CN109862680B

CN109862680B - 照明控制设备、***及方法

Info

Publication number: CN109862680B
Application number: CN201910309749.7A
Authority: CN
Inventors: 李金雷; 饶晖; 胡科军
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2021-03-19
Anticipated expiration: 2039-04-17
Also published as: CN109862680A; WO2020211531A1

Abstract

本发明公开一种照明控制设备、***及方法。该设备的一具体实施方式包括：多个照明主节点，多个照明主节点之间组成无线网格网络，其中一个或多个照明主节点将照明控制命令广播至其无线覆盖范围内的其它照明主节点；每个照明主节点对应的照明从节点，照明主节点与其对应的照明从节点构成星形拓扑网络，照明主节点将照明控制命令以点对点通信形式广播到对应的照明从节点，其中每个照明主节点和照明从节点包括控制器和光源，控制器用于根据照明控制命令控制光源进行照明。该实施方式具有低成本、低功耗、高可靠性、***开放性强等优点。

Description

照明控制设备、***及方法

技术领域

本发明涉及照明控制技术领域。更具体地，涉及一种照明控制设备、***及方法。

背景技术

在商场、地下车库、仓库等场所中，照明***需要长时间运行，即使在使用的低峰期也需要在一些特殊的位置保持一定的光照强度。对于大多数地下车库及仓库而言，不管有没有人员或车辆经过，照明装置都处于开启状态。有的物业或仓库管理单位采用更换更小瓦数的灯具或人为管理照明时间段来降低运行成本，但这些方式的效果都不理想。

随着科技进步，能源问题突出，资源匮乏等背景下，对照明***的节能和科学管理提出更高了的要求。因此，需要提供一种新的照明控制***及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种照明控制设备、***及方法，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了一种照明控制设备，包括：

多个照明主节点，所述多个照明主节点之间组成无线网格网络，其中一个或多个照明主节点将照明控制命令广播至其无线覆盖范围内的其它照明主节点；

每个照明主节点对应的照明从节点，所述照明主节点与其对应的照明从节点构成星形拓扑网络，所述照明主节点将所述照明控制命令以点对点通信形式广播到对应的照明从节点，

其中每个所述照明主节点和照明从节点包括控制器和光源，所述控制器用于根据所述照明控制命令控制所述光源进行照明。

本发明第一方面提供的照明控制设备，采用无线网格网络(Mesh网络)及星形拓扑网络的双层组网方式，通过集约化的能源管理方式实现能源的合理利用和分配，使照明***更加节能环保，具有低成本、低功耗、高可靠性、***开放性强等优点，适用于商场、地下车库、仓库等多种场所。

可选地，所述照明控制命令来自与所述多个照明主节点组成所述无线网格网络的终端设备。采用此可选方式，使得用户可通过手机等终端设备控制照明主节点及照明从节点的照明工作状态。

可选地，所述照明主节点的控制器包括用于感测环境信息的红外传感器，所述控制器根据所述红外传感器的感测结果生成所述照明控制命令。采用此可选方式，可实现照明主节点根据环境信息进行对其自身及与其对应的照明从节点的自动照明控制。在商场、地下车库、仓库等场所中，采用红外传感器可精确感测是否有人员、车辆等物体经过，从而可实现照明主节点在有人员、车辆等物体经过时开启其自身的照明或提高其自身的照明辉度，并联动开启与其对应的照明从节点照明或提高与其对应的照明从节点的照明辉度；在没有人员、车辆等物体经过时关闭其自身的照明或降低其自身的照明辉度，并联动关闭与其对应的照明从节点照明或降低与其对应的照明从节点的照明辉度。其中，仅在照明主节点中设置红外传感器可降低成本。

