基于多网络融合的智能照明平台

1.本实用新型属于电子通信技术领域，尤其是涉及一种基于多网络融合的智能照明平台。


背景技术：

2.目前智能照明一般还是采用原有的集散式控制演变来的两层三级的结构，支持dcs、fcs、和plc的远端i/o接入等多种网络结构，支持多种协议，这种多种结构和多种协议需要一个统一管理器进行管理和协议转换，这就增加了数据的传输环节和调度次数。本质上是不符合工业数据对实时性、丢包敏感度、安全性的要求。网关即要实现不同类型的感知网络之间的协议转换，又要实现与传统广域网互联，实现远程管理控制。目前用于智能照明的网关由于技术标准不一致，各大公司往往研发的网关只针对自己公司的传感设备，彼此之间兼容性较差，没有广泛的接入能力。传统的智能照明设备仅能支持一两种控制总线协议，通用性和兼容性较差。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种基于多网络融合的智能照明平台，以解决现有技术的不足。
4.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种基于多网络融合的智能照明平台，包括rs485模块、zigbee模块、wifi模块、plc模块、网络融合模块、主控芯片和照明电路模块，所述网络融合模块的输入端分别连接至rs485模块的输出端、zigbee模块的输出端、wifi模块的输出端、plc模块的输出端，所述网络融合模块的输出端连接至主控芯片的输入端，主控芯片的输出端连接至照明电路模块的输入端。
6.进一步的，所述rs485模块、plc模块与网络融合模块的通信网络为有线通信，所述zigbee模块、wifi模块与网络融合模块的通信网络为无线通信。
7.进一步的，所述主控芯片包括rs485通信数据协议、zigbee通信数据协议、wifi通信数据协议和plc通信数据协议，所述rs485通信数据协议、zigbee通信数据协议、wifi通信数据协议、plc通信数据协议原理相同。
8.进一步的，所述网络融合模块包括2个gm8125芯片和12个gm8125串行接口和2个gm8125干路接口，所述主控芯片包括mcu控制器和4个mcu串行接口，所述gm8125芯片通过gm8125干路接口连接至mcu控制器的mcu串行接口，所述rs485模块、zigbee模块、wifi模块、plc模块分别连接一个gm8125串行接口，所述照明电路模块通过mcu串行接口连接至mcu控制器。
9.进一步的，所述rs485模块包括rs485控制器、若干rs485通信接口，所述rs485控制器通过rs485通信接口连接至gm8125芯片的gm8125串行接口。
10.进一步的，所述zigbee模块包括zigbee控制器、zigbee通信接口，所述zigbee控制
器通过zigbee通信接口连接至gm8125芯片的gm8125串行接口。
11.进一步的，所述wifi模块包括wifi控制器和wifi通信接口，所述wifi控制器通过wifi通信接口连接至gm8125芯片的gm8125串行接口。
12.进一步的，所述plc模块包括plc控制器和多个plc通信接口，plc控制器通过plc通信接口连接至gm8125芯片的gm8125串行接口。
13.进一步的，所述照明电路模块包括照明电路和照明通信接口，所述照明电路通过照明通信接口连接至mcu控制器的mcu串行接口。
14.相对于现有技术，本实用新型所述的基于多网络融合的智能照明平台具有以下优势：
15.(1)本实用新型所述的基于多网络融合的智能照明平台，设计了用于上述几种协议通信的网关，在网络层以上实现网络互连，在使用不同的通信协议、数据格式或语言时，网关对收到的信息重新打包，适应系统的需求。不同网络协议中的控制器经过主控制器进行协议转换，可以通过不同协议实现智能照明策略。
附图说明
16.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
17.图1为本实用新型实施例所述的系统结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例所述的协议格式对用户数据的定义示意图；
19.图3为本实用新型实施例所述的网络构建示意图；
20.图4为本实用新型实施例所述的网络融合模块电路图；
21.图5为本实用新型实施例所述的主控芯片电路图；
