光參數監測的燈光參數監測模塊；所述燈光參數監測模塊將監測到的燈光參數數據上傳至監控中心，所述監控中心與燈光控制器信息交互。本發明專利技術將無線網絡應用于大型燈光控制，實現了對場景內燈具運行現狀的有效監測和控制。

A lighting terminal control system based on Wireless Sensor Networks

The invention provides a lighting terminal control system based on wireless sensor networks, including the monitoring center, used for lighting control and lighting lighting controller parameter monitoring based on wireless sensor network light parameter monitoring module according to the monitoring center instruction; the light parameter monitoring module to monitor the light parameters data uploaded to the monitoring center the interaction, the monitoring center and the light controller information. The invention applies the wireless network to the large-scale lighting control, and realizes the effective monitoring and control of the running status of the lamps in the scene.

【技術實現步驟摘要】
一種基于無線傳感器網絡的燈光終端控制系統
本專利技術涉及燈光控制領域，具體涉及一種基于無線傳感器網絡的燈光終端控制系統。
技術介紹
相關技術中的大型燈光終端控制系統大多利用以太網絡進行數據的有線傳輸，存在著成本高、綜合布線復雜、通信電纜選擇等實際工程問題，限制了燈光終端控制系統的發展前景。在控制燈光終端系統時，技術人員需要對燈光命令、燈具開關及亮度調節等方面進行及時且準確的把握，需要一套完善、精確的無線傳感網絡對溫度參數、亮度參數及顏色參數等燈光參數的變化進行有效監測，并根據燈光控制命令等其他要求，實現大型燈光的最好效果。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術提供一種基于無線傳感器網絡的燈光終端控制系統。本專利技術的目的采用以下技術方案來實現：提供了一種基于無線傳感器網絡的燈光終端控制系統，包括監控中心、用于根據監控中心的指令進行燈光控制的燈光控制器和基于無線傳感器網絡進行燈光參數監測的燈光參數監測模塊；所述燈光參數監測模塊將監測到的燈光參數數據上傳至監控中心，所述監控中心與燈光控制器信息交互。本專利技術的有益效果為：將無線網絡應用于大型燈光控制，實現了對場景內燈具運行現狀的有效監測和控制。附圖說明利用附圖對本專利技術作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本專利技術的任何限制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。圖1本專利技術的結構框圖；圖2是本專利技術監控中心的連接框圖。附圖標記：監控中心1、燈光控制器2、燈光參數監測模塊3、燈光參數數據存儲模塊10、燈光參數數據分析模塊20、燈光控制指令發送模塊30。具體實施方式結合以下實施例對本專利技術作進一步描述。