基于物聯網技術的智能花燈設計

吳悅銘 張志勇

摘? ? 要：基于物聯網技術的智能花燈設計通過使用各類傳感器將花燈的使用變得更加安全且方便，文介紹了物聯網技術在花燈上的創新性使用，通過光敏傳感器、熱敏傳感器等物聯網技術讓原有花燈不僅只是用于裝飾，更富實用性，從而更好的傳承中華傳統文化，拓展物聯網技術的使用范圍。

關鍵詞：物聯網技術;傳感器;智能花燈

一、引言

花燈是起源于中國的一種傳統民間工藝品隨著我國對傳統文化傳承及創新的愈加重視，以及現代科技高速發展的趨勢，傳統文化的創新成為未來發展趨勢?；糇鳛橹腥A傳統文化之一，其主要使用功能仍停滯在裝飾上面，隨著科技的進步和發展，老式花燈的實用性較弱，而智能花燈的設計將會顛覆使用者在花燈上的看法，使其充滿實用性，本文將用現在科技代入傳統文化中，讓傳統和科技進行碰撞，賦予文化新的意義。

目前花燈可改進的地方有很多，本文將從節能、安全、高效等方面來設計，對比以往花燈實用性更強，以往花燈的創造主要在“花”上，本設計主要創新在“燈”上，改變“燈”在花燈中只用于照明的傳統意義，使其多樣化，更有力的傳承和創新中華傳統文化，在生活和文化傳承上保持有力的實用性和更先進的科技感，滿足科技改變生活的時代號角。

二、硬件要求

花燈的主要設計在“燈”中，硬件設計是“燈”的基礎要求，在燈源的選擇上，將選用多個發光二極管組成，led小燈泡具有節能、環保、壽命長的、可操控性強、體積小等特點，led在我國得到廣泛使用，取材購買簡單，在不同的需要下也有組合成不同的類型可供選擇，智能花燈的設計中“燈”必不可少，且需要多種組合、樣式發生不同的效果才有更好的觀賞性。硬件設計要求有主控中心模塊、傳感器模塊及燈光控制模塊，主控開關負責主控中心電路，傳感器作為物聯網技術中的重要感知層，在本設計中發揮中心重要作用，主要使用光敏傳感器、溫度傳感器、火焰傳感器從而達到多功能的使用，燈光控制模塊可以控制花燈中主燈及輔助渲染燈光的控制，如下系統硬件設計圖所示。

在輔助渲染燈光的選材上采用led呼吸燈，其優點在于便于使用，市面上有已經成型的、可直接使用的led呼吸燈，同led小燈泡一樣的使具有節能、環保、壽命長的、可操控性強、體積小等特點，燈光的效果好的同時由于像呼吸一樣，具有很強的科技感，意義上更加深刻了傳統文化與現代科技的融合。

三、傳感器使用部分

傳感器的使用及選擇是本設計的重點，從誕生之初，廣泛運用于各種物品之中，增強其實用性，傳感器從作用及適配性上都需要做充分的考量，在系統硬件設計中的傳感器模塊大致選用三種傳感器：光敏傳感器、溫度傳感器、火焰傳感器，這三種傳感器的優勢在于價格低廉，性價比高，且在本設計中起到不可替代的作用，未來在市場上是可以持續充分使用的，光敏傳感器用來在一定的光照下控制花燈的亮度、溫度傳感器用于在溫度過高時暫停使用并斷開開關，火焰傳感器用于在產生火焰時自動切斷開關并產生聲音觸動報警，從而保證安全問題，三種傳感器的工作原理皆是在感受到不同情況下發出不同指令。

3.1溫度傳感器

使用溫度傳感器可以在傳感器感受溫度時發出信號從而達到暫停使用的效果，與下文所提到的火焰傳感器不同的時溫度傳感器在感受溫度時并不一定會存在燒斷電路從而短路的危險，只是在溫度達到安全線后將可以會存在危險時發出信號從而防范于未然，也可以達到保護燈泡，使其使用壽命更久的一種方式，既保證了安全，又增加使用壽命。