可选地，

所述照明主节点的控制器包括用于感测环境信息的红外传感器，

所述照明控制命令为来自与所述多个照明主节点组成所述无线网格网络的终端设备的第一照明控制命令和由所述控制器根据所述红外传感器的感测结果生成的第二照明控制命令，

其中第二照明控制命令的优先级高于所述第一照明控制命令。

采用此可选方式，可实现用户通过终端设备进行照明控制及设备进行自动照明控制的双重照明控制机制，控制方式更加灵活，应用场景更加广泛。

可选地，所述控制器包括脉冲宽度调制调光器，所述脉冲宽度调制(PWM)调光器响应于所述照明控制命令生成调制信号以控制所对应的光源渐亮或渐灭。采用此可选方式，可实现灯光的渐明渐暗，避免突明突暗给用户造成炫目眩晕。另外，在光源为LED光源的情况下，采用PWM控制LED灯的照明辉度还具有以下优点：第一、控制精确形高；第二、可降低照明成本，延长LED灯使用寿命；第三、可通过PWM控制，控制LED灯的亮暗占空比，进而可实现让LED灯轮换“休息”，以进一步降低功耗。

可选地，所述控制器包括计时器，用于控制所述照明主节点的光源与其对应的照明从节点的光源同步渐亮或渐灭。

可选地，

所述控制器还包括可见光传感器，

其中所述控制器响应于所述可见光传感器感测到的环境亮度高于预定阈值时禁用所述红外传感器，并且响应于所述可见光传感器感测到的环境亮度低于预定阈值时使能所述红外传感器。

采用此可选方式，可基于对环境亮度的感测开启或关闭照明控制设备的自动照明控制，进一步保证节能环保的效果。

本发明第二方面提供了一种照明控制设备，包括：

其中

每个所述照明主节点和照明从节点包括控制器和光源，所述控制器用于根据所述照明控制命令控制所述光源进行照明；

所述照明主节点的控制器包括用于感测环境信息的红外传感器，所述控制器根据所述红外传感器的感测结果生成所述照明控制命令；

所述控制器包括脉冲宽度调制调光器，所述脉冲宽度调制调光器响应于所述照明控制命令生成调制信号以控制所对应的光源渐亮或渐灭；

所述控制器包括计时器，用于控制所述照明主节点的光源与其对应的照明从节点的光源同步渐亮或渐灭。

本发明第三方面提供了一种利用本发明第二方面提供的照明控制设备的照明控制方法，包括：

所述照明主节点的红外传感器感测环境信息；

所述照明主节点的控制器判断所感测的环境信息是否有效，若为无效信息，则继续使能所述红外传感器继续进行感测，若为有效信息，则禁用所述红外传感器并生成所述照明控制命令并广播；

所述照明主节点的控制器侦听照明从节点的反馈信息，若侦听到，则判断是否来自其对应的照明从节点，若否，则继续侦听所述反馈信息，若是，则停止所述广播并启动所述计时器进行计时同步；

所述脉冲宽度调制调光器生成调制信号以控制所对应的光源在一个调制周期内渐亮或渐灭；

所述计时器在一个调制周期结束后停止计时，使能所述红外传感器重新进行感测。

本发明第四方面提供了一种照明控制***，包括：

终端设备；

多个照明主节点，所述多个照明主节点和所述终端设备之间组成无线网格网络，其中一个或多个照明主节点将来自所述终端设备的照明控制命令广播至其无线覆盖范围内的其它照明主节点；

其中

本发明第五方面提供了一种利用本发明第四方面提供的照明控制***的照明控制方法，包括：

所述照明主节点的控制器侦听来自所述终端设备的照明控制命令，若侦听到，则进行解析以确定是否针对自身的照明控制命令，若否，则将所述照明控制命令转发到其它照明主节点，若是，则将所述照明控制命令进行广播；

所述计时器在一个调制周期结束后停止计时，使能所述控制器继续侦听所述照明控制命令。

本发明第六方面提供了一种照明控制***，包括：

终端设备，生成第一照明控制命令；

多个照明主节点，所述多个照明主节点和所述终端设备之间组成无线网格网络，其中一个或多个照明主节点将来自所述终端设备的第一照明控制命令广播至其无线覆盖范围内的其它照明主节点；