參見圖1、圖2，本實施例提供的一種基于無線傳感器網絡的燈光終端控制系統，包括監控中心1、用于根據監控中心1的指令進行燈光控制的燈光控制器2和基于無線傳感器網絡進行燈光參數監測的燈光參數監測模塊3；所述燈光參數監測模塊3將監測到的燈光參數數據上傳至監控中心1，所述監控中心1與燈光控制器2信息交互。優選地，所述監控中心1包括依次連接的燈光參數數據存儲模塊10、燈光參數數據分析模塊20、燈光控制指令發送模塊30。優選地，所述的燈光參數數據包括燈光溫度、燈光亮度、燈光顏色。本專利技術上述實施例將無線網絡應用于大型燈光控制，實現了對場景內燈具運行現狀的有效監測和控制。優選地，所述燈光參數監測模塊3采用下述網絡模型的無線傳感器網絡：無線傳感器網絡由多個燈光參數監測傳感器節點和一個基站節點組成，所有燈光參數監測傳感器節點均勻并隨機地分布在特定的燈光監測區域，周期性地采集數據，所有燈光參數監測傳感器節點設定相同的通信半徑，燈光參數監測傳感器節點采集的燈光參數數據通過多跳中繼的方式路由到基站節點；燈光參數監測傳感器節點設置數據緩存隊列來保存近期采集的K個燈光參數數據，并通過簇頭節點傳輸到基站節點，其中K表示數據緩存隊列一次性能保存的數據量。其中，進行燈光參數數據采集的過程中，所述的無線傳感器網絡采用設定的分簇算法進行分簇，具體為：(1)基站節點向一跳范圍內的燈光參數監測傳感器節點發送分簇指令，接收到基站節點的分簇指令的燈光參數監測傳感器節點向其通信范圍內的燈光參數監測傳感器節點廣播分簇指令，各燈光參數監測傳感器節點根據分簇指令開始分簇，在所述的一跳范圍內的燈光參數監測傳感器節點中確定簇頭節點；(2)簇頭節點廣播邀請消息到一跳范圍內的鄰居節點，邀請消息包含該簇頭節點的AR模型參數、在近期設定時間段采集的K個燈光參數數據的均值以及其距離基站節點的跳數，鄰居節點接收到邀請消息后，根據是否滿足定義的相似節點判定條件確定其是否為該簇頭節點的相似節點，若鄰居節點判定為簇頭節點的相似節點，則該鄰居節點加入到該簇頭節點所在的簇中并成為拓展節點；若鄰居節點判定為不是簇頭節點的相似節點，則向該簇頭節點發送拒絕消息；所述定義的相似節點判定條件為：且式中，表示簇頭節點Wi的AR模型參數，表示簇頭節點Wi的鄰居節點Wj的AR模型參數，表示的協方差，表示的標準差，表示的標準差，表示簇頭節點在近期設定時間段采集的K個燈光參數數據的均值，表示簇頭節點Wi的鄰居節點Wj的在近期同一個設定時間段采集的K個燈光參數數據的均值，F1、F2為設定的閾值參數；(3)拓展節點向自身的鄰居節點發送自身收到的邀請消息，鄰居節點接收到拓展節點的邀請消息后，進行(2)的操作。其中，上述的AR模型(即自回歸模型)是當前值相對于過去若干個數據的線性回歸，描述的是當前值與歷史數據之間的依賴關系。γ階的AR模型表示當前值可由過去γ個數據經線性回歸擬合而得，表示為：其中，為燈光參數監測傳感器節點Wη的AR模型參數，Γ為設定的常數，ξ為白噪音；本優選實施例采用最小二乘法獲取燈光參數監測傳感器節點Wη的AR模型參數。本優選實施例在采用無線傳感器網絡進行燈光參數數據采集的過程中，自定義了無線傳感器網絡的分簇算法，該算法考慮了燈光參數監測傳感器節點采集的燈光參數數據在時間上的相關性，使得簇內燈光參數監測傳感器節點的數目能夠根據設定的閾值參數F1、F2進行自適應調整，優化了分簇的質量，能夠大大減少燈光參數數據采集過程中的能量消耗，提高燈光終端控制系統的燈光參數數據采集效率。優選地，設定的分簇算法中根據采集的K個燈光參數數據的均值確定兩個燈光參數監測傳感器節點是否為相似性節點，由于每個時間段采集的K個燈光參數數據的均值會不同，均值的更新將影響燈光參數監測傳感器節點之間的相似性關系，從而需要進行重新分簇，以確保最佳的分簇性能，為解決這個問題，本優選實施例中，當簇頭節點滿足分簇調整判定公式時，基站節點向該簇頭節點發送調整分簇指令，簇頭節點接收到調整分簇指令后，向其簇內的成員節點廣播調整分簇指令，接收到調整分簇指令的所有燈光參數監測傳感器節點檢驗其與簇頭節點是否仍是相似節點，若不是，則向附近的簇頭節點廣播請求消息，根據所述的相似節點判定條件加入到合適的分簇，所述的分簇調整判定公式為：且式中，為簇頭節點Wi在第t+1時間段采集的K個燈光參數數據的均值，為簇頭節點Wi在第t時間段采集的K個燈光參數數據的均值，為簇頭節點Wi所在簇內的成員節點在第t+1時間段采集的K個燈光參數數據的均值，簇頭節點Wi所在簇內的成員節點在第t時間段采集的K個燈光參數數據的均值。