CN106054739A - 一种照明和安防相结合的智能控制***及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种照明和安防相结合的智能控制***，包括主设备，主设备包括微处理器，微处理器分别与调光模块、存储器、无线连接模块、摄像头、驱动部件、语音模块连接，调光模块与LED光源连接；主设备通过无线网络与云平台连接，云平台与智能端连接，无线连接模块与从设备连接。本发明还公开了一种照明和安防相结合的智能控制***的实现方法。本发明具有结构简单、造价便宜、采用视频监控与调光照明相结合的方式，实现情景照明、家庭娱乐、安防监控、报警等特点。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制技术，具体来说是一种照明和安防相结合的智能控制***及其实现方法。
背景技术
目前市面上的照明装置、安防装置都是以独立的***工作，相互之间没有联动，并且受安装位置、布线方式、无线通信距离等因素困扰，无法进行有效的***联动控制。而灯作为家居使用中最为广泛的用电器，各种不同功能的灯具被安装在家庭各种位置上。本发明利用家庭环境不可或缺的照明设备，集合LED智能调光、无线通信、安防报警等功能，并实现设备之间的联动控制，达到智能家居照明、安防报警的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、造价便宜、采用视频监控与调光照明相结合的方式，实现情景照明、家庭娱乐、安防监控、报警的智能控制***。
本发明还提供一种照明和安防相结合的智能控制***的实现方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种照明和安防相结合的智能控制***，包括主设备，主设备包括微处理器，微处理器分别与调光模块、存储器、无线连接模块、摄像头、驱动部件、语音模块连接，调光模块与LED光源连接；主设备通过无线网络与云平台连接，云平台与智能端连接，无线连接模块与从设备连接。
所述无线连接模块包括WIFI模块和蓝牙模块，WIFI模块和蓝牙模块相连。
所述驱动部件包括电动云台，电动云台与摄像头连接，电动云台和摄像头分别与微处理器信号连接。
所述语音模块包括语音芯片，语音芯片分别与扬声器和麦克风连接。
所述主设备还包括AC/DC交换模块，AC/DC交换模块与稳压器和充电电池连接，稳压器稳压后提供主设备各单元，充电电池在发生停电后作为备用电源。
所述从设备包括具有支持相同蓝牙协议的报警器、传感器和遥控器，所有的从机设备都含有蓝牙通信模块；智能端包括智能手机、平板电脑、智能手表。
所述微处理器和调光模块通过PWM连接。
上述的照明和安防相结合的智能控制***的实现方法，包括以下步骤：
(1)、初次上电时，主设备通过指示灯闪烁的方式提示设备处于未关联状态；
(2)、打开智能端的WiFi或蓝牙进行连接***设备，选择添加设备即开始发送扫描设备的指令，设备收到扫描命令后，回传设备地址、名称、信号强度的信息，建立起连接机制；
(3)、为保证组网安全及***控制权限授权，关联验证时要先设置组网的权限密码；
(4)、主设备收到扫描信息后，回传设备唯一识别码、名称、信号强度的信息，智能端收到回传信息后，在列表总显示设备的信息，通过提示，将搜到的设备逐一进行关联；
(5)、关联成功后，生成一个带有权限密码的关联信息文件，保存在主设备的存储器中，在有网络的情况下上传云平台；***设备在关联成功后，就不再发送关联的相关信息，防止被其他用户关联；
(6)、关联完成后，实现组网内的设备联动控制；在组网内，任意单元的设备发出有效的协议指令，相应的单元就会响应各自的状态，从而实现***的组网联动。
