CN108055725A - 无线调光照明控制*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线调光照明控制***，其特征在于，包括N个具有调光模块的LED灯具，N≥2，每个LED灯具的调光模块与一个无线控制器相连，无线网关的下行链路通过无线自组网协议与各无线控制器建立通信，上行链路通过TCP/IP协议与服务器建立通信，服务器则与控制单元建立通信。本发明具有节能、节省成本等优点，方便LED灯具的控制及维护。

Description

无线调光照明控制***

技术领域

本发明涉及一种无线智能照明控制***。

背景技术

随着科技的发展，人们对照明***提出了新的要求，在满足基本照明需求的基础上，还要求控制智能化、操作简单化、节能高效化。照明耗能作为我国电力消耗的重要组成，占电力耗能的30％，然而在这部分耗能中，有很大一部分是因为过度照明和不合理照明造成的资源浪费，通过科学的手段，对照明进行管理和调节有着非常重要的意义。

LED作为一种新型的节能型照明光源，与普通的白炽灯、节能灯、金卤灯等传统照明光源相比，不仅具有节能、环保、寿命长和体积小等特点，而且还具有便于调光和控制的优势。常规灯具长明状态下直接导致灯具耗电能比正常情况下高出30％以上，并使灯具使用寿命缩短20％-30％以上，对于资源存在一定浪费。

现有的照明灯具存在以下问题：

1、灯具长明状态下直接导致灯具耗电能比正常情况下高出30％以上，并使灯具使用寿命缩短20％-30％以上，对于资源存在一定浪费。

2、灯具覆盖面广，维护困难，维护力量严重不足，疲于应付。灯具损坏情况不能及时掌握以及反馈，给快速维护带来困维，同时给生产作业及员工带来不便。

3、目前现有照明单控电路的控制开关直接在负载回路中，当负载较大时，需相应增大控制开关的容量，当开关离负载较远时，大截面电缆用量增加，且只能实现简单的开关功能。

4、开关控制效率低，用电浪费现象严重。目前灯光采用的是人工管理模式：一是使用人工开关灯控制，由工作人员在需要的地段和需要的时间，人工开关灯；二是使用机械钟控开关灯控制方式，如果需要调整开关灯时间，则必须人工到各现场调整每一个机械时钟控制器，工作难度大，造成开关灯时间不能及时变更，难以做到合理开关灯，用电浪费严重。

5、存在安全隐患，无法快速掌握灯具运行状态，无安全保障，统计困难。公共照明***庞大复杂，对各种漏电、触电、短路、跳闸，电缆和灯具损坏等现象不能及时发现，存在较大安全隐患。也无法对整个***每盏灯的电压、电流、功率等数据进行每天统计，不能及时快速地掌握灯光***的运行状态。

发明内容

本发明的目的是：实现对LED灯具的远程控制，便于对LED灯具进行维护、控制。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种无线调光照明控制***，其特征在于，包括：

N个具有调光模块的LED灯具，N≥2，通过调光模块使得LED灯具的亮度在0-100％的范围内可调节，调光模块具有用于接收调光指令的调光接口；

无线控制器，每个LED灯具的调光模块的调光接口与一个无线控制器相连，无线控制器一方面通过调光接口将接收到的调光指令发送给调光模块，另一方面用于实时采集LED灯具的工作数据；

无线网关，无线网关的下行链路通过无线自组网协议与各无线控制器建立通信，上行链路通过TCP/IP协议与服务器建立通信；无线网关一方面用于将接收自服务器的调光指令下发给相应的无线控制器，另一方面用于将接收自无线控制器的工作数据上传给服务器；

服务器，用于运行智能照明监控软件及数据库，其中：数据库中存储有接收自无线网关的各LED灯具的实时工作数据，并将实时工作数据分类存储，由接入服务器的本地控制设备或远端控制设备对数据库进行查询；

智能照明监控软件在本地控制模式、远端控制模式、时钟控制模式及光控模式之间切换，用于产生调光指令：

在本地控制模式下，本地控制设备通过本地网络接入服务器，在本地控制设备上设置各个LED灯具的亮度参数，服务器根据亮度参数生成调光指令；

在远端控制模式下，远端控制设备经由互联网接入本地网络后接入服务器，在远端控制设备上设置各个LED灯具的亮度参数，服务器根据亮度参数生成调光指令；

在时钟控制模式下，预先设定各个时间段不同LED灯具的亮度参数，当设定的时间段到来后，服务器根据对应的LED灯具的对应亮度参数生成调光指令；

在光控模式下，设置一个用于检测目标LED灯具亮度的亮度传感器，亮度传感器通过无线自组网协议与无线网关的下行链路建立通信，服务器通过亮度传感器获取目标LED灯具的实时亮度值后，依据该亮度值判断是否需要调整目标LED灯具的亮度，若需要，则生成相应的调光指令。

优选地，所述远端控制设备包括远端PC及移动智能终端设备，移动智能终端设备通过无线网络与所述服务器建立通信。

优选地，所述工作数据包括电压、电流、功率和温度。

本发明具有如下优点：

节能：当前我国的宏观经济建设中，节电节能的任务越来越紧迫。本发明提供的智能照明***可以借助各种不同的‘智能设置’控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和管理来实现最大的节能效果。

