光传感器ISL29004在智能照明控制系统中的应用

光学传感器技术在智能楼宇管理中的应用随着科技的不断进步和人们对生活品质要求的提高，智能楼宇管理成为现代建筑领域的一个重要发展方向。

光学传感器技术作为智能楼宇管理系统的重要组成部分，发挥着关键的作用。

本文将从不同角度介绍光学传感器技术在智能楼宇管理中的应用。

首先，光学传感器技术在智能照明系统中的应用可以提高楼宇的能效。

通过安装在各个区域的光学传感器，智能照明系统可以实现根据光线强度自动调节灯光亮度。

当周围环境较亮时，传感器会自动减少灯光亮度或关闭灯具，从而节省能源。

而在环境较暗的情况下，传感器则会自动增加灯光亮度，确保室内照明充足。

这种智能照明系统不仅可以提高楼宇的能效，还可以提供舒适的照明环境，提升办公者的工作效率和舒适度。

其次，光学传感器技术在楼宇安防系统中的应用可以提高楼宇的安全性。

通过安装在关键区域的光学传感器，安防系统可以实时监测楼宇内外的情况。

当传感器探测到异常情况时，如有人闯入、火灾爆发等，系统将立即触发报警，并通过控制中心发送警报信号。

这不仅可以帮助楼宇管理人员及时采取措施，确保楼宇的安全，还可以预防一些潜在的安全隐患，为楼宇内的员工和居民提供更安全的工作和居住环境。

再次，光学传感器技术在楼宇节能系统中的应用可以提高楼宇的能源利用效率。

通过安装在楼宇内部和外部的光学传感器，节能系统可以实时监测光线强度、温度和湿度等参数。

根据不同的情况，系统可以自动调节窗帘、空调、采光设备等，减少能源浪费。

当阳光较强时，光学传感器可以感知到并自动关闭窗帘，避免阳光直射；在天气温暖且湿度适宜时，系统可以自动关闭空调，使用自然通风；而在光线不足或温度过低时，系统会自动调节采光设备和加热设备，提供舒适的室内环境。

这种智能节能系统可以帮助楼宇减少能源消耗，节约运营成本，同时也减轻了对环境的不良影响。

最后，光学传感器技术在楼宇人流分析中的应用可以提升楼宇的效能。

通过安装在各个区域的光学传感器，系统可以实时监测人流情况，并进行数据分析和统计。

AIILIGHT智能照明控制系统的工程应用[摘要] 智能照明控制系统是利用先进电磁调压及电子感应技术，对供电进行实时监控与跟踪，自动平滑地调节电路的电压和电流幅度，改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗，提高功率因数，降低灯具和线路的工作温度，达到优化供电目的照明控制系统。

[关键词] 智能照明总线系统控制可靠节能减排升级扩容1引言随着科学技术的迅速发展，现代建筑的功能日趋复杂和完善，对品质要求不断提高，对电气安装系统也提出了更高的功能要求。

采用传统的控制和布线方式，往往需要敷设大量的导线，形成越来越复杂的电气安装系统，一方面造成了极大的设计与施工难度，另一方面大大降低了系统的可靠性和易用性，给日后的维护工作带来了诸多不便。

因此，随着智能建筑的普及，各类总线控制系统应运而生，促使传统的电气安装系统向智能化、灵活化的方向发展。

2工程概况中国人民解放军总医院第一附属医院烧创伤大楼工程，位于医院内西侧，地下2层，地上16层，总高度61.5m，总建筑面积44423.01m2。

建成的烧创伤大楼将是304医院最为瞩目的一个建筑，也是航天桥地区的标志性建筑。

建设如此重要的场所，建设方希望在建筑上体现出高档次和节能的特点，具体体现在：2.1 建筑的档次要与其发挥的功能相匹配。

2.2 节能示范作用：作为一个军队医院，应响应国家节能的号召，起到节能方面的领头兵的作用。

2.3 减少运营成本：做到增加新功能，但不增加后期管理的负担。

根据以上各方面因素，医院在本工程建设中采用了AIILIGHT智能照明控制系统，不仅能提高该建筑的档次，更能达到节能的效果。

3智能照明系统3.1 AIILIGHT系统概述智能照明系统采用四芯通讯线作为控制总线，系统通常由主控制器、智能调光器、SaveD节能器、智能面板开关、设备连接接口、外置监控传感器、通讯接口等构成。