所述步骤(6)中不同的设备或者单元模块在组网内开放相应的协议接口，照明装置开放调光、调色、开光状态、告警状态协议；监控单元开放云台控制、摄像拍照、夜视模式、上传视频、图片协议；传感器根据检测功能开放检测数值、控制输出信号等协议；告警器开放触发警报协议；当在监控模式时，由于人眼的视觉光强和实际的物理光强是非正比关系，而是与物理光强成对数关系，其关系表达是如下:
S＝K*lgR (1)
在上式中S为视觉光强，R为物理光强，K为常数，其智能补光方式如下：
(1)、确定所用摄像头的光学变倍β；
(2)、确定最大光学变倍时，且照明效果最佳时的实际物理光强；
(3)、根据步骤(2)得出的物理光强确定此时的红光LED驱动、绿光LED驱动，蓝光LED驱动，白光LED驱动所对应的PWM波脉宽等级Drmax,Dgmax,Dbmax,Dwmax；
(4)、根据公式(1)及光学变倍β和第三步得出的PWM波脉宽等级Drmax,Dgmax,Dbmax,Dwmax确定公式(1)中的常数K,其中常数K的表达式如下：
Kr＝β/lgDrmax (2)
Kg＝β/lgDgmax (3)
Kb＝β/lgDbmax (4)
Kw＝β/lgDwmax (5)
在上式中Kr，Kg，Kb，Kw分别为根据红光照明情况所确定的公式(1)中的常数K,根据绿光照明情况所确定的公式(1)中的常数K,根据蓝光照明情况所确定的公式(1)中的常数K,根据白光照明情况所确定的公式(1)中的常数K；
(5)、根据第四步中得出的常数K值确定摄像头放大倍数等级S与红光LED驱动、绿光LED驱动，蓝光LED驱动，白光LED驱动所对应的PWM波脉宽等级Dr,Dg,Db,Dw,其表达式如下：
Dr＝e(S*lgDrmax)/β (6)
Dg＝e(S*lgDgmax)/β (7)
Db＝e(S*lgDbmax)/β (8)
Dw＝e(S*lgDwmax)/β (9)；
(6)、根据摄像头的实时放大倍率S，由公式(6)(7)(8)(9)分别得出实时的红光LED驱动、绿光LED驱动，蓝光LED驱动，白光LED驱动所对应的PWM波脉宽等级Dr,Dg,Db,Dw，最终根据脉宽等级分别输出4路PWM的信号改变红色，绿色，蓝色及白色调光驱动的电流。
所述步骤(5)中智能端将关联信息授权给第三方，授权信息由手机生成一个二维码，二维码信息里面包含***的权限密码、关联信息文件下载链接及加密算法，其他成员通过扫描二维码，即可下载关联文件，获得与主设备一样的界面，实现对***的控制、信息查询功能，此外，智能端还定义权限控制模式，其他成员不能对***内的设备进行编辑、权限控制等管理操作，保证组网安全。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
1、本发明包括主设备，主设备包括微处理器，微处理器分别与调光模块、存储器、无线连接模块、摄像头、驱动部件、语音模块连接，调光模块与LED光源连接；主设备通过无线网络与云平台连接，云平台与智能端连接，无线连接模块与从设备连接，具有结构简单、造价便宜、采用视频监控与调光照明相结合的方式，实现情景照明、家庭娱乐、安防监控、报警等特点。
2、本发明所有设备内置蓝牙模块，支持蓝牙4.0+Mesh组网协议，最大可支持65536个节点同时在线组网控制，根据协议可控制节点可扩展不同种类的照明装置、控制设备、传感器、告警器等，组成集家居照明、安防、报警为一体的控制***。
3、本发明主设备的照明装置采用多通道高速PWM调光技术，利用不同波长的红、绿、蓝LED光源混光，实现连续光谱的色温调节，同时还支持全彩调节，适合不同场景照明需求。
4、本发明主设备具有语音控制及互动功能，支持语音对话，接受语音调光及摄像头调度。
