随着智能化、数字化控制方式在人类生活中的应用,灯光照明已以灯光网络形式出现在大型舞台照明、楼宇自动化、智能家居等工程中。现有的灯光网络在应用中存在网络容量(照明回路数量)小、照明亮度不可控、光感舒适度差和系统操作难度大等不足之处。先期的网络规划以及现场布线使得现有灯光网络的建设变得复杂。因此迫切需要一种新的灯光网络来代替现有网络,无线动态灯光网络正是在现有灯光网络基础上根据人体工程学和现场环境自动重组,对光感变化具有控制能力的一种新型灯光网络。本文提出的无线灯光网络建立在ZigBee [1]无线通信技术上,凭借ZigBee无线通信技术良好的组网功能、可扩展的网络拓扑、自动路由选择等优点构建网络构架。本文在动态灯光网络的构想上完成了ZigBee技术的无线动态灯光网络技术应用的研究和分析,着重介绍了网络的组建和控制技术及算法,并评价了网络性能,进行了网络优化后的性能指标计算。首先研究了几种常用灯光控制网络,EIB[2]总线式灯光网络、BACnet[3]灯光网络、LonWorks[4]灯光网络。分析了这几种网络的系统架构、网络模型和各自的控制方式,提出了各自存在的不足之处。其次分析了几种无线通信技术在网络控制系统中使用的优缺点。经过比较得出ZigBee应用在灯光网络中的优势,提出了无线动态灯光网络的技术要求。并介绍了ZigBee无线网络技术的相关概念以及它在物理层、MAC层、网络层和应用层的标准定义[5]。描述了无线动态灯光网络的技术特点和功能结构。基于ZigBee无线模块技术进行了无线动态灯光网络系统的硬件架构设计,运用单火线灯光调节单元实现了可控功率输出,运用新型光强度传感器实现了照明状态监视,设计了可以固定式或便携式使用的远程控制单元。并研究了动态灯光网络的控制技术和场景管理软件技术。建立了星形、树型以及网型拓扑结构下的小型灯光网络。研究了动态灯光网络中的协议栈的配置、网络灯光设备的命令格式和远程控制单元在网络中的绑定方式。利用Daintree公司的网络监测工具进行网络性能分析,从节点加入时延和网络传输时延来验证网络的性能。研究了在球面坐标系下的智能定位问题,讨论了如何使用三个固定网络设备计算目标点坐标的方法。为了达到灯光网络立体覆盖提出了网络优化模型,推导了节点数计算公式,并基于Friis传输模型[6]的能耗计算公式进行了计算机仿真,来验证优化的有效性。最后,对整篇文章进行总结,概括主要研究成果。展望了无线动态灯光网络的应用前景和今后研究方向。