一种基于蓝牙mesh网络的照明灯系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于蓝牙mesh网络的照明灯系统。

背景技术

随着人们可支配收入的提高和智能产品的种类越来越多，在能源短缺问题凸显的背景下，低功耗智能家居产品的受欢迎程度日益提升。

但目前市面上的低功耗智能家居产品的种类较小，而且功能也不够人性化，对于智能灯来说，目前的智能灯产品多为单体产品，因而不具有联网功能，也不具有组网功能，导致不能形成庞大的智能灯系统进行管理。

发明内容

本发明提供了一种基于蓝牙mesh网络的照明灯系统，使用蓝牙mesh网络技术对客户端和照明灯进行组网，形成基于蓝牙mesh网络的照明灯系统，克服现阶段的用户不能管理庞大的照明灯系统的问题。

本发明提供的一种基于蓝牙mesh网络的照明灯系统，所述照明灯系统通过蓝牙mesh网络进行组网；所述照明灯系统包括：用户端和多个照明灯；

所述用户端，用于通过所述蓝牙mesh网络，控制多个所述照明灯；

所述照明灯，用于实现照明功能，以及通过所述蓝牙mesh网络实现多个所述照明灯间的中继功能。

可选地，所述照明灯包括：

光信号采集模块，用于采集实时光照强度信息；

组网模块，与所述光信号采集模块电连接，用于根据所述光照强度信息，生成对所述照明灯的控制指令；以及，用于实现多个所述照明灯间的信息交互；

照明模块，与所述组网模块电连接，用于根据所述控制指令，实现不同亮度和不同色温的照明效果。

可选地，所述组网模块包括：

存储器，用于存储所述实时光照强度信息；

微处理机，与所述存储器电连接，用于根据所述实时光照强度信息的大小，确定PWM占空比；

蓝牙组网子模块，与所述微处理机电连接，用于实现多个所述照明灯间的信息交互。

可选地，所述照明模块包括：

驱动电路，用于将交流电源转换为恒定直流电源；以及，用于根据所述 PWM占空比，确定所述灯珠的输出功率；

灯珠，与所述驱动电路电连接，用于根据所述输出功率，确定照明亮度和照明色温。

可选地，所述灯珠包括：冷色调灯珠和暖色调灯珠。

可选地，所述光信号采集模块包括：

光信号确定子模块，用于采集实时光信号，并将所述实时光信号转换为转换为实时电信号；

模数转换器，与所述光信号确定子模块电连接，用于将所述实时电信号转换为实时数字信号；所述实时数字信号即实时光照强度信息；

电压比较器，与所述光信号确定子模块电连接，用于根据模拟信号生成数字开关量；所述模拟信号为光敏电阻将所述实时光信号转换为所述电信号时生成。

可选地，所述所述光信号确定子模块包括：

光传感器，用于采集实时光信号；

光敏电阻，与所述光传感器电连接，用于将所述实时光信号转换为所述实时电信号。

可选地，每个所述光信号确定子模块中的所述光传感器的数量为3。

可选地，所述交流电源的电压大小为220V。

可选地，所述恒定直流电源的大小为12V。

本发明的技术方案通过蓝牙mesh网络对照明灯系统进行组网，且每个照明灯系统在实现照明功能的同时，还能在多个照明灯之间起着中继的功能，因此，相比于现阶段的智能照明灯系统，本发明的基于蓝牙mesh网络的照明灯系统有着更广的覆盖范围和更快的传输速度，几乎能够全面覆盖家庭和中小学的使用范围，并且还能实现对照明灯系统的更及时控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例的一种基于蓝牙mesh网络的照明灯系统；

图2为本发明实施例的一种基于蓝牙mesh网络的照明灯系统中的照明灯结构连接示意图；

图3为本发明实施例的一种基于蓝牙mesh网络的照明灯结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例提供了一种基于蓝牙mesh网络的照明灯系统，使用蓝牙 mesh网络技术对客户端和照明灯进行组网，形成基于蓝牙mesh网络的照明灯系统，克服现阶段的用户不能管理庞大的照明灯系统的问题。

请参阅图1，图1为本发明实施例的一种基于蓝牙mesh网络的照明灯系统，在本发明的一种基于蓝牙mesh网络的照明灯系统实施例中，所述照明灯系统通过蓝牙mesh网络进行组网；所述照明灯系统包括：本地用户端1、多个照明灯2、互联网3和远程用户端4；