5、本发明除摄像头监控外，还可以通过无线局域网接入加入其它安防、危险警示相关的传感器，响应警报触发功能，用不同的灯光颜色指示报警等级及相应的语音提示，实时将现场的状态推送给用户端。
6、本发明在黑暗中触发安防报警时，照明装置配合摄像头发出闪光动作，便于摄像头抓拍到清晰的图像，同时还可以发出强烈的爆闪灯光，起到震慑作用。
7、本发明内置充电电池，满足停电时实现最小***的安防报警、应急照明所需
8、本发明为了保证监控摄像头的清晰度，采用摄像头智能补光方法。
附图说明
图1为一种照明和安防相结合的智能控制***的连接框图；
图2为一种照明和安防相结合的智能控制***的工作流程图；
图3为实施例1中实际应用灯具的***结构示意图。
图中标号与名称如下：
| 1 | 底座 | 2 | 控制板 |
| 3 | LED光源 | 4 | 电动云台 |
| 5 | 灯罩 |
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1～3所示，一种照明和安防相结合的智能控制***，包括主设备，主设备包括微处理器，微处理器分别与调光模块、存储器、无线连接模块、摄像头、驱动部件、语音模块连接，调光模块与LED光源连接；主设备通过无线网络与云平台连接，云平台与智能端连接，无线连接模块与从设备连接。
本实施例中的无线连接模块包括WIFI模块和蓝牙模块，WIFI模块和蓝牙模块相连。
本实施例中的驱动部件包括电动云台，电动云台与摄像头连接，电动云台和摄像头分别与微处理器信号连接；语音模块包括语音芯片，语音芯片分别与扬声器和麦克风连接。
本实施例中的主设备还包括AC/DC交换模块，AC/DC交换模块与稳压器和充电电池连接，稳压器稳压后提供主设备各单元，充电电池在发生停电后作为备用电源；从设备包括具有支持相同蓝牙协议的报警器、传感器和遥控器，所有的从机设备都含有蓝牙通信模块；智能端包括智能手机、平板电脑、智能手表；微处理器和调光模块通过PWM连接。
本实施例应用于灯具上，如图3所示，依次设置有底座、主控板，主控板上设有微处理器等硬件，主控板与LED光源及电动云台连接，电动云台上设置摄像头，摄像头外部设置灯罩。
上述的照明和安防相结合的智能控制***的实现方法，包括以下步骤：
(1)、初次上电时，主设备通过指示灯闪烁的方式提示设备处于未关联状态；
(2)、打开智能端的WiFi或蓝牙进行连接***设备，选择添加设备即开始发送扫描设备的指令，设备收到扫描命令后，回传设备地址、名称、信号强度的信息，建立起连接机制；
(3)、为保证组网安全及***控制权限授权，关联验证时要先设置组网的权限密码；
(4)、主设备收到扫描信息后，回传唯一识别码、名称、信号强度的信息，智能端收到回传信息后，在列表总显示设备的信息，通过提示，将搜到的设备逐一进行关联；
(5)、关联成功后，生成一个带有权限密码的关联信息文件，保存在主设备的存储器中，在有网络的情况下上传云平台；***设备在关联成功后，就不再发送关联的相关信息，防止被其他用户关联；
(6)、关联完成后，实现组网内的设备联动控制；在组网内，任意单元的设备发出有效的协议指令，相应的单元就会响应各自的状态，从而实现***的组网联动。
所述步骤(6)中不同的设备或者单元模块在组网内开放相应的协议接口，照明装置开放调光、调色、开光状态、告警状态协议；监控单元开放云台控制、摄像拍照、夜视模式、上传视频、图片协议；传感器根据检测功能开放检测数值、控制输出信号等协议；告警器开放触发警报协议；当在监控模式时，由于人眼的视觉光强和实际的物理光强是非正比关系，而是与物理光强成对数关系，其关系表达是如下:
S＝K*lgR (1)
在上式中S为视觉光强，R为物理光强，K为常数，其智能补光方式如下：
