具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1，图1示出了可以应用本申请的基于ZigBee的灯光控制方法的示例性系统架构，系统架构可以包括智能家居设备、网关、云端及终端设备。应当理解，图1中终端设备、网关、智能家居设备的数目仅仅是示意性的；根据实际需要，可以选择任意数目的终端设备、网关及智能家居设备。

智能家居设备可以包括灯具、烟雾浓度传感器、空气净化器、影音播放器等产品。

终端设备可以是硬件，也可以是软件。当终端设备为硬件时，可以是具有通信功能的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板及笔记本电脑。当终端设备为软件时，可以安装在上述所列举的电子设备中。

网关用于实现信息采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能，网关可以由终端设备或遥控设备进行控制，也可以使用人机交互（语音设别，手势动作识别、图像识别）的方式直接由使用者进行控制。

终端设备、网关及智能家居设备通过网络进行通信，此处的通信可以是终端设备与网关进行通信，再由网关与智能家居设备相通信，也可以是终端设备直接与智能家居设备通信，还可以是终端设备与网关通过云端相互通信。网络可以是各种提供通信链路的介质，网络可以包括蓝牙、WIFI、蜂窝网络、ZigBee、以太网等。

ZigBee由于具有低功耗、设备成本低等优点广泛应用于智能家居中。ZCL是ZigBee协议中重要的部分。相关技术的一种智能家居应用场景，灯具的控制器与网关通过ZigBee网络进行通信，在播放音频时，提取音频的频率，音频的频率通过ZCL层发送至灯具的控制器，控制器控制灯具跟随音频的频率产生亮度变化。但是，相关技术智能家居应用场景中灯具跟随音频的频率产生亮度变化时，容易发生网络堵塞的问题。

为了减少网络堵塞的可能性，本申请实施例公开一种基于ZigBee的灯光控制方法。

参照图2，作为一种基于ZigBee的灯光控制方法的一种实施方式，一种基于ZigBee的灯光控制方法包括以下步骤：

步骤S101、在播放音频的状态下，向灯具的控制器发送工作模式指令，工作模式指令用于控制相应的灯具进入与工作模式指令相匹配的工作模式。

具体的，音频可以由终端设备进行播放，也可以由网关进行播放，也可以由智能家居中的影音设备进行播放。音频可以从云端下载，也可以直接读取本地存储器得到。当音频由终端设备播放或由影音设备播放时，可以将音频发送至网关。在播放音频的状态下，网关以ZCL命令的形式发送工作模式指令至灯具的控制器，灯具的控制器控制相应的灯具进入与工作模式指令相匹配的工作模式。可以由终端设备或者遥控设备向网关发送相应的指令后再由网关向灯具的控制器发送工作模式指令；也可以是使用者通过人机交互的方式向网关发送相应的指令后再由网关向灯具的控制器发送工作模式指令。

步骤S102、在第一预设时长内，按照第二预设时长作为计算时长，每读取一段第二预设时长的音频，将音频转化为音频频域信号。

具体的，音频可以由终端设备进行读取，也可以由网关进行读取。由于超过60fps时人眼不便看出灯光闪烁，第二预设时长可以是16.67ms，也可以是其它时长，只需保证人眼能够观察灯具的闪烁且不感觉明显卡顿即可。可以通过DFT（离散傅里叶变换）或者FFT（快速傅立叶变换）等方法对读取的音频进行处理得到音频频域信号。

步骤S103、根据得到的音频频域信号，计算得到一个频率特征值。

具体的，获取音频频域信号后，可以对音频频域信号进行一定的处理，例如除去音频频域信号的频率最大和最小的部分，再对剩余的音频频域信号的频率进行相加求平均值得到频率特征值；也可以先保留预设频率段的音频频域信号，预设频率段可以是100HZ-15000HZ，再对保留的音频频域信号进行相加求平均值得到频率特征值；也可以采用保留的音频频域信号的中位数或者众数作为频率特征值，当然也可以通过其他数据误差处理方法及数据处理方法得到频率特征值。

步骤S104、采集第一预设时长的频率特征值，并将采集的频率特征值发送至数组列表。

具体的，第一预设时长大于第二预设时长，第一预设时长可以是1S，可以是其它；通过改变第一预设时长能够改变采集的频率特征值的数量，数组列表按照采集的顺序对频率特征值进行保存。

步骤S105、将数组列表中的数据通过MAC层广播至灯具的控制器，使得灯具依据频率特征值产生亮度变化。

具体的，数组列表中的数据可以由终端设备直接发送至网关再由网关通过MAC层广播至灯具的控制器；可以是终端设备将处理得到的数据发送至云端再由云端发送至网关，网关将数据发送至灯具的控制器；也可以由网关将自身处理得到的数组列表中的数据通过MAC层广播至灯具的控制器，控制器控制灯具依据频率特征值产生亮度变化。

