基于物联网技术的智能花灯设计

吴悦铭 张志勇

摘    要：基于物联网技术的智能花灯设计通过使用各类传感器将花灯的使用变得更加安全且方便，文介绍了物联网技术在花灯上的创新性使用，通过光敏传感器、热敏传感器等物联网技术让原有花灯不仅只是用于装饰，更富实用性，从而更好的传承中华传统文化，拓展物联网技术的使用范围。

关键词：物联网技术;传感器;智能花灯

一、引言

花灯是起源于中国的一种传统民间工艺品随着我国对传统文化传承及创新的愈加重视，以及现代科技高速发展的趋势，传统文化的创新成为未来发展趋势。花灯作为中华传统文化之一，其主要使用功能仍停滞在装饰上面，随着科技的进步和发展，老式花灯的实用性较弱，而智能花灯的设计将会颠覆使用者在花灯上的看法，使其充满实用性，本文将用现在科技代入传统文化中，让传统和科技进行碰撞，赋予文化新的意义。

目前花灯可改进的地方有很多，本文将从节能、安全、高效等方面来设计，对比以往花灯实用性更强，以往花灯的创造主要在“花”上，本设计主要创新在“灯”上，改变“灯”在花灯中只用于照明的传统意义，使其多样化，更有力的传承和创新中华传统文化，在生活和文化传承上保持有力的实用性和更先进的科技感，满足科技改变生活的时代号角。

二、硬件要求

花灯的主要设计在“灯”中，硬件设计是“灯”的基础要求，在灯源的选择上，将选用多个发光二极管组成，led小灯泡具有节能、环保、寿命长的、可操控性强、体积小等特点，led在我国得到广泛使用，取材购买简单，在不同的需要下也有组合成不同的类型可供选择，智能花灯的设计中“灯”必不可少，且需要多种组合、样式发生不同的效果才有更好的观赏性。硬件设计要求有主控中心模块、传感器模块及灯光控制模块，主控开关负责主控中心电路，传感器作为物联网技术中的重要感知层，在本设计中发挥中心重要作用，主要使用光敏传感器、温度传感器、火焰传感器从而达到多功能的使用，灯光控制模块可以控制花灯中主灯及辅助渲染灯光的控制，如下系统硬件设计图所示。

在辅助渲染灯光的选材上采用led呼吸灯，其优点在于便于使用，市面上有已经成型的、可直接使用的led呼吸灯，同led小灯泡一样的使具有节能、环保、寿命长的、可操控性强、体积小等特点，灯光的效果好的同时由于像呼吸一样，具有很强的科技感，意义上更加深刻了传统文化与现代科技的融合。

三、传感器使用部分

传感器的使用及选择是本设计的重点，从诞生之初，广泛运用于各种物品之中，增强其实用性，传感器从作用及适配性上都需要做充分的考量，在系统硬件设计中的传感器模块大致选用三种传感器：光敏传感器、温度传感器、火焰传感器，这三种传感器的优势在于价格低廉，性价比高，且在本设计中起到不可替代的作用，未来在市场上是可以持续充分使用的，光敏传感器用来在一定的光照下控制花灯的亮度、温度传感器用于在温度过高时暂停使用并断开开关，火焰传感器用于在产生火焰时自动切断开关并产生声音触动报警，从而保证安全问题，三种传感器的工作原理皆是在感受到不同情况下发出不同指令。

3.1温度传感器

使用温度传感器可以在传感器感受温度时发出信号從而达到暂停使用的效果，与下文所提到的火焰传感器不同的时温度传感器在感受温度时并不一定会存在烧断电路从而短路的危险，只是在温度达到安全线后将可以会存在危险时发出信号从而防范于未然，也可以达到保护灯泡，使其使用寿命更久的一种方式，既保证了安全，又增加使用寿命。