节省成本：安装施工简易快捷，无需铺设专线；每个LED灯只需要一个LED灯控制器，每100个LED灯配备一台子网控制器，节省了4G流量。不用改变既有的电力线架设和配电控制网络，一方面节省了人力物力；一方面自动组网的ZigBee模块不受天气和地形的影响，也保证了通讯的可靠性。

每天可进行自动通、断电操作；可保证工作日、节假日按不同的时间自动通、断电；可对用电设备进行分区、分线路管理。

控制灯具的开/关和亮度，从而可以显著延长灯具的有效寿命，减少灯具更换次数，节约资源，减少有害气体污染环境。可以远程设置节点控制参数，实现节点的灵活控制。这样做主要优点就是在调光的同时，也大幅降低了电耗，节约用电，同时还可以延长灯源寿命。

根据天气情况和实际光的照度，自动控制灯具的开/关和灯具的亮度，如在不好的天气时及时打开LED灯，提高照度均匀性。同时，智能照明***也可以避免频闪效应。

通过***中心设置，防止非授权人操作，确保***控制安全可靠。依据采集数据情况，可判断终端设备运行状态情况。所有运行参数(自动通断电时间，区域划分)可在管理终端随时设置，随时启用，管理方便。

实现多种照明效果：智能照明***易于实现多种照明场景控制方案，按不同时间、不同用途、不同效果采用相应的预设置场景进行控制，可以达到丰富的艺术效果。

附图说明

图1为本发明的***框图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1所示，本发明提供的一种无线调光照明控制***包括多个具有调光模块的LED灯具1，调光模块具有调光接口，通过调光接口输入调光指令，调光模块依据调光指令来调节LED灯具1的亮度。每个LED灯具1的调光模块的调光接口与无线控制器2相连。无线控制器2一方面用于向调光模块传输调光指令，通过调光指令实现LED灯具1亮度的0-100％的调节；另一方面也用于实时采集LED灯具1的工作数据，工作数据包括电压、电流、功率和温度。

无线网关3的下行链路通过无线自组网协议与各无线控制器2建立通信。在本实施例中，无线网关3与无线控制器2之间通过ZigBee无线技术实现自组网。无线网关3对无线控制器2的通信发送方式有单播、组播、广播。ZigBee无线技术是一种符合IEEE 802.15.4国际标准的新兴技术。采用成熟的无线Mesh网络技术，无线Mesh网络(无线网状网络)也称为“多跳(multi-hop)”网络，它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。在无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可以同时作为终端和路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。保证了通讯的可靠性。ZigBee兼容的产品工作在符合IEEE802.15.4标准的物理层上，其频段是免费开放的，分别为2.4GHz(全球)、915MHz(美国)和868MHz(欧洲)。采用ZigBee技术的产品可以在2.4GHz上提供250kbit/s(16个信道)、在915MHz提供40kbit/s(10个信道)和在868MHz上提供20kbit/s(1个信道)的传输速率。

本发明利用无线ZigBee技术与LED灯具的结合能很好解决照明的监控和节能问题，主要原因如下：

1)ZigBee技术的网络容量十分巨大，一个协调器能容纳最大节点个数可以达至65535个，每个路由器也能容纳255个节点。这在照明监控***应用上是其它技术无法比拟的优势。通常，我们可以把一个区域的照明灯具用一个协调器来控制。

2)在照明控制***中，需要传输的数据量很少，只需几分钟甚至几十分钟发送一次数据，每次发送的数据量也很小，所以ZigBee技术的低速率的特点恰好适合应用在这个控制领域中。利用ZigBee技术低功耗的特点，实现节能的目的。ZigBee无线作在2.4G的免费频段上，不会像使用GPRS一样浪费许多无线电的资源。

3)无线ZigBee技术是一种自组织网络，网络拓扑结构可以随意变动，而且ZigBee网络具有自愈功能，网络不会因为一个或几个节点坏掉而瘫痪；也不会因为增加一个或几个节点而影响整个网络的工作。ZigBee技术可以多跳路由，与普通的多跳不同，自组织网络的多跳路由是一块普通的节点来完成的。这些优点应用在照明监控***中是十分有利的，因为公共环境比较复杂。假如两盏路灯之间遇到大的障碍物时，我们可以通过增加冗余节点的方式来改变网络的拓扑结构，从而绕过障碍物使整个网络畅通。

4)利用ZigBee技术可以节省监控***的成本，因为zigBee技术比4G等技术成本要低很多，而且可以在监控中心控制灯具的开关和调光，更加灵活的操作。

无线网关3的上行链路通过TCP/IP协议与服务器6建立通信。服务器6上运行有智能照明监控软件及数据库。数据库中存储有通过无线控制器2上传的各LED灯具1的实时工作数据，包括电压、电流、功率和温度等。智能照明监控软件则用于产生调光指令，实现对各LED灯具1的控制，控制模式包括本地控制模式、远端控制模式、时钟控制模式及光控模式。

