船舶照明系统作为船舶电力系统的重要组成部分，其能耗占船舶总能耗的比重较大。传统的船舶船舱灯具控制方式主要依靠人工操作，存在照明不均匀、能源浪费等问题，难以满足现代船舶节能环保的要求。随着物联网技术的不断发展和成熟，将其应用于船舶照明控制领域，可以实现船舱灯具的智能化管理，提高船舶照明的节能效果和舒适性。本文针对传统船舶船舱灯具控制方式的不足，设计了一种基于物联网技术的船舶船舱灯具智能控制系统，旨在优化船舶照明控制策略，为船舶照明的节能和舒适性提升提供新的解决方案。

1基于物联网技术的船舶船舱灯具智能控制系统设计

1.1系统架构设计

本文提出的基于物联网技术的船舶船舱灯具智能控制系统采用了分层架构设计，主要由感知层、网络层和应用层三部分组成。感知层由部署在船舱内的各类传感器节点组成，包括光照度传感器、人体红外传感器和温湿度传感器等，用于实时采集船舱环境参数和人员活动信息。网络层采用ZigBee无线通信技术，将感知层采集的数据传输至控制中心，同时接收控制中心下发的控制指令，实现感知层与应用层之间的双向通信。应用层包括数据处理模块、智能决策模块和灯具控制模块，分别负责对采集的数据进行预处理和分析、根据设定的控制策略生成灯具控制指令，以及将控制指令下发至灯具控制节点，实现对船舱灯具的智能调节。系统架构的合理设计是实现船舱灯具智能控制的基础，通过分层设计和模块化开发，提高了系统的可扩展性和维护性，为后续功能的实现奠定了基础^[1]。

1.2无线传感器网络设计

在船舶船舱灯具智能控制系统中，无线传感器网络扮演着重要的角色。本文选择ZigBee作为无线通信技术，构建船舱内的无线传感器网络。ZigBee具有低功耗、低成本、组网灵活等优点，特别适用于船舶这种相对封闭的环境。无线传感器网络采用星型拓扑结构，由一个协调器节点和多个传感器节点组成。协调器节点负责网络的组建、维护和数据汇聚，同时与上位机进行通信，传感器节点负责数据的采集和传输。为了提高网络的可靠性和鲁棒性，在网络设计时采用了多跳路由技术，通过在传感器节点之间建立冗余链路，减少了单点故障对网络性能的影响^[2]。

1.3智能控制算法设计

智能控制算法是实现船舱灯具自适应调节的核心，直接决定了系统的控制性能和节能效果。本文设计了一种基于模糊控制和反馈调节相结合的智能控制算法。首先，根据船舱内的光照度、人员活动状态和舒适度要求，建立了船舱照明的模糊控制规则库，通过模糊推理得到灯具的初始控制量。然后，引入反馈调节机制，根据实时采集的环境参数和人员反馈，对控制量进行动态调整，使船舱照明始终维持在最佳状态。为了降低计算复杂度，提高控制响应速度，还设计了分布式控制策略，将控制任务分配给各个灯具控制节点，在本地完成控制决策和执行，同时通过控制中心进行全局协调和优化，实现了集中控制和分布式执行的有机结合^[3]。此外，考虑到船舶航行过程中环境的多变性，还设计了自学习机制，通过不断积累控制经验，优化控制规则库，使控制算法能够适应不同的环境条件和控制需求。

