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1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)
(1)研究目的
近年来,互联网已经成为世界上各国竞相追逐的热门行业,并且逐渐演变为衡量一个国家发展力的重要标志。在互联网产业中,“物联网”的衍生呈现出势不可挡的发展趋势,从智慧城市到智能家居,都是物联网的代表性产物。本文设计的基于Wi-Fi技术的LED照明控制系统也是“物联网”产业的重要成果之一。
LED是一种固态的半导体器材,可以直接把电转化为光。它拥有发光效率高,环保无污染,使用安全,便于维护等特点,在我国各大中城市景观照明中得到了广泛应用,是未来照明产业的新方向。目前照明市场主要停留在可调光产品上,真正进行系统化LED智能照明的产品不多,本文将结合当前广泛使用的Wi-Fi技术以及LED照明技术,设计一种基于Wi-Fi的LED照明控制系统。
(2)研究意义
随着社会经济和科学技术的发展,人们的生活水平也不断提高,光电子技术也在不断地发展,越来越多人选择智能照明代替传统的照明方式。在我国的Wi-Fi技术主要作为3G/4G技术的一种补充而存在。现在各种家用电器产品,像电视机、数字音响、投影仪等设备都可以通过Wi-Fi技术与后台服务器建立连接,形成智能化家居。而LED灯的远程控制成为实现智能家居重要的一步。同时Wi-Fi技术也大大降低了无线设备的成本,因此Wi-Fi技术带来的发展和进步使人们的生活走向无线化和数字化。目前大陆企业对照明控制的研究,主要停留在LED可调光调色照明产品,真正进行系统化LED照明生产的厂家还很少。而市场上的照明产品则主要通过使用驱动电源的控制功能。
国外对Wi-Fi技术的应用尚处于起步阶段,开始运营于2000年。随着无线设备的普及,人们对无线传输的要求也越来越高。而国内电信、移动、联通三大运营商先后推广WLAN服务,为“无线城市”奠定基础。
日本一家公司通过结合LED照明和Wi-Fi无线技术,推出可以云控制的LED照明系统,是世界上第一款基于云计算的LED照明控制系统,由应用软件和支持Wi-Fi的LED灯具组成。目前照明控制使用的主要技术有电力载波技术、总线技术、无线通信技术。
随着Wi-Fi技术愈加广泛的应用,照明技术的进一步成熟,具备Wi-Fi功能的照明设施的成本也将会降低,并且会拥有更高的性价比,推广性也会越来越好。Wi-Fi环境下的智能照明将会改变人们传统的照明理念,会成为一个新型的经济增长点。
2.研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施
(1)研究(设计)的基本内容
本文主要研究在eclipse平台开发一款LED灯光控制软件,在LED灯具上接入嵌入式WiFi模块,通过在Android手机上的灯光控制软件便可以实现LED灯具的控制照明效果。主要做了以下几项工作:
通过对Android开发的学习,完成Android平台的灯控系统的实现。
深入了解WiFi无线局域网特点及运作方式,了解接入点模块的功能和实现原理,完成接入点功能模块的硬件设计以及软件设计。
对无线通信灯控节点进行设计,包括灯控节点的硬件设计实现、灯控节点通信协议LWIP的移植、STM32与功能设备SDIO接口层驱动的实现、基于linux版本驱动的裁剪完成灯控节点无线网卡驱动移植、网络套接字的实现。通过对Android开发的学习,完成Android平台的灯控系统的实现。
对完成的接入点模块以及嵌入式灯控节点模块进行测试。测试分为软件部分和硬件部分,软件方面主要测试Android套接字的连接可靠性以及控制界面的功能实现。硬件方面主要是接入点接入的稳定性和掉包率测试、灯控节点接入稳定性与掉包率测试。
(2)目标
本文对基于Wi-Fi的LED照明系统进行研究与设计,主要设计低成本的灯控节点,在无操作系统情况下实现网络通信协议与无线网卡驱动,降低LED灯控的成本。通过Android控制系统人机交互界面控制LED灯的远程调节。使用Java语言进行系统的编程,通过套接字接收Android灯控系统指令,实现LED灯远程控制功能,即LED灯光自启。
(3)拟采用的技术方案及措施
本文利用Java程序在Eclipse平台上设计开发控制LED灯具系统的登录界面,以及控制LED灯具的开关调色亮度的软件程序,并生成文件,在Android平台上进行下载,将下载过文件的android手机,连接Wi-Fi网络后,即可完成基于Wi-Fi的LED照明控制系统的实现。在Wi-Fi环境下,协同LED灯具,使用无线控制系统达到灯控点的照明进行远程控制和监测,并把数据信息发送到手机终端,经过云计算对相关数据进行分析和处理,从而实现对智能照明系统的维护和控制。
3.进度安排
1周-2周:阅读文献资料,完成任务书
3周-4周:完成开题答辩并按要求完成开题报告以及文献综述的修改
4周-6周:撰写论文的总体框架,完成论文初稿
6周-7周:完成论文的中期检查
7周-12周:完善论文,完成毕业设计进行相应软硬件的调试和测试
12周-14周:准备毕业论文答辩
4.阅读的参考文献不少于15篇(其中近五年外文文献不少于3篇)
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5.指导教师意见