本地控制设备(例如PC)通过本地网络接入服务器6，在本地控制设备上设置各个LED灯具1的亮度参数，服务器6根据亮度参数生成调光指令下发给无线控制器2，从而实现本地控制。本地控制设备也可以访问服务器6上的数据库，查询感兴趣LED灯具1的实时工作数据。

远端控制设备(例如位于远端的PC或手机之类的移动智能终端设备)经由互联网5接入本地网络后接入服务器6，其中，手机之类的移动智能终端设备可以通过移动网络(例如4G网络)接入本地网络后接入服务器6，在远端控制设备上设置各个LED灯具1的亮度参数，服务器6根据亮度参数生成调光指令下发给无线控制器2，从而实现远端控制。远端控制设备也可以访问服务器6上的数据库，查询感兴趣LED灯具1的实时工作数据。

也可以通过智能照明监控软件预先设定各个时间段，不同LED灯具1的亮度参数。当设定的时间段到来后，服务器6根据对应的LED灯具1的对应亮度参数生成调光指令下发给无线控制器2，从而实现时钟控制。

在光控模式中，还需要设置一个用于检测目标LED灯具1亮度的亮度传感器8。在本实施例中，亮度传感器8同样通过ZigBee协议与无线网关3的下行链路建立通信。服务器6的智能照明监控软件通过亮度传感器8获取目标LED灯具1的实时亮度值后，依据该亮度值判断是否需要调整目标LED灯具1的亮度，若需要，则生成相应的调光指令下发给无线控制器2，从而实现光控。

本发明提供的无线调光照明控制***是基于无线智能照明监控管理***，实现了照明监控管理中心与智能网关、智能网关与照明灯具的无线组网，通过与现场每一台智能照明控制器的网络通信，从而对区域内的LED照明灯具远程进行遥控开关灯、调光、遥信设备状态、遥测电流、电压、有功功率等电力参数，根据对所测数据的分析对各类照明设施的运行故障进行在线分析与巡检，计算各个照明用电回路的亮灯率，定时存储和打印各种相关数据。对***数据通讯超时、状态出错、灯具故障和设施故障等进行报警处理。

采用本发明提供的无线调光照明控制***具有节能环保的特点，本发明的***借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件，对不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。在充分利用自然光的前提下，利用最少的能源保证当前所要求的照度水平，节电效果显著。智能照明控制***由于采用有源滤波技术，降低了谐波的影响，提高了功率因数，减少了低压无功损耗。

Claims (3)

1.一种无线调光照明控制***，其特征在于，包括：

N个具有调光模块的LED灯具(1)，N≥2，通过调光模块使得LED灯具(1)的亮度在0-100％的范围内可调节，调光模块具有用于接收调光指令的调光接口；

无线控制器(2)，每个LED灯具(1)的调光模块的调光接口与一个无线控制器(2)相连，无线控制器(2)一方面通过调光接口将接收到的调光指令发送给调光模块，另一方面用于实时采集LED灯具(1)的工作数据；

无线网关(3)，无线网关(3)的下行链路通过无线自组网协议与各无线控制器(2)建立通信，上行链路通过TCP/IP协议与服务器(6)建立通信；无线网关(3)一方面用于将接收自服务器(6)的调光指令下发给相应的无线控制器(2)，另一方面用于将接收自无线控制器(2)的工作数据上传给服务器(6)；

服务器(6)，用于运行智能照明监控软件及数据库，其中：数据库中存储有接收自无线网关(3)的各LED灯具(1)的实时工作数据，并将实时工作数据分类存储，由接入服务器(6)的本地控制设备或远端控制设备对数据库进行查询；

智能照明监控软件在本地控制模式、远端控制模式、时钟控制模式及光控模式之间切换，用于产生调光指令：

在本地控制模式下，本地控制设备通过本地网络接入服务器(6)，在本地控制设备上设置各个LED灯具(1)的亮度参数，服务器(6)根据亮度参数生成调光指令；

在远端控制模式下，远端控制设备经由互联网(5)接入本地网络后接入服务器(6)，在远端控制设备上设置各个LED灯具(1)的亮度参数，服务器(6)根据亮度参数生成调光指令；

在时钟控制模式下，预先设定各个时间段不同LED灯具(1)的亮度参数，当设定的时间段到来后，服务器(6)根据对应的LED灯具(1)的对应亮度参数生成调光指令；

在光控模式下，设置一个用于检测目标LED灯具(1)亮度的亮度传感器(8)，亮度传感器(8)通过无线自组网协议与无线网关(3)的下行链路建立通信，服务器(6)通过亮度传感器(8)获取目标LED灯具(1)的实时亮度值后，依据该亮度值判断是否需要调整目标LED灯具(1)的亮度，若需要，则生成相应的调光指令。

2.如权利要求1所述的一种远程调光监测照明控制***，其特征在于，所述远端控制设备包括远端PC(7)及移动智能终端设备(4)，移动智能终端设备(4)通过无线网络与所述服务器(6)建立通信。

3.如权利要求1所述的一种远程调光监测照明控制***，其特征在于，所述工作数据包括电压、电流、功率和温度。