(1)、确定所用摄像头的光学变倍β；
(2)、确定最大光学变倍时，且照明效果最佳时的实际物理光强；
(3)、根据步骤(2)得出的物理光强确定此时的红光LED驱动、绿光LED驱动，蓝光LED驱动，白光LED驱动所对应的PWM波脉宽等级Drmax,Dgmax,Dbmax,Dwmax；
(4)、根据公式(1)及光学变倍β和第三步得出的PWM波脉宽等级Drmax,Dgmax,Dbmax,Dwmax确定公式(1)中的常数K,其中常数K的表达式如下：
Kr＝β/lgDrmax (2)
Kg＝β/lgDgmax (3)
Kb＝β/lgDbmax (4)
Kw＝β/lgDwmax (5)
在上式中Kr，Kg，Kb，Kw分别为根据红光照明情况所确定的公式(1)中的常数K,根据绿光照明情况所确定的公式(1)中的常数K,根据蓝光照明情况所确定的公式(1)中的常数K,根据白光照明情况所确定的公式(1)中的常数K；
(5)、根据第四步中得出的常数K值确定摄像头放大倍数等级S与红光LED驱动、绿光LED驱动，蓝光LED驱动，白光LED驱动所对应的PWM波脉宽等级Dr,Dg,Db,Dw,其表达式如下：
Dr＝e(S*lgDrmax)/β (6)
Dg＝e(S*lgDgmax)/β (7)
Db＝e(S*lgDbmax)/β (8)
Dw＝e(S*lgDwmax)/β (9)；
(6)、根据摄像头的实时放大倍率S，由公式(6)(7)(8)(9)分别得出实时的红光LED驱动、绿光LED驱动，蓝光LED驱动，白光LED驱动所对应的PWM波脉宽等级Dr,Dg,Db,Dw，最终根据脉宽等级分别输出4路PWM的信号改变红色，绿色，蓝色及白色调光驱动的电流。
所述步骤(5)中智能端将关联信息授权给第三方，授权信息由手机生成一个二维码，二维码信息里面包含***的权限密码、关联信息文件下载链接及加密算法，其他成员通过扫描二维码，即可下载关联文件，获得与主设备一样的界面，实现对***的控制、信息查询功能，此外，智能端还定义权限控制模式，其他成员不能对***内的设备进行编辑、权限控制等管理操作，保证组网安全。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于：一个主设备+门窗磁传感器+热释电传感器+环境光传感器+遥控器+手机组成智能照明控制、安防联动控制。主设备位于家居客厅中心位置，热释电传感器安装在入门通道中，门窗磁传感器安装在阳台的窗户上、环境光传感器安装在主设备下方。
1、实现智能照明控制
通过手机应用或者遥控器设置***进入照明控制模式。热释电传感器感应到有人进入时，通过蓝牙将感应信息发出，环境光传感器接收到感应状态后，开始检测环境的亮度，并根据用户设置的阀值执行是否发送开启主设备上调光指令。当主设备收到环境光传感器发送的调光命令后，自动开启灯光。此外，还可以使用手机应用、遥控器、语音命令的方式调节灯的亮度、色温。
2、实现安防控制
通过手机应用或者遥控器设置***进入安防控制模式。当有人从外部通过门或窗闯入时，门窗磁或热释电传感器侦测到闯入信息，发送报警信息。主设备收到报警后，摄像头开始全景扫描录像，环境光传感器侦测环境光亮度，发送补光命令，辅助摄像头拍摄到清晰的图像。确认有人闯入后，语音单元发出警报声，调光单元发出爆闪的灯光效果，威慑入侵人员。同时，主设备将报警信息及影响通过网关发送到用户手机中。
3、实现停电模式下的照明、安防控制
由于主设备内置充电电池，传感器及遥控器手机采用电池供电模式。因此***在停电时，依然可以正常工作。同时为了保证***能更长地工作，在停电状态时，***会进入低功耗的模式。在照明模式下，调光单元会限制照明亮度，无关的设备进入休眠模式。在安防报警模式，主设备取消灯光爆闪效果，其他报警方式正常动作。
