導讀：本系統由四個分系統組成，具體分別是太陽能伏光供電與調節系統、LED照明驅動及控制系統、調光調色等照明功能智能控制系統和物聯網上位機集中控制與信息反饋平臺系統，具體應用以及實現方法請看本文解析。
本篇文章主要講解節能型智能控制的LED照明物聯網系統的組成、應用以及實現方法，以辦公或住宅照明為控制平臺，兼備太陽伏光發電、網絡通信、信息家電、設備自動化并集系統、結構、服務、管理、控制為一體，來創造高效、舒適、安全、便利、環保的辦公或居住的照明環境。
LED照明已走進人們的工作和生活，隨著節能環保和清潔能源的照明意識加強與LED照明本身的特點及控制方法催生更高的照明層次需求，推動照明新產業的迅速發展，具體表現在：照明更加節能可控、低碳、安全可靠；時尚個性，滿足不同用戶獨特需求；輕松管理，可通過操作面板、電腦、手機、IPOD、遙控器等登錄網絡進行對辦公或住宅照明進行控制。更重要的是可通過對光的明暗或光色的控制使照明環境為人們的工作學習、休息提供更好與更加健康的智能服務。同時系統還有信息反饋和交流的平臺，使人們在輕松享受照明環境的同時可交流平臺上的照明應用控制信息，以此擴大節能和智能型LED照明的應用，擴大全社會對能源清潔、降耗、減排的節能照明理念的關注，并以此更好地保護我們可愛的地球家園。
本系統由四個分系統組成，具體分別是太陽能伏光供電與調節系統、LED照明驅動及控制系統、調光調色等照明功能智能控制系統和物聯網上位機集中控制與信息反饋平臺系統。
(1)太陽能伏光供電與調節系統
太陽能伏光供電與調節系統，包括太陽能電池板、蓄電池組、計算機自動控制的充電及供電系統、伏光發電系統數據采集和調節供電控制及與上位機聯網系統。此部分是利用太陽能伏光發電給辦公或家用LED照明系統供電，同時在遇上連續陰天伏光發電不夠用時系統自動調節使用市電保證正常照明。
設置太陽能光伏發電系統最大功率輸出點跟蹤，利用傳感器網絡節點對每塊太陽能電池的工作情況進行監控，包括輸出電流、電壓、功率變化的曲線，并將這些信息匯總到上位機監控軟件，通過分析各種數據，實現太陽能電池的最大輸出功率跟蹤，提高太陽能電池的工作效率。對于蓄電池組工作參數檢測系統，利用單總線溫度傳感器檢測溫度，利用電流變送器檢測電流并將數據通過ＣＡＮ總線上傳給主控機，由主控機進行處理并顯示出來。采用在模塊上設置硬件開關或跳線產生模塊地址數據，然后由ＭＣＵ通過Ｉ/Ｏ口讀入并存放在ＲＡＭ中，便于上位你讀取和調用。
(2)LED照明驅動及控制系統
LED照明驅動及控制系統，此系統又分主體照明和輔助照明，主體照明具有調光、調色功能及有多種燈光模式組合，使環境光線更為舒適，同時亦可作較多的變化，以適應不同的情況。早上能使辦公室的光線更加清新，下午會發出一種微弱的淡藍光，但就是這種光能激發人們工作的熱情，晚上在客人探訪、聚會暢談時可能需要較明亮的燈光，而在欣賞古典音樂或輕音樂時，柔和的燈光會通過傳感控制后自動顯得較為寫意而舒緩。另外還可以在白天使自然光照明和LED照明自動融合達到最佳照明效果，使節能效率維持在最佳水平。
這些是照明光線效果的動感變化，實質就是控制LED的電流的變化。我們知道LED之所以比傳統光源更適合控制主要原因是響應快線性好、上升快、光譜色溫可調、安全并且可分離控制。現階段國內外很多家公司投入資金研究LED驅動控制IC，大部分都留有兼容和控制接口。電路設計趨勢也向集中控制、標準模塊化及控制系統可擴展性等方面發展。這樣對LED燈具光源控制變得非常方便。
(3)調光調色等照明功能智能控制系統
此系統主要包括單片機的接收執行上位機指令和通過運算而輸出控制信號并反饋的閉環系統是整個應用系統的關鍵部分，下面通過實際應用說明智能控制系統的工作原理。
傳統的色溫可調的設計中通常是通過改變某種顏色的電流，來混成不同的色溫。使用這種方式，在調節色溫的同時，光源的亮度并不恒定，也會隨之發生改變。為了實現色溫和亮度的獨立控制，每種顏色的LED需獨立PWM驅動，通過變換不同的顏色間比例，來混成指定的色溫值。在保持某一色溫恒定的前提下，需要調節亮度時，只需保持該色溫下各顏色間的比例不變，改變的只是每種顏色的絕對輸出亮度。如需保持亮度不變，只是調節不同的色溫，只需根據各色溫下，各顏色所占的比值，計算得到各顏色LED所需的輸出光通量即可。
通過這種方式，即可實現色溫變化的同時，亮度值保持恒定。調節各LED實際輸出亮度是通過改變驅動電流的占空比來實現，并不需要改變驅動電流大小。紅光、綠光及藍光分三路獨立PWM驅動，通過控制微處理器MCU輸出每路LED電流所需占空比，使各顏色LED輸出亮度混合成所選擇的色溫和亮度。在辦公或住宅植物花園照明應用系統中，對碳排放的控制有著很重要的意義。
光照與植物光對植物的影響有四種形式：光質、光周期、光強度和光量，植物的生長和產量(植物的大小、花的數目及其它特征)主要受一整天內接受的光量的影響，植物的形態(高度和株型)主要與光質有關(主要是藍光、紅光)。對光周期敏感植物，其開花(短日照和長日照植物)主要受光的持續時間或光周期的影響，而對光周期不敏感型植物(中性)受光量影響最大，光合作用主要受光量和光強度影響。光合作用主要發生在可見光譜(400-700nm)內，在紅光光區和藍光光區內光合作用最強LED植物生長燈根據植物光合作用擇旋光性的生長機理，采用LED做光源，按照科學的RGB配比進行混色，人工合成植物生長所必需的光，光譜純，光譜集中在450-470，615-625。