系统可使照明、调光、场景控制、安保、供热系统实现智能化，可依据外部环境的变化自动调节总线中设备的状态，达到安全、节能、人性化的效果，并能在今后的使用中根据用户的要求增加或修改系统的功能，方法是采用通讯线连接新模块与控制主机，而无须重新敷设电缆，真正成为灵活的电气安装系统,这是传统的电缆敷设方式所无法做到的。

光传感器在智能照明系统中的应用情况随着人们生活水平的提高，人们对照明控制的要求越来越高，如营造舒适的照明环境、节约电能、提高光源寿命等。

为了提高工作环境的舒适性，照明控制系统采取光传感器，根据当前环境的照度自动控制照明设备，从而使照度控制在舒适的范围内。

在传统的照明控制系统中，往往采用普通光传感器结合A/D转换器（ADC）的方案。

一方面由于光传感器检测到的光信号既包含可见光成分又有红外光成分，在设计中要考虑滤除红外光对光传感器检测结果的影响，并且由于采用了分离的器件，因此导致设计比较复杂；另一方面，对照度的检测范围比较局限，不利于实现多路照度检测从而对同一场所内多个照明设备实施分区域控制。

在此提出了基于ISL29004的多路照度检测方案，以简化系统设计，并采用单片机P87LPC768作为智能照明控制设备的控制核心，以实现对多个照明设备进行分区域控制，在节能的同时营造更舒适的照明环境。

1 I2C器件ISL290041.1I2C总线概述I2C总线是PhiIips公司推出的芯片间串行传输总线，以二线传输，其总线上所有的节点，如主器件（单片机、微处理器）、外围器件、接口模块等都连接到同名端的SDA和SCL 上，实现了完善的半双工同步数据传送，可以方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。

I2C 总线采用器件地址的硬件设置方法，通过软件寻址完全避免了器件的片选线寻址方法，从而使硬件系统具有简单灵活的扩展方法。

I2C总线传输数据必须遵循规定的数据传输格式，数据传输由主控器控制，主控器启动数据的传输、发送起始信号、寻址信息以及传送结束时发出停止信号，被控器进行必要的应答。

1.2光传感器ISL29004ISL29004是新一代光一数字传感器，集成了电流放大器、用于消除人为光闪烁的50Hz/60Hz抑制滤波器和16位adc，能将光照度转化成简便易用的16位、I2C标准数字输出信号，为用户提供了单芯片解决方案。