3.2光敏傳感器

使用光敏傳感器可以在傳感器感受光照亮度不同時發出信號，改變花燈的亮度及開關等功能，光敏傳感器的種類繁多，可根據實際使用及預期效果的不同選擇不同類型的光敏傳感器，使用原理是根據不同強弱的光信號發出不同的信號，達到不同的效果，在本實驗中，光敏傳感器的主要作用使根據時刻的不同發出不同的光照強度，在白天是光照亮度極高，若花燈需要在白天使用時，可以像手機屏幕一樣，自行提高亮度，從而達到清晰的效果，相反之，在晚上光照度低的情況下，光敏傳感器接收到弱的光信號，發出指令降低花燈亮度至足夠使用的標準，所以使用光敏傳感器一方面可以物盡其用，一方面可以節省能源。

3.3火焰傳感器

火焰傳感器用過紅外線的方式對火焰的存在等情況極為敏感，現多用于搜尋火焰及火焰報警中，可以探索到火焰的存在，近年來由于燈產品在使用時間過久或電源不穩定的情況下產生火源發生火災的現象屢見不鮮，為了避免此類現象的發生，從而保證安全的前體下，在本設計中，火焰傳感器是用來探尋火焰，感受到火焰是進行斷電，防止由于燃燒導致的電路短路等危險情況，在切斷開關時同時出發報警裝置進行警示提醒，可以大大的保證了電路的安全性的同時，確保無人員的意外。

四、系統主要功能實現

主要實現的功能將從從移動端控制花燈從而進行遠程操作、從硬件方面對花燈設置自動開關、感知外界環境改變亮度、安全性及語音指令幾個方面進行研究，系統流程圖如圖1所示

（1）遠程操作：花燈直接連接在手機端，通過手機端設計定時開關時間、間接休息時間、開關順序等，通過手機進行控制改變花燈中“燈”的顏色、亮度、圖案、順序、變形燈功能，在手機端話可以設計提示功能，當出現險情，例如溫度過高，出現煙霧等情況，同時報警提示到手機端便于及時發現處理險情，在手機端自檢電路，觀察電壓等情況，保證安全的情況下，發揮更大作用。

（2）設置自動開關：可以根據實際需要，根據不同季節日出日落時間設置自動開關，當白天不需要花燈亮起時自動關閉，夜晚需要時自動打開，以及設置定時功能，每天的某個時間自動打開，某個時間自動關閉等。

（3）感知外界環境改變亮度：可以根據實際需要，若花燈起到裝飾作用，無論白天夜晚都需要打開時，當感知外界光照亮度強時，花燈提高亮度，當感知外界光照亮度弱時，花燈減低亮度。

（4）安全性：當感知花燈所處環境溫度過高時，由于可能只是使用時間過長，電壓不穩定等情況，不一定會出現險情，為了避免引起不必要的恐慌，花燈將進行聲音提示，當出現煙霧時，證明此時已經出現險情，將自動切開電源并發出警報，此功能是根據情況的不同性發出不同指令及報警。

（5）語音指令：通過特定指令喚醒設備，在設備喚醒后發出新的指令從而控制花燈，語音指令可控制開關、亮度、花燈的主燈及背景輔助渲染燈光的顏色、定時開關選項等功能。

五、總結

此設計旨在傳承和發揚中華傳統文化的花燈文化，通過創造性的改變花燈中的“燈”從而使花燈的實用性更強，尤其是在當下科技飛速發展的社會，智能改變生活，從生活中的衣食住行中可以簡單地看出，在傳承傳統文化的同時，人們也在積極的賦予傳統文化更高的價值。對于花燈的設計，本文從燈的選材、傳感器的使用及功能的實現幾個大部分設計花燈，初步建立了雛形，但是在系統的實現上還存在不足，比如在手機端如何更加便捷的建立信號，將其他同樣有意義的傳感器設計在本文中，花燈中背景燈光的功能設計和合理的布局等。傳統文化與現在科技的代入使此設計擁有更加強的文化價值。

致謝

本片設計的順利完成要感謝我的指導教師張志勇老師，在選題及內容都給予了我重要的指點，還要感謝學校為我提供了良好的學習環境，我的家人和同學們對我的支持和關照，感謝老師和學校的傳道授業解惑，讓我可以深入入的了解和學習專業文化知識，感謝家人和同學們對我生活和學習上的幫助，感激之情無以言表，我將用更加嚴謹和樂觀的態度面對未來的學習和生活，從而更好地為社會、民族貢獻微薄但且厚重的一份力量，不辜負我的老師、家人、同學們的支持與幫助。