其中每个所述照明主节点和照明从节点包括控制器、光源，每个所述照明主节点包括用于感测环境信息的红外传感器，所述照明主节点的控制器用于根据所述红外传感器的感测结果生成第二照明控制命令；

所述控制器根据所述第一和/或第二照明控制命令控制所述光源进行照明。

可选地，所述控制器包括脉冲宽度调制调光器，所述脉冲宽度调制调光器响应于所述照明控制命令生成调制信号以控制所对应的光源渐亮或渐灭。

可选地，第二照明控制命令的优先级高于所述第一照明控制命令。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案采用Mesh网络及星形拓扑网络的双层组网方式，通过集约化的能源管理方式实现能源的合理利用和分配，使照明***更加节能环保，具有低成本、低功耗、高可靠性、***开放性强等优点，适用于商场、地下车库、仓库等多种场所。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出本发明的一个实施例提供的照明控制设备的示意图。

图2示出PWM控制信号输出模式的示意图。

图3示出不同占空比及信号频率的PWM控制信号的示意图。

图4示出本发明的另一个实施例提供的照明控制方法的流程图。

图5示出本发明的再一个实施例提供的照明控制***的示意图。

图6示出利用图5示出的照明控制***的照明控制方法的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种照明控制设备，包括：

可理解的是，照明主节点与照明从节点对应可理解为照明主节点与照明从节点同组，图1中示出了三个照明主节点和九个照明从节点，根据照明主节点对应的照明从节点的对应关系共分为三组，每组中有一个照明主节点及与其对应的照明从节点。

本实施例提供的照明控制设备，采用无线网格网络(Mesh网络)及星形拓扑网络的双层组网方式，通过集约化的能源管理方式实现能源的合理利用和分配，使照明***更加节能环保，具有低成本、低功耗、高可靠性、***开放性强等优点，适用于商场、地下车库、仓库等多种场所。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述照明控制命令来自与所述多个照明主节点组成所述无线网格网络的终端设备。采用此实现方式，使得用户可通过手机等终端设备控制照明主节点及照明从节点的照明工作状态。用户可通过例如手机等终端设备，按分组控制分散布置的照明节点进行照明，通过照明主节点联动控制照明从节点。其中，照明从节点不加入Mesh网络可降低Mesh网络的传输延迟，照明主节点通常设置于例如地下车库入口等关键位置。另外，由于照明主节点通过星形拓扑网络将照明控制命令以点对点通信形式广播到对应的照明从节点，因此，照明主节点与与其对应(或者说与其同组)的照明从节点之间的距离通常设置为不超过200米。在一个场景中，用户下班要关灯时不再需要到每个楼层关闭灯光，可通过手机APP向某个或某些楼层的照明主节点发送关灯命令，再由照明主节点向同楼层(分配至一个组内)的照明从节点转发关灯命令，即可实现通过手机APP对某个或某些楼层的各照明节点的一键关闭。

在一个具体示例中，Mesh网络采用BLE Mesh网络，照明主节点通过星型拓扑网络将照明控制命令以Beacon广播形式广播到对应的照明从节点，双层组网的具体方式如下：