ISL29004内部有2个光敏二极管，二极管1检测环境中可见光和红外光总的照度，二极管2只检测环境中红外光照度，两个二极管的光谱响应是互不依赖的。

照明装置中的传感器技术应用分析随着科技的不断发展，照明装置的传感器技术在照明行业中的应用越来越广泛。

传感器技术在照明装置中的应用可以提供更加智能、节能和舒适的照明体验。

本文将对照明装置中传感器技术的应用进行详细的分析。

一、照明装置中传感器技术的背景传感器技术在照明装置中的应用主要是通过感知环境和用户需求来调节照明亮度、颜色和时间等参数。

传感器可以收集周围环境的信息，并根据这些信息来自动调节照明装置的工作状态，以达到节能和提高照明质量的目的。

二、传感器技术在照明装置中的应用1. 光线传感器光线传感器是一种常见的传感器，在照明装置中广泛应用。

通过感知周围的光线强度，光线传感器可以自动调节灯光的亮度。

比如在白天阳光充足的时候，光线传感器可以自动降低灯光亮度，以节约能源；而在天黑或者光线较暗的情况下，光线传感器可以自动提高灯光亮度，以满足用户的需求。

2. 人体红外传感器人体红外传感器可以感知到人体的热量辐射，通过感知到的人体活动来调节照明装置的亮度和开关状态。

当人离开照明区域一段时间后，人体红外传感器可以自动关闭灯光，实现节能的目的；而当人再次靠近照明区域时，人体红外传感器可以自动打开灯光，提供充足的照明。

3. 温度传感器温度传感器可以感知周围环境的温度变化，并根据温度的变化来调节照明装置的工作状态。

在寒冷的冬天，温度传感器可以自动增加照明装置的亮度，提供更温暖舒适的照明环境；而在炎热的夏天，温度传感器可以降低照明装置的亮度，避免过度发热。

4. 湿度传感器湿度传感器可以感知周围环境的湿度变化，根据湿度变化来调节照明装置的工作状态。

在潮湿的环境中，湿度传感器可以自动降低照明装置的亮度，以避免湿度对照明装置的损坏；而在干燥的环境中，湿度传感器可以适当增加照明装置的亮度，提供更加舒适的照明效果。

5. 声音传感器声音传感器可以感知周围的声音强度，并根据声音的变化来调节照明装置的工作状态。

在安静的环境中，声音传感器可以自动降低照明装置的亮度，以避免对用户的干扰；而在嘈杂的环境中，声音传感器可以增加照明装置的亮度，提供更好的照明效果。

光电传感器技术在智能控制中的应用随着信息技术的发展，智能控制技术已经成为了现代化社会不可或缺的一部分，其中光电传感器技术在智能控制中的应用越来越广泛。

光电传感器是一种能够将光信号转换为电信号的传感器，它在检测、控制、计量、通信等方面具有广泛的应用，在智能控制领域中是一种重要的技术手段。

首先，光电传感器技术在智能楼宇控制中的应用越来越广泛。

楼宇控制是指对室内环境等多种参数进行监测和控制，改善室内环境的质量，提高室内空气的质量。

在楼宇控制中，光电传感器可以实现光照度的检测，根据室内和室外的光照度值，智能控制系统可以自动调节室内照明灯的亮度，达到节能的目的。

同时，光电传感器可以对室内空气温度、湿度、氧气含量等进行检测，以便智能控制系统实现自动空调、通风等控制，改善室内环境。

其次，光电传感器技术在智能安防控制中也有广泛的应用。

在安防设备中，光电传感器可以对入侵者的行为进行监测，如门窗被破坏、未经授权的门禁等。

通过光电传感器和智能控制系统的联动，可以实现对入侵者的自动报警，并展开相应的安全措施，确保安全。

第三，光电传感器技术在智能交通控制中使用越来越多。

智能交通控制是指使用先进的技术手段对交通路况进行监测和调控。

在智能交通控制中，光电传感器可以通过监测路面上的车辆、人员、物体等，实现对车辆行驶速度、道路拥堵、交通事故等进行监测和控制，乃至实现智能车道控制、智能信号灯等一系列智能化交通控制。

最后，光电传感器技术在通用工业上也有着广泛的应用。

在工业自动化过程中，监测和记录生产线运行状态是非常重要的。

光电传感器可以实现对生产线上产品的识别和检测，避免错误产品或不合格产品出现，确保生产的质量。

通过光电传感器和智能控制系统的联动，还可以实现对生产过程和生产效率的监控和控制。

总之，光电传感器技术在智能控制中的应用越来越广泛，它为智能控制技术的发展提供了有力的支持和保障。

未来，随着科技的不断发展，光电传感器在智能控制中的应用前景将更加广阔，有望开创出更多智能控制技术的新局面。

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智能照明系统在智能建筑中的应用分析摘要：智能照明系统通过使用 LED 灯具、光感应器和运动传感器等技术，能够实现精确控制照明的亮度和开关状态，可以根据环境光线和人员活动情况进行自动调节。