2基于物联网技术的船舶船舱灯具智能控制系统实现

2.1硬件平台搭建

基于物联网技术的船舶船舱灯具智能控制系统的硬件平台搭建是系统实现的基础。硬件平台主要包括传感器节点、无线通信模块、灯具控制节点和中央控制单元等部分。传感器节点采用低功耗、高精度的数字传感器，如光照度传感器、人体红外传感器和温湿度传感器等，通过RS-485或I2C等通信接口与无线通信模块连接，实现数据的采集和传输。无线通信模块选用ZigBee模块，工作在2.4GHz频段，支持自组网和多跳路由，可以方便地构建星型网络拓扑，实现传感器节点与控制中心之间的可靠通信。灯具控制节点采用PWM调光控制芯片，通过改变PWM波的占空比，实现对LED灯具亮度和色温的精确控制。同时，灯具控制节点还集成了无线通信模块，可以接收控制中心下发的控制指令，并将执行结果反馈给控制中心。中央控制单元采用嵌入式微控制器作为核心处理器，配备了TouchLCD显示屏、键盘和通信接口等外围设备，用于实现数据处理、控制决策和人机交互等功能。合理的硬件平台搭建可以提高系统的稳定性、可靠性和可扩展性，为软件系统的开发和运行提供了坚实的基础。

2.2软件系统开发

软件系统是实现船舶船舱灯具智能控制的核心，其开发质量直接决定了系统的性能和功能。本文采用模块化设计思想，将软件系统划分为数据采集模块、数据处理模块、智能决策模块、灯具控制模块和人机交互模块等几个功能模块。数据采集模块负责对传感器节点采集的数据进行解析和存储，通过配置文件管理传感器节点的类型、数量和采样频率等参数。数据处理模块对采集的数据进行滤波、融合和特征提取，为智能决策模块提供可靠的输入。智能决策模块是软件系统的核心，基于模糊控制和反馈调节算法，根据设定的控制策略和目标，生成灯具控制指令。灯具控制模块接收智能决策模块的控制指令，通过PWM调光控制芯片实现对灯具的亮度和色温调节，并将执行结果反馈给数据处理模块。人机交互模块提供了友好的图形化用户界面，用户可以通过TouchLCD显示屏和键盘设置控制参数、查询系统状态和历史数据等。软件系统采用C/C++语言编写，基于μC/OS-III实时操作系统，保证了系统的实时性和可靠性。通过模块化设计和标准化开发，提高了软件系统的可维护性和可移植性，为后续的功能扩展和算法优化提供了便利。

2.3系统测试与验证

系统测试与验证是保证船舶船舱灯具智能控制系统正常运行和达到预期性能的重要环节。本文采用了全面的测试策略，对系统的功能、性能和稳定性进行了全方位的测试与验证。在功能测试方面，通过设计不同的测试场景和测试用例，对数据采集、智能控制、灯具调节等各项功能进行了逐一验证，确保系统能够正确地执行各项控制任务。在性能测试方面，重点测试了系统的响应时间、控制精度和节能效果等指标，通过与传统控制方式的对比，证明了系统在响应速度、控制精度和节能效果方面的优势。在稳定性测试方面，通过长时间的连续运行测试，验证了系统在恶劣环境下的可靠性和稳定性，同时通过故障注入测试，考察了系统的容错能力和故障恢复能力。此外，还进行了实船测试，在实际船舶环境下对系统进行了全面的验证，获得了船员的积极反馈和肯定评价。综合测试结果表明，该系统能够满足船舶船舱灯具智能控制的实际需求，具有良好的应用前景。系统测试与验证工作的完成，为系统的实际部署和推广应用奠定了坚实的基础。

结束语：本文提出了一种基于物联网技术的船舶船舱灯具智能控制系统，通过合理的系统设计和实现，实现了船舱灯具的自适应调节和智能控制，有效提高了船舶照明的节能效果和舒适性。该系统为船舶照明控制领域的智能化发展提供了新的思路和方法，具有广阔的应用前景和推广价值，值得在实际船舶中进行推广和应用。

参考文献：

[1]赵晓明.海上平台和船舶中LED照明的应用优势及设计策略[J].光源与照明,2023,(08):48-50.

[2]张旺东.船舶电气设备安装质量控制分析[J].船舶物资与市场,2023,31(07):89-94.

[3]车秀焕,欧日旺.船舶外围设备绝缘提升的研究[J].中国修船,2023,36(02):19-22.