所述本地用户端1，用于通过所述蓝牙mesh网络，控制多个所述照明灯 2；

所述照明灯2，用于实现照明功能，以及通过所述蓝牙mesh网络实现多个所述照明灯2间的中继功能及数据交互。

需要说明的是，本发明中的照明灯系统可以通过本地用户端1，利用蓝牙 mesh网络与多个照明灯2之间实现数据交互，实现对照明灯系统中的一盏或多盏照明灯2的控制；也可以通过远程用户端4和互联网3，在照明灯2之间通过蓝牙mash网络实现数据的交互和整合之后，通过其中一个照明灯2作为汇聚节点与远程用户端4实现数据的交互，从而远程用户端4可以通过互联网3，以手机应用、小程序应用或网页应用，实现对照明灯系统中的一盏或多盏照明灯2的控制。

请参阅图2，图2为本发明实施例的一种基于蓝牙mesh网络的照明灯系统中的照明灯2结构连接示意图，其中，21为光信号采集模块，22为组网模块，23为照明模块，在本发明的基于蓝牙mesh网络的照明灯系统一实施例中，所述照明灯2包括：

光信号采集模块21，用于采集实时光照强度信息；

组网模块22，与所述光信号采集模块21电连接，用于根据所述光照强度信息，生成对所述照明灯2的控制指令；以及，用于实现多个所述照明灯2 间的信息交互；

照明模块23，与所述组网模块22电连接，用于根据所述控制指令，实现不同亮度和不同色温的照明效果。

请参阅图2，在本发明的基于蓝牙mesh网络的照明灯系统一实施例中，所述组网模块22包括：

存储器221，用于存储所述实时光照强度信息；

微处理机222，与所述存储器221电连接，用于根据所述实时光照强度信息的大小，确定PWM占空比；

蓝牙组网子模块223，与所述微处理机222电连接，用于实现多个所述照明灯2间的信息交互。

请查阅图3，图3为本发明实施例的一种基于蓝牙mesh网络的照明灯结构示意图，其中，211为光信号确定子模块，212为模数转换器，213为电压比较器，222微处理机，具体为nRF52832，231为驱动电路，232为灯珠，233 为附加电路，24为220V的交流电源，在本发明的于蓝牙mesh网络的照明灯系统一实施例中，所述照明模块23包括：

驱动电路231，用于将交流电源转换为恒定直流电源；以及，用于根据所述PWM占空比，确定所述灯珠的输出功率；

灯珠232，与所述驱动电路231电连接，用于根据所述输出功率，确定照明亮度和照明色温。

请查阅图3，在本发明的基于蓝牙mesh网络的照明灯系统一实施例中，所述灯珠232包括：冷色调灯珠和暖色调灯珠。

请查阅图3，在本发明的基于蓝牙mesh网络的照明灯系统一实施例中，所述光信号采集模块21包括：

光信号确定子模块211，用于采集实时光信号，并将所述实时光信号转换为实时电信号；

模数转换器212，与所述光信号确定子模块211电连接，用于将所述实时电信号转换为实时数字信号；所述实时数字信号即实时光照强度信息；

所述电压比较器213，与所述光信号确定子模块211电连接，用于根据模拟信号生成数字开关量；所述模拟信号为光敏电阻将所述实时光信号转换为所述电信号时生成。

在本发明实施例中，光信号确定子模块211将采集到的实时光信号转换为实时电信号，并传输至模数转换器212，然后模数转换器212将实时电信号转换为实时光照强度信息。

请查阅图3，在本发明的基于蓝牙mesh网络的照明灯系统一实施例中，所述所述光信号确定子模块211包括：光传感器和光敏电阻；

所述光传感器，用于采集实时光信号；

所述光敏电阻，与所述光传感器电连接，用于将所述实时光信号转换为所述实时电信号。

请查阅图3，在本发明的基于蓝牙mesh网络的照明灯系统一实施例中，每个所述光信号确定子模块211中的所述光传感器的数量为3。

请查阅图3，在本发明的基于蓝牙mesh网络的照明灯系统一实施例中，所述交流电源24的电压大小为220V。

请查阅图3，在本发明的基于蓝牙mesh网络的照明灯系统一实施例中，所述恒定直流电源的大小为12V。

现阶段的智能照明灯功能单一，且多为单体产品，并不具备联网、组网功能，因此，在存在照明灯数量较多时，用户可能需要逐一通过客户端或网页端对照明灯进行控制，这样的控制方法效率极其低下，成为智能照明灯不能广泛普及的重要因素之一。

而如果想简便地对数量较多照明灯进行统一控制，必须对照明灯进行组网，即实现照明灯之间的数据传输。现阶段的无线传输方式包括Zigbee、WiFi、红外、NFC、蜂窝网络和蓝牙等无线传输方式，Zigbee的传输效率较低，应用于工业的控制领域为主，并不支持移动设备；WiFi的技术非常复杂，并且功耗很高；蜂窝网络-4G属于运营商网络，使用成本高；红外传输的距离短，且不能穿透障碍物，对于照明灯的组网影响很大；NFC的无线传输距离极短，而且传输速率低。而利用蓝牙mesh网络对照明灯进行组网的的方式，针对低功耗设备，有着更广的覆盖范围和较多的速度提升，因此，基于低功耗蓝牙 mesh技术，加上传感器和控制电路而构建出一个智能照明系统，几乎能够适用于学校和家庭，甚至是工厂，并且由于搭载蓝牙mesh技术的智能照明系统有着功耗低的特点，蓝牙组网子模块在使用时，可以直接从照明灯中进行取电；而如果照明灯系统需要布局传感器，可以选择电池供电，达到灵活布局的效果。