4、实现对摄像头设备进行智能补光
在黑暗或者照度不佳的场合下触发入侵。微处理器将接收到的入侵信息以及环境光感的数值，开始自动调整并确定最大光学变倍，并按照上述的智能补光的算法计算出RGBW四个通道的PWM值，从而驱动调光电路，自动开启灯光对摄像头进行补光，从而捕捉到清晰的画面。
实施例3
在实施例2中增加控制***协议的烟雾传感器、电磁阀、火灾报警器等，在实施例1的基础上还可实现火灾报警功能。
火灾发生时，烟雾传感器检测到环境中气体变化只，当超过阀值时。主设备的摄像头将现场图像传送给用户手机端，同时发出火灾声光告警。电池阀关闭引发危险的气源，开启淋水设备。火灾报警器发出警示音，并与消防***进行联动。
以上实施例中在关联设备时，加入了设备识别码，并定义了不同蓝牙设备的标识码，从而保证关联成功后，手机应用能正确识别相应的设备，进入相应的操作界面及控制群组的设置；
以上实施例中采用具有网关功能的主设备的方法，可实现更大的***联动控制；
以上实施例中主设备可以实现照明、安防监控、语音告警功能；
以上实施例中主设备的照明驱动支持多路的高速PWM调光，可实现具有连续光谱的色温变化；
以上实施例中主设备的监控加入步进电机控制电路及机械传动机构，从而实现摄像头X轴360°、Y轴90°动作，全景无死角监控；
以上实施例中主设备加入了语音模块，支持语音控制、声音检测、语音输出等功能；
以上实施例中，在主设备原有的调光驱动及从设备的环境光传感器，对摄像头在亮度不足的环境下进行补光，从而满足本***在任何环境下都能拍摄到清晰的图像。
以上实施例中，***软件加入了主从权限机制，主机将权限密码、关联信息的文件的链接地址及加密算法结合生成一次性的二维码，授权给从机用户。并且限制了从机用户的组网权限，从而保证了***的安全、可靠。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种照明和安防相结合的智能控制***，其特征在于：包括主设备，主设备包括微处理器，微处理器分别与调光模块、存储器、无线连接模块、摄像头、驱动部件、语音模块连接，调光模块与LED光源连接；主设备通过无线网络与云平台连接，云平台与智能端连接，无线连接模块与从设备连接。
2.根据权利要求1所述的照明和安防相结合的智能控制***，其特征在于：所述无线连接模块包括WIFI模块和蓝牙模块，WIFI模块和蓝牙模块相连。
3.根据权利要求1所述的照明和安防相结合的智能控制***，其特征在于：所述驱动部件包括电动云台，电动云台与摄像头连接，电动云台和摄像头分别与微处理器信号连接。
4.根据权利要求1所述的照明和安防相结合的智能控制***，其特征在于：所述语音模块包括语音芯片，语音芯片分别与扬声器和麦克风连接。
5.根据权利要求1所述的照明和安防相结合的智能控制***，其特征在于：所述主设备还包括AC/DC交换模块，AC/DC交换模块与稳压器和充电电池连接，稳压器稳压后提供主设备各单元，充电电池在发生停电后作为备用电源。
6.根据权利要求1所述的照明和安防相结合的智能控制***，其特征在于：所述从设备包括具有支持相同蓝牙协议的报警器、传感器和遥控器，所有的从机设备都含有蓝牙通信模块；智能端包括智能手机、平板电脑、智能手表。
7.根据权利要求1所述的照明和安防相结合的智能控制***，其特征在于：所述微处理器和调光模块通过PWM连接。
8.根据权利要求1～7任一项所述的照明和安防相结合的智能控制***的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、初次上电时，主设备通过指示灯闪烁的方式提示设备处于未关联状态；