每一数据帧由帧头、负载和帧尾三部分组成。过ZCL层收发数据时，每一数据帧中帧头占用了48字节，网关与灯具通过ZCL层发送数据时，帧头在整个数据帧中的占比高。

如果通过MAC层进行数据的收发，每一数据帧的帧头只占用10字节，从而每一数据帧中负载的占比提高。相较于通过ZCL层收发数据，通过MAC层收发数据，每一数据帧中负载可以占据更多字节，对于发送信息量相同的数据，需要收发的数据帧的数目减少，在相同时间内，发送数据帧的频率降低，从而减少了发送的数据帧与其它智能设备发送的数据帧冲突或碰撞的可能性。IEEE 802.15.4协议的物理层在碰撞避免机制中提供CCA（ClearChannel Assessment，空闲信道评估）的能力，即如果发现有数据在发送，则随机避让一段时间后再次重试发送新的数据；ZigBee基于IEEE 802.15.4协议，ZigBee同样具体CCA能力，如果网关通过ZigBee向灯具的控制器发送数据的频率过高容易导致其它智能家居设备长时间无法发送数据。在本申请中，减少了发送的数据帧与其它智能设备发送的数据帧冲突或碰撞的可能性，进而在灯具跟随音频的频率产生亮度变化时，其它智能家居设备能够正常收发数据。

Zigbee联盟设定了NWK Broadcast Delivery Time,用来限定一个数据帧最大有效时间，在最大有效时间内,会将这个数据帧放置于table中。连续发送数据的时候，当table就存满，新的数据帧就不能发送，必须等待原先的数据过期后才有新的数据能发出。因此，ZigBee会限制广播的次数，例如限制广播的次数为9S内最多8次。通过MAC层将数据帧广播至灯具的控制器时，数据不经由网络层（NWK）和应用层（APL），不受NWK BroadcastDelivery Time的限制，从而不会受到广播限制。

同时，Zigbee协议栈规定广播数据不适于连续发送。广播数据发出后，其余有广播能力的节点在收到数据后会转发这个数据，如此一层层往后传播以保证整个网络都能收到这个数据。同时，任何一个节点在发送或转发这个数据的时候会监听自己的临近的节点有没有进行转发，如有没进行转发的，说明临近的节点可能没有收到这种数据，会将该数据进行重发。因此，通过ZCL层将数据帧广播至灯具的控制器时，该数据帧会进行等待应答和重发，从而加剧了网络的数据量，容易导致网络因为数据量太大而瘫痪，从而导致其他智能家居设备无法使用。通过MAC层将数据帧广播至灯具的控制器时，该数据帧不会进行等待应答和重发，减少网络的数据量。

作为一种基于ZigBee的灯光控制方法的另一种实施方式，一种基于ZigBee的灯光控制方法还包括：

步骤S106、将数组列表中的数据进行差异性压缩得到压缩数据，压缩数据中包括频率特征值。

参照图3，差异性压缩包括以下步骤：

S1061、接收频率特征值，由频率特征值得到相应的音频幅值，由音频幅值得到亮度幅值，将亮度幅值进行取整处理得到取整幅值；

S1062、将第一刻获取的取整幅值作为判断值；

S1063、判断下一刻获取的取整幅值与判断值的差值是否位于预设差值范围内，如果是，进入S1064；如果否，进入S1065-1和S1065-2；

S1064、判定下一刻的取整幅值与判断值为连续亮度值，进入S1063；

S1065-1、将下一刻获取的取整幅值作为判断值，进入S1063；

S1065-2、输出连续亮度值的总次数和幅值，并将总次数与幅值进行排列得到特征数值；以及，

S1066、将特征数值转换为十六进制数据并输出。

下面进行举例说明。

表1 由频率特征值得到取整幅值的示意表

参照表1，得到频率特征值2980HZ后，由频率特征值得到音频幅值，音频幅值的计算公式可以为:音频幅值=频率特征值/(15000-100),其中15000与100对应于步骤S104中的预设频率段（100HZ-15000HZ），得到音频幅值20，在其它实施例中，可以通过HSV颜色空间模型和/或H步骤SL颜色空间模型得到音频幅值。再由音频幅值得到亮度幅值，亮度幅值的计算公式可以为：亮度幅值=音频幅值*(63/100),得到亮度幅值12.6，由于1个字节=8比特，将字节的后6位用于表征亮度，从而表征亮度的数值的最大值为63。

再由亮度幅值进行取整处理得到取整幅值，在本实施例中，取整处理采用向上取整的方式，从而得到取整幅值13，在其它实施例中，取整处理也可以是向下取整的方式。此后接收下一刻发送的频率特征值3427HZ，从而得到下一刻的取整幅值14。在本实施例中，预设差值为±3，判断值13与下一刻的取整幅值14的差值位于预设差值范围内，从而判断下一刻的取整幅值14与判断值13为连续连读值，从而继续执行步骤S1063。当接收的下一刻的频率特征值为4470HZ时，得到的取整幅值为19，取整幅值19与判断值13的差值未位于预设差值的范围内，此刻输出连续亮度值的总次数和幅值，在本申请中幅值采用判断值，将总次数与幅值进行排列得到特征数值从而得到数据313，其中第一个3代表出现了4次，13代表幅值，再将313转换为十六进制数据0xCD，并将0xCD进行输出。