22.图6为本实用新型实施例所述的rs485模块电路图；
23.图7为本实用新型实施例所述的zigbee模块电路图；
24.图8为本实用新型实施例所述的wifi模块电路图；
25.图9为本实用新型实施例所述的plc模块电路图；
26.图10为本实用新型实施例所述的照明电路模块电路图；
27.图11为本实用新型实施例所述的gm8125芯片ug1加gm8125干路接口j-g1电路图；
28.图12为本实用新型实施例所述的gm8125芯片ug2加gm8125干路接口j-g2电路图；
29.图13为本实用新型实施例所述的8个备用gm8125串行接口电路图。
具体实施方式
30.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解
为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
34.如图1至图13所示，基于多网络融合的智能照明平台，包括rs485模块、zigbee模块、wifi模块、plc模块、网络融合模块、主控芯片和照明电路模块，所述网络融合模块的输入端分别连接至rs485模块的输出端、zigbee模块的输出端、wifi模块的输出端、plc模块的输出端，所述网络融合模块的输出端连接至主控芯片的输入端，主控芯片的输出端连接至照明电路模块的输入端。在本实施例里，rs485模块里的控制器为的rs485控制器，zigbee模块里的控制器为zigbee控制器，wifi模块里的控制器为wifi控制器，plc模块里的控制器为plc控制器，本实用新型所述的基于多网络融合的智能照明平台，设计了用于上述几种协议通信的网关，在网络层以上实现网络互连，在使用不同的通信协议、数据格式或语言时，网关对收到的信息重新打包，适应系统的需求。不同网络协议中的控制器经过主控制器进行协议转换，可以通过不同协议实现智能照明策略。
35.所述rs485模块、plc模块与网络融合模块的通信网络为有线通信，所述zigbee模块、wifi模块与网络融合模块的通信网络为无线通信。在本实施例里，本智能照明平台包括rs485模块、zigbee模块、wifi模块、plc模块、网络融合模块、主控芯片、照明电路模块。本智能照明平台系统结构图如图1所示。本智能照明平台设计了rs485、zigbee、wifi、plc四种协议，包括了有线和无线两种形式。本智能照明平台制订的协议格式对用户数据的定义如图2所示。
36.本智能照明平台通信网络包括rs485通信网络、zigbee通信网络、wifi通信网络、plc通信网络。其中rs485和plc为有线通信网络，zigbee和wifi为无线通信网络。rs485通信网络、zigbee通信网络、wifi通信网络、plc通信网络均为现有技术，本实用新型的网络构建图如图3所示。
37.所述rs485模块的通信网络采用主从通信方式。
38.所述主控芯片包括rs485通信数据协议、zigbee通信数据协议、wifi通信数据协议和plc通信数据协议，所述rs485通信数据协议、zigbee通信数据协议、wifi通信数据协议、plc通信数据协议原理相同。
39.在本实施例里，rs485通信数据协议、zigbee通信数据协议、wifi通信数据协议和plc通信数据协议为经过网络融合模块后融合后的通信数据协议，rs485模块、zigbee模块、wifi模块、plc模块进入网络融合模块之前的标准协议为现有技术，rs485通信数据协议、zigbee通信数据协议、wifi通信数据协议和plc通信数据协议格式相同，只是协议标识不同，这样网络融合模块可以接收不同协议数据，并将数据转换为统一格式发送给主控芯片，
实现网络融合数据通信。
40.网络融合后数据格式：(1)协议标识：其值代表通信协议类别。0x00为wifi通信协议，0x01为rs485通信协议，0x10为zigbee通信协议，0x11为plc通信协议。(2)地址码：包括5bit箱号和3bit板号，网络内的最大节点数为32*8。(3)控制码：包括1bit群/单发、1bit同/异协议、3bit串行端口地址和3bit指令形式。控制码默认为0x00。开发者可以根据实际需要，自行定义控制码。(4)调光数据：包括8bit调光信息。00000000表示pwm的占空比为0％，即为关灯指令；11111111表示pwm的占空比为100％，即为全亮指令；在最亮和最暗之间包含256级灯光亮度。
