CN102395229A - 一种主要应用于地下停车场的led智能照明节电控制*** - Google Patents

一种主要应用于地下停车场的led智能照明节电控制*** Download PDF

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Abstract

本发明主要应用于地下停车场的LED智能照明节电控制，也可用于大型商场、写字楼等场合的智能照明工程。本发明涉及ZigBee无线网络技术、智能传感器技术、单片机智能控制及LED调光控制技术，主要解决了利用直流供电线路传送调光控制信号，实现了LED照明的群组网络控制管理，以及信号感应触发设备对某区域或某只灯的动态触发控制。控制中心可随时设置各区域各群组需要的静止状态亮度，灵活方便，既满足了使用要求，又最大限度地达到了节电目的。本发明实用性强，应用成本低，工程实施简单，节能效果显著，具有极大的推广应用价值。

Description

一种主要应用于地下停车场的LED智能照明节电控制***
技术领域
本发明涉及LED智能照明节电控制***，属于自动化控制技术领域。
技术背景
当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。
随着我国城市化进程的不断推进，以及汽车保有量的迅猛增加，地下停车场的数目在每个城市都是一个庞大的数量，而且也会越来越多。如此庞大数量的地下停车场，而且都是24小时不间断的照明，其耗电量肯定是十分惊人的。根据地下停车场的照明需要及综合条件考虑，采用本发明的LED智能控制***，控制合适的亮度，可节电30％-60％。
发明内容
本发明主要针对地下停车场或其他类似的照明场合，结合其照明时间长、灯具数量多、耗电量大，同时也需要单灯控制、群组区域管理及网络集中监控管理等现实情况，充分利用计算机网络技术、ZigBee无线组网技术、电子智能控制技术、物联网智能传感技术、LED绿色照明技术等前沿技术，研制发明了这一种主要应用于地下停车场的LED智能照明节电控制***。本发明综合成本低，工程实施简单，对旧的项目改造，可直接利用原有的照明线路，在配电箱、分线处、桥接架等位置安装网络控制电源(2)，基本不用重新布线，施工成本很低，便于推广应用。
本发明所述的主要应用于地下停车场的LED智能照明节电控制***，包括有上位机(1)、网络控制电源(2)、车辆感应控制器(3)、人体感应控制器(4)、Zigbee网络(5)、PWM信号分离及LED驱动模块(6)。
上位机(1)是一台控制中心主控电脑，用于运行“地下停车场LED智能照明节电控制***”软件。该软件采用B/S架构、C#(.NET)平台开发，支持互联网远程访问控制，主要功能有：设备、灯具定位分布概览图，网络控制电源(2)的设置管理，车辆感应控制器(3)的设置管理，Zigbee网络(5)配置，LED照明灯具管理，用电量的采集监控管理，***管理，等等。
网络控制电源(2)通过Zigbee网络(5)接收上位机(1)发送的调光指令，然后生成对应占空比的PWM信号，叠加到指定的电源输出端口的电压信号上；另外，网络控制电源(2)也通过Zigbee网络(5)接收车辆感应控制器(3)发送的调光要求，在预先设定的延时时间段内，将车辆感应控制器(3)指定的某一路或某几路LED灯具调高到指定的亮度，实现车道照明的智能控制。
所述网络控制电源(2)，由输出多路负载的AC-DC恒压开关电源、生成PWM信号用的AC-DC恒压开关电源、单片机(MCU)控制电路、Zigbee无线模块、4路或多路电源输出端口电路等构成，并设定有唯一的ID标示号码。单片机(MCU)控制电路，根据每路输出电源设定的占空比参数值，生成一个固定频率(如500Hz)、电压高于负载直流输出电压6V的矩形波PWM调光控制信号，并将此矩形波PWM调光控制信号加载到该端口的直流输出电压上；由此，每路直流输出电压(如DC48V)之上，都分别叠加了一个6V相同或不同占空比的PWM矩形波调光控制信号。各路调光控制信号即通过各自的输出电源线路传递给各个LED灯具的PWM信号分离及LED驱动模块(6)。
所述网络控制电源(2)，可外接光照度传感器，按预先设定的参数条件自动调节各路LED灯具的亮度。