这样可以降低能源消耗并提高能源利用效率，从而节省电力成本。

本文主要介绍了智能照明系统在智能建筑中的应用，希望为相关研究提供参考。

关键词：智能照明系统；智能建筑；应用引言智能照明系统可以根据人们的需求和偏好进行个性化设置，例如调整灯光亮度、色温和颜色，以创建不同的氛围和场景。

同时，它还可以根据时间、季节和天气等因素来自动调整照明，提供更舒适的照明体验。

一、智能建筑中智能照明系统的特点（一）自动化控制智能照明系统可以通过传感器和控制器实现自动化控制。

例如，根据环境光线的变化，系统可以自动调整灯光的亮度和色温，以保持室内光线的适宜性。

此外，系统还可以根据人员活动情况自动开启或关闭照明。

（二）个性化设置智能照明系统可以根据用户的需求和偏好进行个性化设置。

用户可以通过手机应用或智能终端设备调整灯光亮度、色温、颜色等参数，以满足不同场景和需求下的照明要求。

例如，在办公室中，可以根据员工的喜好来设置照明，提高工作效率和舒适感。

（三）能源管理智能照明系统能够通过节能措施和能源管理策略来降低能耗并提高能源利用效率。

例如，利用光感应器和运动传感器，系统可以自动感知环境光线和人员活动情况，并相应地调整照明亮度和开关状态，避免不必要的能源浪费。

（四）联动控制智能照明系统可以与其他智能建筑系统进行联动控制，实现协同工作和集成管理。

例如，当安防系统检测到入侵事件时，智能照明系统可以自动调整照明亮度，提供适当的照明条件，以增强安全性。

此外，系统还可以与楼宇管理系统、空调系统等进行联动控制，实现能源管理的整体优化。

（五）数据采集与分析智能照明系统可以通过传感器收集大量的环境数据，并将其传输到云平台进行存储和分析。

通过对这些数据的分析，可以了解照明系统的运行状态、能耗情况和设备健康状况，从而进行故障诊断、预测维护和优化管理。

光照度传感器在智能家居照明系统中的应用
钟柱培
【期刊名称】《传感器世界》
【年(卷),期】2022(28)7
【摘要】随着物联网技术的高速发展,智能家居在社会上得到广泛应用,智能照明系统作为智能家居系统的一个重要子系统,具有高效节能、管理简单、控制多样化、控制成本较低等特点,也得到越来越多的应用和推广,进一步促进智能家居数字智能化的发展。

光照度传感器是智能照明系统中的核心光感模块,它可通过I~2C与ZigBee模组通信,把光照度值上传给网关、云端,最后到达用户手机App上显示,以实现按照人们的意愿,根据环境光照强度自动设定智能照明系统的不同场景,满足人们日常生活便利的需要。