本優選實施例在保證分簇性能的前提下，根據采集的K個燈光參數數據的均值的更新進行自適應的分簇調整，相比于直接進行重新分簇的方式，減少了基于無線傳感器網絡的燈光參數監測模塊3的通信開銷，提高了燈光參數數據采集的能量效率，降低了燈光終端控制系統的運行成本。優選地，確定簇頭節點時具體執行：(1)燈光參數監測傳感器節點在接收到基站節點的分簇指令后，計算自身的簇頭競爭能力值，其中簇頭競爭能力值的計算公式為：式中，表示燈光參數監測傳感器節點Wg的簇頭競爭能力值，(Wg)、S(Wg)、L(Wg)分別為燈光參數監測傳感器節點Wg的剩余能量、可用內存、鏈路分組丟失率，Q(Wg)max為燈光參數監測傳感器節點Wg的能量的最大值，S(Wg)max為燈光參數監測傳感器節點Wg的內存的最大值，α、β、γ為設定的權重系數，且Y1+Y2+Y3＝1；若燈光參數監測傳感器節點的簇頭競爭能力值大于設定簇頭競爭能力閾本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于無線傳感器網絡的燈光終端控制系統，其特征是，包括監控中心、用于根據監控中心的指令進行燈光控制的燈光控制器和基于無線傳感器網絡進行燈光參數監測的燈光參數監測模塊；所述燈光參數監測模塊將監測到的燈光參數數據上傳至監控中心，所述監控中心與燈光控制器信息交互。

【技術特征摘要】
1.一種基于無線傳感器網絡的燈光終端控制系統，其特征是，包括監控中心、用于根據監控中心的指令進行燈光控制的燈光控制器和基于無線傳感器網絡進行燈光參數監測的燈光參數監測模塊；所述燈光參數監測模塊將監測到的燈光參數數據上傳至監控中心，所述監控中心與燈光控制器信息交互。2.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器網絡的燈光終端控制系統，其特征是，所述監控中心包括依次連接的燈光參數數據存儲模塊、燈光參數數據分析模塊和燈光控制指令發送模塊。3.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器網絡的燈光終端控制系統，其特征是，所述的燈光參數數據包括燈光溫度、燈光亮度、燈光顏色。4.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器網絡的燈光終端控制系統，其特征是，所述燈光參數監測模塊采用下述網絡模型的無線傳感器網絡：無線傳感器網絡由多個燈光參數監測傳感器節點和一個基站節點組成，所有燈光參數監測傳感器節點均勻并隨機地分布在特定的燈光監測區域，周期性地采集數據，所有燈光參數監測傳感器節點設定相同的通信半徑，燈光參數監測傳感器節點采集的燈光參數數據通過多跳中繼的方式路由到基站節點；燈光參數監測傳感器節點設置數據緩存隊列來保存近期采集的K個燈光參數數據，并通過簇頭節點傳輸到基站節點，其中K表示數據緩存隊列一次性能保存的數據量。5.根據權利要求4所述的一種基于無線傳感器網絡的燈光終端控制系統，其特征是，進行燈光參數數據采集的過程中，所述的無線傳感器網絡采用設定的分簇算法進行分簇，具體為：(1)基站節點向一跳范圍內的燈光參數監測傳感器節點發送分簇指令，接收到基站節點的分簇指令的燈光參數監測傳感器節點向其通信范圍內的燈光參數監測傳感器節點廣播分簇指令，各燈光參數監測傳感器節點根據分簇指令開始分簇，在所述的一跳范圍內的燈光參數監測傳感器節點中確定簇頭節點；(2)簇頭節點廣播邀請消息到一跳范圍內的鄰居節點，邀請消息包含該簇頭節點的A...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：深圳眾厲電力科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44