所述车辆感应控制器(3)，由单片机(MCU)控制电路、车辆感应监测模块、Zigbee无线模块等构成，设定有唯一的ID标示号码。车辆感应控制器(3)需通过上位机(1)设定其关联的网络控制电源(2)的ID号及输出端口号，可设定一个或多个关联的网络控制电源(2)。车辆感应控制器(3)主要用于监测车辆的出入及车道上的通行，以控制车道灯的亮度。监测到车辆通过时，车辆感应控制器(3)即通过Zigbee网络(5)，将控制信号及预先设定的参数发送给指定的网络控制电源(2)，设定的某一路或某几路LED照明灯具即可升高到指定的亮度，在延时过后或下一个监测信号出现后，又恢复到以前设定的亮度。车辆感应监测模块，可根据环境场地情况选择合适的感应方式，如地感线圈监测、超声波监测、地磁监测等。
所述人体感应控制器(4)，内置热释电红外传感器，连接在所控制的LED灯具之前的供电线路上；当感应到人体时，人体感应控制器(4)即对输入电压信号进行滤波处理，然后输出给所控的LED灯具的PWM信号分离及LED驱动模块(6)，此时LED灯具得到一个100％占空比的PWM调光信号，转到最高亮度状态；当感应不到人体时，人体感应控制器(4)对输入电压不进行任何处理，直接输出给所控的LED灯具的PWM信号分离及LED驱动模块(6)，此时LED灯具获得的是网络控制电源(2)设定占空比的PWM调光信号，又恢复到预先设定的亮度状态。
PWM信号分离及LED驱动模块(6)，对输入的电源信号做两路处理，一路通过整流滤波电路处理后，连接到LED驱动IC的直流输入端口；另一路通过比较器分离出6V的PWM矩形波调光控制信号，连接到LED驱动IC的DIM调光口。
附图说明
附图是本发明应用于地下停车场LED智能照明节电控制***结构示意图
具体实施方式
网络控制电源(2)配置为四路输出，交流220V输入，四路直流48V输出，额定输出功率为600W。四路总的最大输出功率为600W，不限制每路的最大输出功率。假如每只LED灯具的额定功率为15W，那么每个网络控制电源(2)可最多连接40只LED灯具；在总的连接数量不超过40只的前提下，各路的连接数量可根据现场实际情况随意分配。
网络控制电源(2)在出厂时已设置了一个8位数字唯一的ID标识代码，以及1-4号输出端口号。每一路静止状态亮度参数初始设置为30％，该参数可通过上位机(1)随时更改。各路的静止状态亮度参数可设置为不同的值，并保存在单片机存储区内，掉电也不会丢失。单片机读取各路的静止状态亮度参数，按照固定的500Hz频率，生成对应占空比的PWM信号，输出到各路端口，进行信号叠加处理。占空比与亮度参数的对应关系为：占空比＝1-亮度参数。
LED灯具并联连接到每一路输出线路上，车道灯与车位灯通常分组管理。需要人体感应控制的车位灯，需在其并联线路中桥接一个人体感应控制器(4)。
人体感应控制器(4)，内置热释电红外传感器，当出现人体感应信号时，即对输入电压信号进行滤波处理，然后输出给所控LED灯具的PWM信号分离及LED驱动模块(6)，此时LED灯具获得的是100％占空比的PWM调光信号，处于额定最高亮度状态；当无人体感应信号时，人体感应控制器(4)对输入电压信号不做任何处理，直接输出给所控的LED灯具的PWM信号分离及LED驱动模块(6)，此时LED灯具获得的是网络控制电源(2)设定占空比的PWM调光信号，处于预先设定的亮度状态。
PWM信号分离及LED驱动模块(6)，对输入的电源信号做两路处理，一路通过整流滤波电路处理后，连接到LED驱动IC的直流输入端口；另一路通过比较器分离出6V的PWM矩形波调光控制信号，连接到LED驱动IC的DIM调光口。
车辆感应控制器(3)，根据现场的实际情况，安装在停车场入口处及车道上的各个分布点。车辆感应控制器(3)，需通过上位机(1)预先设定其关联的网络控制电源(2)的ID号及输出端口号，可最多关联5个网络控制电源(2)。当车辆感应控制器(3)监测到车辆通过时，即通过Zigbee网络(5)，将控制信号及预先设定的参数发送给指定的网络控制电源(2)，将其设定的某一路或某几路LED照明灯具升高到指定的亮度；在延时过后又恢复到以前设定的亮度。车辆感应监测模块，可根据环境场地情况选择合适的感应方式，如地感线圈监测、超声波监测、地磁监测等。