41.具体的，本智能照明平台定义的wifi通信数据协议格式为：(1)协议标识：包括0x00wifi通信协议。(2)地址码：包括5bit箱号和3bit板号，网络内的最大节点数为32*8。(3)控制码：包括1bit群/单发、1bit同/异协议、3bit串行端口地址和3bit指令形式。控制码默认为0x00。开发者可以根据实际需要，自行定义控制码。(4)调光数据：包括8bit调光信息。00000000表示pwm的占空比为0％，即为关灯指令；11111111表示pwm的占空比为100％，即为全亮指令；在最亮和最暗之间包含256级灯光亮度。
42.所述rs485通信数据协议格式为：(1)协议标识：包括0x01rs485通信协议。(2)地址码：包括5bit箱号和3bit板号，网络内的最大节点数为32*8。(3)控制码：包括1bit群/单发、1bit同/异协议、3bit串行端口地址和3bit指令形式。控制码默认为0x00。开发者可以根据实际需要，自行定义控制码。(4)调光数据：包括8bit调光信息。00000000表示pwm的占空比为0％，即为关灯指令；11111111表示pwm的占空比为100％，即为全亮指令；在最亮和最暗之间包含256级灯光亮度。在本实施例里，本智能照明平台设计了rs485协议，rs-485只是一个物理层协议，数据通信协议需要另行规定。硬件通讯接口建立后，在进行数据传输的仪表之间需要约定一个数据协议，以使接收端能够解析收到的数据。485通信接口是一个对通讯接口的硬件描述，它只需要两根通信线，就可以在两个或两个以上进行数据的传输。对于这种数据传输的方式，某些芯片可以是半双工的通讯方式，即在某一时刻，某设备只能进行数据的发送或者接受，采用的分时复用原则。rs485通信网络采用主从通信方式。rs485采用差分信号负逻辑，逻辑"1”以两线间的电压差为 (2～6)v表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-(2～6)v表示。
43.本智能照明平台定义的zigbee通信数据协议格式为：(1)协议标识：包括0x10zigbee通信协议。(2)地址码：包括5bit箱号和3bit板号，网络内的最大节点数为32*8。(3)控制码：包括1bit群/单发、1bit同/异协议、3bit串行端口地址和3bit指令形式。控制码默认为0x00。开发者可以根据实际需要，自行定义控制码。(4)调光数据：包括8bit调光信息。00000000表示pwm的占空比为0％，即为关灯指令；11111111表示pwm的占空比为100％，即为全亮指令；在最亮和最暗之间包含256级灯光亮度。
44.本智能照明平台定义的plc通信数据协议格式为：(1)协议标识：包括0x11plc通信协议。(2)地址码：包括5bit箱号和3bit板号，网络内的最大节点数为32*8。(3)控制码：包括1bit群/单发、1bit同/异协议、3bit串行端口地址和3bit指令形式。控制码默认为0x00。开发者可以根据实际需要，自行定义控制码。(4)调光数据：包括8bit调光信息。00000000表示pwm的占空比为0％，即为关灯指令；11111111表示pwm的占空比为100％，即为全亮指令；在最亮和最暗之间包含256级灯光亮度。
45.所述网络融合模块包括2个gm8125芯片和12个gm8125串行接口和2个gm8125干路接口，所述主控芯片包括mcu控制器和4个mcu串行接口，所述gm8125芯片通过gm8125干路接口连接至mcu控制器的mcu串行接口，所述rs485模块、zigbee模块、wifi模块、plc模块分别连接一个gm8125串行接口，所述照明电路模块通过mcu串行接口连接至mcu控制器。在本实施例里，12个gm8125串行接口中有四个连接到rs485模块、zigbee模块、wifi模块、plc模块，另外8个备用，留着后续扩展通信模块，网络融合模块的电路图如图4所示，图11-图13分别为图4的局部电路放大图，图11、图12分别为一个gm8125芯片加一个gm8125干路接口，图13为8个备用gm8125串行接口，其p-g4到p-g12一共8个备用gm8125串行接口，其p-g1到p-g3已通过杜邦线安装至四个通信模块，故在图4中不显示，其j-g1、j-g2为2个gm8125芯片的gm8125干路接口，j-g1、j-g2通过杜邦线连接至mcu控制器的2个mcu串行接口。主控芯片的电路图如图5所示，mcu控制器的另外2个mcu串行接口通过杜邦线连接至照明电路模块，主控芯片电路图中还有程序下载接口，用于mcu控制器下载所需的程序。