此后将取整幅值19作为判断值，继续执行步骤S1063从而得到十六进制数据0x13及0x73,通过差异性压缩可以将原来7个字节的数据压缩为3个字节的数据，从而能够减少数据量，提高数据传输及处理效率。

作为一种基于ZigBee的灯光控制方法的另一种实施方式，一种基于ZigBee的灯光控制方法还包括：

读取的音频为延时后的音频。

具体的，由于通过ZigBee进行网关与灯具的控制器的通信时存在一定的延迟，网关或者终端设备或者影音设备播放音频时，网关通过另一线程读取延时后的音频，延时的时长可以为1S。例如，音频播放至00：35，读取的音频为00:36的音频，再通过音频得到包含频率特征值的数据，当这些数据通过ZigBee发送至灯具的控制器时，延时的1S用于抵消网络延时的1S,从而使得灯具亮度变化与音频频率变化更加实时。

作为一种基于ZigBee的灯光控制方法的另一种实施方式，工作模式指令包括频谱广播模式指令，频谱广播模式指令用于控制频谱广播模式内全部的灯具跟随频率特征值产生亮度变化。

下面结合具体场景对上述方法进行进一步描述：

频谱广播模式即控制该模式下的所有灯具均跟随音频的频率产生亮度变化。以由网关播放音频为例，正常情况下，灯具可用于普通家庭照明。当网关执行频谱广播模式时，网关下发ZCL命令通知情景内的灯具进入频谱广播模式。网关播放音频时，音频按照正常的速率播放，与此同时网关通过另外一个线程每16.67ms读取延时1S之后的音频，读取出音频后通过FFT计算出音频的频域信号，将频域信号中100HZ - 15000HZ的幅值进行相加求平均值得到频率特征值，将得到的频率特征值存到数组列表中，当数组列表采集满1S的数据后，将一秒中的数据进行差异性压缩，得到小于50 Byte的数据，随后将该数据通过MAC层广播发送到灯具的控制器，模式内的灯具跟随音频的频率产生亮度变化。

作为一种基于ZigBee的灯光控制方法的另一种实施方式，工作模式指令包括中高低频谱工作模式指令，中高低频谱模式用于设置工作在第一频率段、第二频率段及第三频率段的灯具；中高低频谱工作模式指令用于在灯具的控制器接收数组列表中的数据的状态下，判断频率特征值所处频率段并控制工作在相应频率段的灯具跟随频率特征值产生亮度变化。

下面结合具体场景对上述方法进行进一步描述：

当网关执行影院模式情景时，网关下发ZCL命令通知情景内的灯具中高低频谱模式。在中高低频谱模式中，可以设置灯具在那个频率段进行工作，可以设置第一频率段为100HZ-5000HZ,第二频率段为5000HZ-10000HZ，第三频率段为10000HZ-15000HZ，例如总共30个灯具，可以设置10个灯具工作在第一频率段,10个灯具工作在第二频率段，10个灯具工作在第三频率段。以由网关播放音频为例，网关播放音频时，网关播放音频时，音频按照正常的速率播放，与此同时网关通过另外一个线程每16.67ms读取延时1S之后的音频，读取出音频后通过FFT计算出音频的频域信号，将频域信号中100HZ - 15000HZ的幅值进行相加求平均值得到频率特征值，将得到的频率特征值存到数组列表中，当数组列表采集满1S的数据后，将一秒中的数据进行差异性压缩，得到小于50 Byte的数据，随后将该数据通过MAC层广播发送到模式内的灯具。灯具的控制器接收数据后判断数据属于哪个频段，若接收的数据位于自身工作的频段则根据接收的数据产生亮度变化，即 30个灯具中每刻仅10个灯具发亮。

参照图4，基于上述的灯光控制方法，本申请该公开了一种灯光控制系统，包括：

模式发送模块201，用于向灯具发送工作模式指令；

数据处理模块202，基于播放的音频得到若干频率特征值；

数据采集模块203，采集第一预设时长的频率特征值，并将采集的频率特征值发送至数组列表；以及，

数据发送模块204，将数组列表中的数据通过MAC层至灯具的控制器，使得灯具依据频率特征值产生亮度变化。

本申请还提供了一种智能家居系统，包括上述灯光控制系统及灯具，灯具能够接收包含特征频率的数据并依据频率特征值产生亮度变化。

本申请实施例还公开一种计算机设备。

具体来说，该设备包括存储器和处理器，存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述任意一种基于ZigBee的灯光控制方法的计算机程序。

本申请实施例还公开一种计算机可读存储介质。

具体来说，该计算机可读存储介质，其存储有能够被处理器加载并执行如上述任意一种基于ZigBee的灯光控制方法的计算机程序，该计算机可读存储介质例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、随机存取存储器（RandomAccessMemory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。。