上位机(1)安装在控制中心，在其WINDOWS平台上运行“地下停车场LED智能照明节电控制***”软件。上位机(1)通过串口连接一台ZigBee无线收发器，与网络控制电源(2)、车辆感应控制器(3)组成一个ZigBee无线网络。上位机(1)主要用于配置网络各节点设备的参数，以及监控网络运行情况。上位机(1)关闭后，所有LED照明群组的智能控制仍可正常运转。
本发明不局限于应用在地下停车场，还可应用在其它照明控制场合，任何在本发明披露技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种主要应用于地下停车场的LED智能照明节电控制***，其特征在于：包括有上位机(1)、网络控制电源(2)、车辆感应控制器(3)、人体感应控制器(4)、Zigbee网络(5)、PWM信号分离及LED驱动模块(6)，上位机(1)、网络控制电源(2)、车辆感应控制器(3)连接到Zigbee网络(5)，PWM信号分离及LED驱动模块(6)连接人体感应控制器(4)，人体感应控制器(4)连接网络控制电源(2)。其中：
所述网络控制电源(2)通过Zigbee网络(5)接收上位机(1)发送的各路输出电源的PWM占空比参数值，然后生成对应的PWM信号加载到各路电源输出线路上。PWM信号分离及LED驱动模块(6)从其输入的电源线路上分离出加载的PWM调光信号，接入LED驱动的DIM端口，实现了调光功能。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于：所述网络控制电源(2)，由输出多路负载的AC-DC恒压开关电源、生成PWM信号用的AC-DC恒压开关电源、单片机(MCU)控制电路、Zigbee无线模块、4路或多路电源输出端口电路等构成，并设定有唯一的ID标示号码。单片机(MCU)控制电路，根据每路输出电源设定的占空比参数值，生成一个固定频率(如500Hz)、电压高于负载直流输出电压6V的矩形波PWM调光控制信号，并将此矩形波PWM调光控制信号加载到负载直流输出电压信号上；由此，其直流输出电源线路的恒定电压(如DC48V)之上，叠加了一个6V小电流的PWM矩形波调光控制信号，调光控制信号即通过负载的电源线路传递给PWM信号分离及LED驱动模块(6)。网络控制电源(2)，既通过Zigbee网络(5)接收上位机(1)发送的设置占空比参数及其他指令，又可直接接受车辆感应控制器(3)发送的临时变更某一路或某几路占空比参数的请求，实现车道照明的动态智能控制。网络控制电源(2)，也可外接光照度传感器，按照预设的条件调节各路灯具的亮度。
3.根据权利要求1、2所述，其特征在于：所述PWM信号分离及LED驱动模块(6)，对输入的电源信号做两路处理，一路通过整流滤波电路处理后，连接到LED驱动IC的直流输入端口；另一路通过比较器分离出6V的PWM矩形波调光控制信号，连接到LED驱动IC的DIM调光口。
4.根据权利要求1、2、3所述，其特征在于：所述人体感应控制器(4)，内置热释电红外传感器，连接在所控制的LED灯具之前的供电线路上；当感应到人体时，人体感应控制器(4)即对输入电压信号进行滤波处理，然后输出给所控的LED灯具的PWM信号分离及LED驱动模块(6)，此时LED灯具得到一个100％占空比的PWM调光信号，置于额定最高亮度状态；当感应不到人体时，人体感应控制器(4)对输入电压不进行任何处理，直接输出给所控的LED灯具的PWM信号分离及LED驱动模块(6)，此时LED灯具获得的是网络控制电源(2)设定占空比的PWM调光信号，处于预先设定的亮度状态。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于：所述车辆感应控制器(3)，由单片机(MCU)控制电路、车辆感应监测模块、Zigbee无线模块等构成，设定有唯一的ID标示号码。车辆感应控制器(3)需通过上位机(1)设定其关联的网络控制电源(2)的ID号及输出端口号，可设定一个或多个关联的网络控制电源(2)。车辆感应控制器(3)主要用于监测车辆的出入及车道上的通行，以控制车道灯的亮度。监测到车辆通过时，车辆感应控制器(3)即通过Zigbee网络(5)，将控制信号及预先设定的参数发送给指定的网络控制电源(2)，并将设定的某一路或某几路LED照明灯具升高到指定的亮度，在延时过后又恢复到以前设定的亮度。
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