46.所述rs485模块包括rs485控制器、若干rs485通信接口，所述rs485控制器通过rs485通信接口连接至gm8125芯片的gm8125串行接口。rs485模块的电路图如图6所示，其j-r1、j-r2为2个rs485通信接口，j-r1、j-r2通过杜邦线连接至gm8125芯片的gm8125串行接口。
47.所述zigbee模块包括zigbee控制器、zigbee通信接口，所述zigbee控制器通过zigbee通信接口连接至gm8125芯片的gm8125串行接口。在本实施例里，zigbee模块的电路图如图7所示，其j-z接口为zigbee通信接口，j-z接口通过杜邦线连接至gm8125芯片的gm8125串行接口。
48.所述wifi模块包括wifi控制器和wifi通信接口，所述wifi控制器通过wifi通信接口连接至gm8125芯片的gm8125串行接口。wifi模块的电路图如图8所示，其j-w接口为wifi通信接口，j-w接口通过杜邦线连接至gm8125芯片的gm8125串行接口。
49.所述plc模块包括多个plc控制器和多个plc通信接口，plc控制器通过plc通信接口连接至gm8125芯片的gm8125串行接口。plc模块的电路图如图9所示，其j-p接口为plc通信接口，j-p接口通过杜邦线连接至gm8125芯片的gm8125串行接口。
50.所述照明电路模块包括照明电路和照明通信接口，所述照明电路通过照明通信接口连接至mcu控制器的mcu串行接口。照明电路模块的电路图如图10所示，其j-l1接口、j-l2接口为照明通信接口，j-l1接口、j-l2接口通过杜邦线连接至gm8125芯片的gm8125串行接口。
51.实施例1
52.本实用新型开发环境为cubesuite ，设计的协议程序通过cubesuite 编译后下载到mcu中运行。
53.本实用新型包括杜邦线用于主控制器和各个模块连接。
54.本实用新型工作时要将zigbee控制器、wifi控制器、plc控制器、rs485控制器设置为网络通信模式。
55.本实用新型工作时要将zigbee控制器、wifi控制器、plc控制器、rs485控制器设置为发送或接收模式。
56.在实际使用时，本实用新型还可以安装一个控制按键，即set按键，控制按键为通
信的发起键，用于zigbee控制器、wifi控制器、plc控制器、rs485控制器进入数据发送或接收模式。
57.本实用新型通过网络融合模块(网关)实现rs485协议和zigbee协议通信时，网络融合模块内编写程序(现有技术)实现将rs485控制器作为数据发送端，主控制器接收数据并进行处理，zigbee控制器接收主控制器处理后发出的数据。
58.为实现上述功能，上电后将rs485控制器和zigbee控制器设置为网络通信模式，将rs485控制器设置为发送模式，zigbee控制器设置为接收模式，设置rs485的发送地址、发送调光值；按下set键，zigbee控制器接收等待。rs485控制器向zigbee控制器发送数据。数据先通过rs485接口发送给网络融合模块，网络融合模块将数据发送给主控制器，主控制成功接收并解析数据后，再把数据发送给网络融合模块，网络融合模块将数据发送给zigbee控制器，zigbee控制器接收数据并响应。
59.本实用新型实现智能照明控制时，用户可使用plc、rs485、zigbee、wifi四种通信方式中的任意一种向本智能照明平台发送控制指令。网络融合模块会对发送进来的指令进行解析(解析为现有技术)，将解析后的数据格式统一后发送给主控芯片(网络融合模块对数据格式统一的操作是在主控芯片内进行格式定义，格式定义见上述四种通信协议，并将四种通信协议发给网络融合模块，以便于网络融合模块对四种通信模块进行格式统一操作)，主控芯片在收到网关发送来的数据后对数据进行解析(解析为现有技术)，根据解析后的信息对照明电路进行控制(不涉及控制程序编写，具体控制可依据实际需求而定)，实现智能照明策略。
60.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。