在本发明实施例中，每一盏照明灯2都配置有光信号采集模块21、组网模块22和照明模块23，其中，光信号采集模块21包括光信号确定子模块211、模数转换器212和电压比较器213；组网模块22包括存储器221、微处理机222和蓝牙组网子模块223；照明模块23包括驱动模块231和灯珠232。

更具体地，光信号确定子模块211包括三个光传感器和光敏电阻；灯珠232 包括冷色灯珠和暖色灯珠。

在本发明实施例的基于蓝牙mesh网络的照明灯系统运行时，光信号采集模块21的运作方式具体为：通过三个光传感器采集实时光信号，并把采集到的光信号传输至光敏电阻，光敏电阻将实时光信号转换为实时电信号，并传输至模数转换器，实时电信号在模数转换器212中将实时电信号转换为实时数字信号，从而得到实时光照强度信息并传输至组网模块22，与此同时，电压比较器213在将光敏电阻将实时光信号转换为实时电信号时产生的模拟信号作为依据，生成数字开关量，用于作为照明灯2开关的阈值。

而组网模块22的运作方式具体为：在模数转换器212生成实时光照强度信息并传入组网模块22后，组网模块22中的存储器221存储实时光照强度信息，之后与其他照明灯通过进行通信，用于报备照明灯状态信息，并最后汇总与汇聚节点，通过蓝牙组网子模块23与本地用户端1或远程用户端4实现信息交互；微处理机222根据存储器221中存储的实时光照强度信息，控制PWM占空比，从而通过PWM占空比确定照明模块的输出功率；同时蓝牙组网子模块通过搭载的nRF52832，实现和多个照明灯之间的信息交互，包括：其他照明灯的输出功率和开光状态等。

需要明白的是，nRF52832是一款功能强大，高度灵活的超低功耗多协议 SoC(System-on-a-Chip，系统级芯片)，非常适合低功耗蓝牙、ANT和2.4GHz 超低功耗无线应用，该芯片内部集成了2.4GHz无线电收发器片内外设，用于支持无线通信协议，其CPU为ARMCortex M4架构，运行频率为64MHz，该架构和运行频率能够在短时间内完成各种计算和与其他照明灯数据交互的任务。

此外，对于联网的实现，使用的是通过微处理器222，即ESP8266进行连入互联网，ESP8266连接本地WiFi热点，从而接入到物联网中。

需要明白的是，ESP8266是高性能无线SoC，内部继承了超低功耗32位微型MCU，主要是用于通过网络将数据信息上传至服务器，进而通过网络远程控制ESP8266，实现人需要需要的设备控制。之于本发明实施例，具体是通过和nRF52832工作，充当汇聚节点，将系统连入互联网，实现远程操控和查看照明灯系统的状态。

而照明模块23的运作方式具体为：在220V的交流电源与照明灯2连接时，驱动电路231将交流电源转换为12V的恒直流电源，以供灯珠232中的暖色调灯珠和冷色调灯珠运行，在暖色调灯珠和冷色调灯珠正常运行的情况下，灯珠 232根据PWM占空比调解冷色调灯珠和暖色调灯珠的输出功率和色温，从而制造出令人舒适的光，使得光线处于动态平衡的状态；而辅助电路233则通过 220V的交流电为光信号采集模块21和组网模块22的运行。

此外，当一个新的照明灯2需要加入到蓝牙mesh网络中时，通过本地用户端1启动配置设备，即本地手机上的应用程序，该程序符合蓝牙的规范和协议，用于对新的照明灯2入网进行引导和验证，包括：1、新的照明灯2发送Beacon 信号与启动配置设备建立链路；2、启动配置设备发送启动配置邀请PDU；3、新的照明灯2响应；4、新的照明灯2与启动配置设备交换公共秘钥；5、启动配置设备对要入网的新的照明灯2进行验证；6、启动配置数据分发。到此，新的照明灯2即可成功入网。

且当需要进行对照明灯2进行分组时，利用巧妙设置的蓝牙mesh网络的数据报文，在多个照明灯2中划分为组号和组内编号，新建组别时，在原有的组序号中自动加一，作为新组号，需要往组中添加新节点时，在已存在的设备量中加一，借助于可视化的用户交互界面，使用者能够很简单的对其进行操作。完成分组后，即可对一组节点进行操作；对于删除分组，则是删除单播地址和组号的绑定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。