跟普通植物燈相比優勢明顯，普通植物燈會輻射出對植物生長無用的紫外光跟紅外光，浪費大量電能，而LED植物生長燈采用電致發光機理，在同等光強的條件下，LED植物生長燈要比普通的植物生長燈節電80%以上。按事先設置的軟件程序，就能通過LED照明系統對植物生長進行控制，更重要的是，通過物聯傳感對光、濕、溫等變化來對整個照明系統來進行管理，使LED調光調色等照明功能智能控制系統在人們的生活及工作照明中健康地為人們服務，對減少每個人、每個家庭、每個單位的碳排放起到綜合治理的作用，通過每一單個系統的使用，來普及大眾化應用，從而能真正地暢導健康照明，保護環境。
(4)物聯網上位機集中控制與信息反饋平臺系統
以上通過對太陽能伏光供電與調節系統、LED照明驅動及控制系統和調光調色等照明功能智能控制的三個基礎系統工作原理的說明，我們知道了這些分系統各部分的組成和作用。但是怎樣才能把這些環節有機地組成起來完成智能工作呢，這就需要物聯網上位機集中控制與信息反饋平臺系統。物聯網是新名詞，首先看看物聯網的概念和特征：物聯網(InternetofThings)是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。它具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化3個重要特征。
首先，它是各種感知技術的廣泛應用。物聯網上部署了多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內容和信息格式不同。傳感器獲得的數據具有實時性，按一定的頻率周期性的采集環境信息，不斷更新數據。
其次，它是一種建立在互聯網上的泛在網絡。物聯網技術的重要基礎和核心仍舊是互聯網，通過各種有線和無線網絡與互聯網融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去。在物聯網上的傳感器定時采集的信息需要通過網絡傳輸，由于其數量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數據的正確性和及時性，必須適應各種異構網絡和協議。
還有，物聯網不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠對物體實施智能控制。物聯網將傳感器和智能處理相結合，利用云計算、模糊識別等各種智能技術，擴充其應用領域。
LED照明產品用于辦公或家居照明的一個獨特優勢就是通過智能控制來創造舒適節能的照明環境。因為LED以其光源特性決定了其未來的智能化照明方向。我們再回到前面來分析整個系統是怎樣工作的。太陽能伏光供電與調節系統、LED照明驅動及控制系統和調光調色等照明功能智能控制的三個是基礎系統，是子系統，物聯網上位機集中控制與信息反饋平臺系統才是母系統。
太陽能伏光供電與調節系統為整個系統提供能量支持，同時通過網絡傳感器把太陽能板充電數據、放電數據、調節數據和效率數據傳輸給物聯網上位機系統平臺，再通過互聯網供查詢調用，形象一點比喻可相當于人體血液循環系統，把能量帶給單元電路，同時把電信號數據帶回存儲區。照明驅動控制系統就相當于人體的軀干了，擔負起整個照明系統驅動點亮的動作執行，驅動控制系統內部有分單元之間采用ZigBee的網絡標準傳輸技術。
ZigBee模塊通過標準接口與系統主板通過串口進行通信；ZigBee模塊之間以無線網絡的形式進行數據傳輸，其中與傳感器相連的ZigBee模塊利用其普通I/O端口作為傳感器信號的接收端口與上位機系統聯系。調光調色系統就相當于人體神經系統，執行來自物聯網集中控制的中樞系統的命令。
執行的通道有兩種：一是WiFi通道(近距離控制)，一是互聯網通道(遠程控制)。WiFi技術和ZIGBEE模塊技術是符合IEEE802.15.4標準的。IEEE802.15.4標準適用于低速率、低功耗、低復雜度和短距離數據傳輸的無線個域網(WPAN)。在網絡內的無線傳輸過程中，采用帶沖突避免的載波偵聽多路訪問機制(CSMA/CA)，支持超幀結構和時槽保障機制(GTS)。網絡拓撲結構可以是星型網或點對點的對等網。該標準定義了3種數據傳輸頻率，分別為868MHz、915MHz、2.4GHz。前兩種傳輸頻率采取BPSK的調制方式，后一種采取0-0PSK的調制方式。各種頻率分別支持20kbit/s、40kbit/s和250kbit/s的無線數據傳輸速率，傳輸距離在0m～70m之間。
本文中采用的是頻率為2.4GHz的無線發射模塊。這四個系統之間及母系統與子系統之間都是通過傳感網絡與命令傳輸網絡聯系的。具體這些網絡又分傳感延深層、網絡層和應用層。每層都使用通用的物聯網技術標準。這里再往下探討就相當復雜了，牽連到很深的專業知識結構。但我們本著應用的原則，先做較簡單的系統，留有擴展端，慢慢從簡單過渡到高級復雜的應用系統。
隨著LED芯片技術、LED驅動技術及通信技術、嵌入式技術、傳感器技術的發展，LED智能照明控制物聯網系通會有著廣泛的應用。該系統不需要對現場結構進行改動，不需要原先任何固定網絡的支持，能夠快速布置，方便調整，并且具有很好的可維護性和拓展性，應用前景十分看好。