3.2光敏传感器

使用光敏传感器可以在传感器感受光照亮度不同时发出信号，改变花灯的亮度及开关等功能，光敏传感器的种类繁多，可根据实际使用及预期效果的不同选择不同类型的光敏传感器，使用原理是根据不同强弱的光信号发出不同的信号，达到不同的效果，在本实验中，光敏传感器的主要作用使根据时刻的不同发出不同的光照强度，在白天是光照亮度极高，若花灯需要在白天使用时，可以像手机屏幕一样，自行提高亮度，从而达到清晰的效果，相反之，在晚上光照度低的情况下，光敏传感器接收到弱的光信号，发出指令降低花灯亮度至足够使用的标准，所以使用光敏传感器一方面可以物尽其用，一方面可以节省能源。

3.3火焰传感器

火焰传感器用过红外线的方式对火焰的存在等情况极为敏感，现多用于搜寻火焰及火焰报警中，可以探索到火焰的存在，近年来由于灯产品在使用时间过久或电源不稳定的情况下产生火源发生火灾的现象屡见不鲜，为了避免此类现象的发生，从而保证安全的前体下，在本设计中，火焰传感器是用来探寻火焰，感受到火焰是进行断电，防止由于燃烧导致的电路短路等危险情况，在切断开关时同时出发报警装置进行警示提醒，可以大大的保证了电路的安全性的同时，确保无人员的意外。

四、系统主要功能实现

主要实现的功能将从从移动端控制花灯从而进行远程操作、从硬件方面对花灯设置自动开关、感知外界环境改变亮度、安全性及语音指令几个方面进行研究，系统流程图如图1所示

（1）远程操作：花灯直接连接在手机端，通过手机端设计定时开关时间、间接休息时间、开关顺序等，通过手机进行控制改变花灯中“灯”的颜色、亮度、图案、顺序、变形灯功能，在手机端话可以设计提示功能，当出现险情，例如温度过高，出现烟雾等情况，同时报警提示到手机端便于及时发现处理险情，在手机端自检电路，观察电压等情况，保证安全的情况下，发挥更大作用。

（2）设置自动开关：可以根据实际需要，根据不同季节日出日落时间设置自动开关，当白天不需要花灯亮起时自动关闭，夜晚需要时自动打开，以及设置定时功能，每天的某个时间自动打开，某个时间自动关闭等。

（3）感知外界环境改变亮度：可以根据实际需要，若花灯起到装饰作用，无论白天夜晚都需要打开时，当感知外界光照亮度强时，花灯提高亮度，当感知外界光照亮度弱时，花灯减低亮度。

（4）安全性：当感知花灯所处环境温度过高时，由于可能只是使用时间过长，电压不稳定等情况，不一定会出现险情，为了避免引起不必要的恐慌，花灯将进行声音提示，当出现烟雾时，证明此时已经出现险情，将自动切开电源并发出警报，此功能是根据情况的不同性发出不同指令及报警。

（5）语音指令：通过特定指令唤醒设备，在设备唤醒后发出新的指令从而控制花灯，语音指令可控制开关、亮度、花灯的主灯及背景辅助渲染灯光的颜色、定时开关选项等功能。

五、总结

此设计旨在传承和发扬中华传统文化的花灯文化，通过创造性的改变花灯中的“灯”从而使花灯的实用性更强，尤其是在当下科技飞速发展的社会，智能改变生活，从生活中的衣食住行中可以简单地看出，在传承传统文化的同时，人们也在积极的赋予传统文化更高的价值。对于花灯的设计，本文从灯的选材、传感器的使用及功能的实现几个大部分设计花灯，初步建立了雏形，但是在系统的实现上还存在不足，比如在手机端如何更加便捷的建立信号，将其他同样有意义的传感器设计在本文中，花灯中背景灯光的功能设计和合理的布局等。传统文化与现在科技的代入使此设计拥有更加强的文化价值。

致谢

本片设计的顺利完成要感谢我的指导教师张志勇老师，在选题及内容都给予了我重要的指点，还要感谢学校为我提供了良好的学习环境，我的家人和同学们对我的支持和关照，感谢老师和学校的传道授业解惑，让我可以深入入的了解和学习专业文化知识，感谢家人和同学们对我生活和学习上的帮助，感激之情无以言表，我将用更加严谨和乐观的态度面对未来的学习和生活，从而更好地为社会、民族贡献微薄但且厚重的一份力量，不辜负我的老师、家人、同学们的支持与帮助。