【总页数】6页(P12-16)
【作者】钟柱培
【作者单位】东莞理工学校
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.传感器在智能家居系统中的应用
2.传感器技术在智能家居系统中的应用研究
3.传感器在智能家居控制系统中的应用
4.传感器在智能家居系统中的应用
5.物联网技术在智能家居照明控制系统中的应用
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一个基于ZigBee协议的智能照明应用实例的实现作者：阮星蔡闯华来源：《赤峰学院学报·自然科学版》 2011年第8期阮星，蔡闯华（武夷学院数学与计算机系，福建武夷山 354300）摘要：智能家居，又称为智能住宅（SMART HOME），是以住宅为平台，利用综合布线技术、自动控制技术、网络通信技术、安全防范技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，为家庭用户提供诸如自动抄表、可视对讲、网络家电、电器自动控制、家庭安防等功能，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境.智能家居起源于上世纪80年代的美国，随着我国人民生活水平的不断提高，已经有越来越多的厂商和个人开展了对智能家居的研究，并有各类相关产品问世.本文以智能照明为例，研究基于ZigBee技术构建智能家居的可行性与高效性，提出了一个基于ZigBee技术实现智能照明系统的方案，验证与探讨ZigBee技术在智能家居中的应用前景.关键词：智能家居；智能照明；ZigBee中图分类号：TP393.02文献标识码：A文章编号：1673-260X（2011）08-0038-031 系统结构概述系统由一台亮度数据集中器（ZigBee协调器）和安装在各处的亮度监测节点（ZigBee设备）组成一星型结构网络.ZigBee网络协调器通过发送超帧使各ZigBee设备与它同步，并使ZigBee 设备周期性地进入低功耗状态，以达到节电目的.亮度监测节点将实时的亮度值通过无线信道传送给ZigBee网络协调器，ZigBee网络协调器再通过串行接口或者以太网与PC机连接，以实现各点亮度的实时监测.根据所处的实验环境的特点，以及对芯片熟悉程度等方面进行选择，本实例选择了飞思卡尔公司所提供的ZigBee硬件平台方案：MC9S08GB60与MC13192.2 亮度监测节点亮度监测节点的结构很简单，它是一台ZigBee精简功能设备，主要由光传感器、MCU和ZigBee收发器组成.光传感器采用ISL29004，ISL29004是新一代光-数字传感器，集成了电流放大器、能将光照度转化成简便易用的16位、I2C标准数字输出信号，为用户提供了单芯片解决方案.ISL29004内部有2个光敏二极管，二极管1检测环境中可见光和红外光总的照度，二极管2只检测环境中红外光照度，两个二极管的光谱响应是彼此独立的，而且能耗极低，理论工作电流只有0.3毫安.用户可以通过编程控制ADC的工作模式，既可以仅输出光敏二极管1或2的检测结果，在模式2下还可以输出经内部减函数计算的滤除红外光影响的结果.ISL29004内有8个8位的寄存器，1个命令寄存器，1个控制寄存器，2个中断阈值寄存器，4个只读数据寄存器.命令寄存器可以设定ADC的工作模式以及分辨率；控制寄存器可以调整增益从而选择照度检测范围；只读数据寄存器 LSB_Sensor和MSB_Sensor可以读取ADC最近的数字输出；只读数据寄存器LSB_timer和MSB_timer可以读取ADC最近一次积分的周期数.8个寄存器的地址依次为00H～07H.ISL29004有2个I2C接口地址选择引脚A0、A1，可以在1条I2C总线线路上安装4个ISL29004，并且可以和其他I2C外围节点共存.3 震动监测节点震动传感器通过监测房间内是否有人员走动，来判断当前的房间内是否有人，由此来决定是否开启灯具，避免无人时灯具仍然点亮，而造成浪费.由于对震动传感器的要求不高，可以根据需要选择相关产品，本实例中，震动传感器采用的是一线的产品801S，具有极宽的震动侦测范围，并且侦测震动时没有方向限制，接脚表面特别镀金，提供60000000次震动保证，低损耗、灵敏度可由电路调整.终端节点的工作流程如图1所示.4 数据集中器数据集中器承担着采集各亮度监测节点的数据及上传的任务.它是一台ZigBee全功能设备，担任网络协调器的角色.在亮度监测节点不是太多的情况下，可以使用飞思卡尔公司的MC9S08GB60.此外，还需要一个RS-232接口，以便与PC机连接，实现亮度的实时监测、记录.其他结构与亮度监测节点相似，也需要ZigBee收发芯片MC13192，但应有稳定的电源供电，无须考虑功耗问题.图2描述了协调器工作的流程.MC9S08GB60是一款飞思卡尔公司S08系列的8位MCU.HCS08核，最高总线频率可达40MHz；时钟源可选晶体振荡器、陶瓷谐振器、外部时钟或经精确NVM校准的内部时钟.它内部具有64KB的FLASH和4KB的RAM存储空间.