第一层是终端设备与各组中的照明主节点组成的BLE Mesh网络，首先各照明主节点均支持BLE Mesh网络，由启动配置设备(可以是上述终端设备，例如手机、平板电脑等)进行管理，启动配置设备将各照明主节点作为节点配置到网络中并分配网络密钥(NetKey)及设备密钥(DevKey)。NetKey用于使照明主节点能够对网络层的数据(照明控制命令)进行解密和验证，以便执行诸如中继等网络功能，但网络应用数据不可被解密，从而可保证网络安全性，保护网络免受中继攻击。DevKey用于保证终端设备发送的照明控制命令作用于相应的照明主节点。组网后，终端设备可以多对多或点对点控制各照明主节点的照明，每个照明主节点同时支持Relay feature(中继特性)及Friend feature(Friend特性)，以保证终端设备发出的照明控制命令可以实时安全的传输到各照明主节点。需要说明的是，BLE Mesh网络中的节点包括低功耗节点和Friend节点。其中，低功耗节点可以通过减少射频收发机(RF transceiver)开启的占空比来达到低功耗的目的，这些低功耗节点只有在需要进行消息收发的时候才会打开射频收发器，其他时间都处于休眠状态。而具有Friend特性的节点可以称为Friend节点，Friend节点与低功耗节点可以建立Friendship关系，建立此种关系之后，Friend节点可以暂存发往低功耗节点的信息，待低功耗节点退出休眠模式之后，再从Friend节点取回相关信息。可理解的是，每个照明主节点同时支持中继特性及Friend特性并不意味着每个照明主节点同时具有中继特性及Friend特性，可以将某个或某些照明主节点配置为具有中继特性的低功耗节点。

第二层是各照明主节点和与其对应的、作为其下属节点的照明从节点组成的星形拓扑网络，其中，照明从节点不支持BLE Mesh网络，照明主节点与照明从节点之间通过Beacon通讯，当照明主节点接收到终端设备发出的照明控制命令时，会将本组ID(在组建星形拓扑网络时预设置的)和照明控制命令打包为数据包后以Beacon广播形式下发到各第二照明装置节点，从而实现***化控制。在第二层分组管理中，照明主节点通过Beacon广播控制若干个照明从节点。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述照明主节点的控制器包括用于感测环境信息的红外传感器，所述控制器根据所述红外传感器的感测结果生成所述照明控制命令。采用此实现方式，可实现照明主节点根据环境信息进行对其自身及与其对应的照明从节点的自动照明控制。在商场、地下车库、仓库等场所中，红外传感器可精确感测是否有人员、车辆等物体经过，从而可实现照明主节点在有人员、车辆等物体经过时开启其自身的照明或提高其自身的照明辉度，并联动开启与其对应的照明从节点照明或提高与其对应的照明从节点的照明辉度；在没有人员、车辆等物体经过时关闭其自身的照明或降低其自身的照明辉度，并联动关闭与其对应的照明从节点照明或降低与其对应的照明从节点的照明辉度，可理解的是，可根据照明主节点及照明从节点设置的位置，将照明主节点和/或照明从节点配置为：照明主节点采用延迟开启及延迟关闭，或延迟提高辉度及延迟低辉度的方式，控制其自身进行照明并联动控制与其同组的照明从节点和/或其他照明主节点进行照明。其中，仅在照明主节点中设置红外传感器可降低成本，可理解的是，也可在照明从节点中设置传感器，从而使得照明从节点可根据环境信息自动进行对其自身的照明控制。

在本实施例的一些可选的实现方式中，

采用此实现方式，可实现用户通过终端设备进行照明控制及设备进行自动照明控制的双重照明控制机制，既结合了Mesh网络自组网的优点(安全加密、低功耗、自组网等)，又可以通过红外传感器实现区域网络的自动化控制；既可以通过终端设备实现被动控制，也可以自主感知并实现主动控制，控制方式更加灵活，应用场景更加广泛。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述控制器包括脉冲宽度调制调光器，所述脉冲宽度调制(PWM)调光器响应于所述照明控制命令生成调制信号以控制所对应的光源渐亮或渐灭。采用此实现方式，可实现灯光的渐明渐暗，避免突明突暗给用户造成炫目眩晕。另外，在光源为LED光源的情况下，采用PWM控制LED灯的照明辉度还具有以下优点：第一、控制精确形高；第二、可降低照明成本，延长LED灯使用寿命；第三、可通过PWM控制，控制LED灯的亮暗占空比，进而可实现让LED灯轮换“休息”，以进一步降低功耗。