(2)、打开智能端的WiFi或蓝牙进行连接***设备，选择添加设备即开始发送扫描设备的指令，设备收到扫描命令后，回传设备地址、名称、信号强度的信息，建立起连接机制；
(3)、为保证组网安全及***控制权限授权，关联验证时要先设置组网的权限密码；
(4)、主设备收到扫描信息后，回传设备唯一识别码、名称、信号强度的信息，智能端收到回传信息后，在列表总显示设备的信息，通过提示，将搜到的设备逐一进行关联；
(5)、关联成功后，生成一个带有权限密码的关联信息文件，保存在主设备的存储器中，在有网络的情况下上传云平台；***设备在关联成功后，就不再发送关联的相关信息，防止被其他用户关联；
(6)、关联完成后，实现组网内的设备联动控制；在组网内，任意单元的设备发出有效的协议指令，相应的单元就会响应各自的状态，从而实现***的组网联动。
9.根据权利要求8所述的照明和安防相结合的智能控制***的实现方法，其特征在于：所述步骤(6)中不同的设备或者单元模块在组网内开放相应的协议接口，照明装置开放调光、调色、开光状态、告警状态协议；监控单元开放云台控制、摄像拍照、夜视模式、上传视频、图片协议；传感器根据检测功能开放检测数值、控制输出信号等协议；告警器开放触发警报协议；当在监控模式时，由于人眼的视觉光强和实际的物理光强是非正比关系，而是与物理光强成对数关系，其关系表达是如下:
S＝K*lgR (1)
在上式中S为视觉光强，R为物理光强，K为常数，其智能补光方式如下：
(1)、确定所用摄像头的光学变倍β；
(2)、确定最大光学变倍时，且照明效果最佳时的实际物理光强；
(3)、根据步骤(2)得出的物理光强确定此时的红光LED驱动、绿光LED驱动，蓝光LED驱动，白光LED驱动所对应的PWM波脉宽等级Drmax,Dgmax,Dbmax,Dwmax；
(4)、根据公式(1)及光学变倍β和第三步得出的PWM波脉宽等级Drmax,Dgmax,Dbmax,Dwmax确定公式(1)中的常数K,其中常数K的表达式如下：
Kr＝β/lgDrmax (2)
Kg＝β/lgDgmax (3)
Kb＝β/lgDbmax (4)
Kw＝β/lgDwmax (5)
在上式中Kr，Kg，Kb，Kw分别为根据红光照明情况所确定的公式(1)中的常数K,根据绿光照明情况所确定的公式(1)中的常数K,根据蓝光照明情况所确定的公式(1)中的常数K,根据白光照明情况所确定的公式(1)中的常数K；
(5)、根据第四步中得出的常数K值确定摄像头放大倍数等级S与红光LED驱动、绿光LED驱动，蓝光LED驱动，白光LED驱动所对应的PWM波脉宽等级Dr,Dg,Db,Dw,其表达式如下：
Dr＝e(S*lgDrmax)/β (6)
Dg＝e(S*lgDgmax)/β (7)
Db＝e(S*lgDbmax)/β (8)
Dw＝e(S*lgDwmax)/β (9)；
(6)、根据摄像头的实时放大倍率S，由公式(6)(7)(8)(9)分别得出实时的红光LED驱动、绿光LED驱动，蓝光LED驱动，白光LED驱动所对应的PWM波脉宽等级Dr,Dg,Db,Dw，最终根据脉宽等级分别输出4路PWM的信号改变红色，绿色，蓝色及白色调光驱动的电流。
10.根据权利要求8所述的照明和安防相结合的智能控制***的实现方法，其特征在于：所述步骤(5)中智能端将关联信息授权给第三方，授权信息由手机生成一个二维码，二维码信息里面包含***的权限密码、关联信息文件下载链接及加密算法，其他成员通过扫描二维码，即可下载关联文件，获得与主设备一样的界面，实现对***的控制、信息查询功能，此外，智能端还定义权限控制模式，其他成员不能对***内的设备进行编辑、权限控制等管理操作，保证组网安全。
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