增加了16位指令，能灵活方便的访问16位HX寄存器，同时支持1个WAIT和3个STOP模式，对低功耗模式提供更全面的支持，在40MHz的工作频率下，其功率消耗不到1mW，而且该微控制器具有多种省电模式供选择；除了具有丰富的片上存储资源和多种省电模式以外，模数转换模块具有8路10位的A/D通道，2MHz的采样频率；内部集成了1个SPI模块，适合与MC13192的通信；2个SCI模块，方便与PC通信；具有背景调试模块，能利用单线对9S08核的系列MCU进行方便地写入和调试，加快开发的速度并大大降低了调试的难度[1].MC13192是飞思卡尔公司于2005年推出的工作在2.4GHz频率下短距离、低功耗，工业、科学和医疗（ISM）的无线数据收发器.支持点对点、星型、网型结构的网络.它包含基于IEEE 802.15.4 标准设计的物理层结构，选择一款合适的MCU后，可提供一种性价比极高的2.4GHz频率短距离数据传输的无线方案.MC13192与MCU的接口简单，只需四线的SPI，一个IRQ中断请求线和三个控制线，可以很容易地与任何一种MCU接口，它和某一种性能适当的MCU结合在一起组成无线节点，即可形成低成本、低功耗、短距离、低数据速度的无线数据链路或网络[2].SPI用于MC13192和MCU进行双向的数据通信，MCU对MC13192的配置和控制命令同样也是通过SPI传输的.当MC13192的工作状态发生变化时，MC13192将通过IRQ管脚通知MCU，并由MCU作相应的仲裁处理.协调器工作流程如图2所示.5 实例分析由于此实例只涉及单一的ZigBee网络，只需要一台网络协调器，因此不需要网络层，直接将应用程度建立在MAC层上即可.数据集中器是ZigBee协调器，它需要先开始工作.上电后，它首先初始化协议栈，然后进行能量检测，选择合适的信道，启动协调器；此后即可允许ZigBee设备与其连接，接收它们传输的各节点的亮度值，并将其传输给PC机.亮度监测节点上电后，首先进行信道扫描，寻找网络协调器，然后与协调器建立连接，连接成功后，即通过协调器发送的信标与协调器实现同步，开始按周期采集本处的亮度值，把光强信号转化为电流值，电流通过负载电阻转化为电压值传送给MC9S08GB60的A/D转换器，单片机将采集到的数字信号与寄存器设定值进行比较，比阈值小则说明外界光强较弱，需增加灯具的发光亮度；反之，需降低灯具的发光亮度[3].震动监测节点的工作过程与亮度监测节点相似.本方案中的亮度测量采用的元件为ISL29004，其优点是电路简单，理论工作电流为0.3毫安，完成一次测量约耗时100毫秒.由于亮度监测节点的结构很简单，MCU的大部分I/O引脚没有使用，将来如果改用内部集成了MCU的ZigBee芯片MC13XXX，则结构可进一步得到简化，成本可进一步得到降低.MC13192的SPI接口直接与MCU的SPI接口连接，接收和发送使用PCB天线；ISL29004连接在MCU的一个I/O口上.整个亮度监测节点包括电池在内，体积小巧，安放方便.由于亮度监测节点采用电池供电，需要尽可能长地延长电池的使用寿命，因此，对节点的功能管理也提出了更高的要求.在总线频率为8MHz时，MC9S08GT32的平均工作电流为6毫安，而在STOP状态的最大电流为10微安；MC13192的最大工作电流为40毫安，在Hibernate状态的电流为6微安[4].因为对亮度监测的实时性不需要很高，所以可以选择采用较长的超帧周期，以使各监测点可以长时间处于睡眠状态，降低功耗，减少工作电能的需求.实验时取信标序号为14，对应的信标周期为251.65824秒，超帧序号取0，对应的活动时间为15.36毫秒，每台ZigBee设备仅使用其中的一个时隙，时间为15.36/16=0.96（毫秒），占空比约为0.000003815.以E来表示电能，照此计算，在一个信标周期里消耗的电能估算如下：1）亮度检测：E=（0.3+6）×（0.1/3600）h=0.000175mAh2）工作能耗：E=（6+40）×（0.96×0.001/3600）h=0.00000123mAh3）休眠能耗：E=（6+10）×0.001×251.65824/3600h=0.00112mAh一天共有24×3600/251.65824≈344个信标周期，共耗电（0.000175+0.00000123+0.00112）mAh×344≈0.446mAh，在理论上，一只750mAh的电池可以持续供电750/0.446=1681天，接近四年半.考虑到漏电等等原因，实际使用时间会比理论时间要短一些，但也是在可接受的范围内，有着实际的应用意义.6 结束本文以一个智能照明的应用实例来验证ZigBee技术在智能家居中的应用前景.家庭作为社会的基本组成单元，实现信息化无疑是整个社会信息化的重要标志，对科技进步、经济繁荣进而实现社会的和谐发展都有着极为重要的意义，在社会高度发展，人们对生活环境要求日益提高的今天，设计和实现智能家居系统是一个很有现实意义的问题，对提高生活质量、促进科技发展、实现经济繁荣都有积极作用.参考文献：〔1〕芦宁.ZigBee无线技术在智能家居中的应用[D].哈尔滨工业大学，2006.〔2〕周洪,胡文山,张立明，等.智能家居控制系统[M].北京：中国电力出版社，2006.〔3〕刘辉.ZigBee无线传感器网络的设计及应用[D].苏州大学，2008.〔4〕吕治安.ZigBee网络原理与应用开发[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.。