在本实施例的一些可选的实现方式中，PWM调光器包括用于输出预设的不同占空比及信号频率的PWM控制信号的多个PWM控制信号输出通道。采用此实现方式，可提升控制的实时性。可理解的是，也可采用PWM调光器分别调节其输出的一路PWM控制信号的占空比及信号频率的方式，实现控制所对应的光源的亮灭、渐亮渐灭过程及照明辉度等级。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述控制器包括计时器，用于控制所述照明主节点的光源与其对应的照明从节点的光源同步渐亮或渐灭。

在本实施例的一些可选的实现方式中，

所述控制器还包括可见光传感器，

采用此实现方式，可基于对环境亮度的感测开启或关闭照明控制设备的自动照明控制，进一步保证节能环保的效果。可理解的是，也可通过在红外传感器的电路中设置一个光敏电阻实现基于对环境亮度的感测开启或关闭照明控制设备的自动照明控制。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述控制器还定时生成控制信号以控制所对应的光源定时亮或灭。采用此实现方式，可实现定时开启及关闭光源，或定时提升及降低光源的辉度，以降低功耗。例如，办公楼的地下车库常年光线昏暗，可根据实际使用情况将一天分为高峰时段、普通时段、下班及休息时段，在照明主节点及照明从节点中设置存储有时段划分规则的存储器，使控制器根据时段划分规则自动控制所对应的光源的亮灭或照明辉度。

在本实施例的一些可选的实现方式中，在光源为LED光源的情况下，LED光源的驱动电源为脉冲恒流源。由LED灯(特别是白光LED灯)的正向伏安特性可知，当LED灯端电压超过其正向导通电压后，较小的电压波动都会导致工作电流的剧烈变化，从而影响正常使用。因此，采用此可选方式可保证LED光源的正常使用。

在一个具体示例中，Mesh网络采用BLE Mesh网络，光源采用LED灯，以照明主节点为例对照明主节点和照明从节点的硬件结构进行举例说明：本示例中，照明主节点中的控制器和蓝牙模块集成于采用BLE芯片nRF52832的MCU实现，其在低功耗模式下有-96dBm接收灵敏度，支持BLE5.0及蓝牙Mesh协议，增加信道纠错编码，有效传输距离可达到500米。BLE芯片内置3个PWM调光器，可提供12路PWM控制信号输出通道，每个通道可通过配置不同的COMP值(比较值)输出不同占空比及信号频率的PWM控制信号，从而实现对LED灯的亮灭、渐亮渐灭过程及多级照明辉度调节。LED灯包括多个LED高亮度小功率发光二极管，它们之间采用相互并联方式，可实现快速开关。LED灯的驱动电源采用PT4115型脉冲恒流源。红外传感器采用RE200B型红外探测器，该红外探测器的主处理芯片为BISS0001(由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器及封锁时间定时器构成)，在实际应用中，当人员或车辆接近该红外探测器时，放大器先将信号进行一次放大，然后耦合给二级放大器进行二次放大，同时将直流电位抬高0.5V后送到比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出的有效触发信号Vs输出到MCU的外部中断端口(External Interrupt)。

其中，如图2所示，PWM控制信号输出模式采用Up and Down模式，以两个PWM控制信号输出通道的输出端口“OUT0和OUT 1”为例，通过分别配置不同的COMP值“COMP0和COMP1”，可使得“OUT 0和OUT 1”输出不同的占空比的PWM控制信号。过程为：计数器从零开始递增，当值等于COMP时OUT输出的电平翻转，等于Counter top时计数器开始递减，第二次等于COMP时OUT输出的电平再次翻转，从而实现一个PWM周期内的高低电平变化，COMP值决定高低电平的占空比，而Counter top决定PWM控制信号的信号周期大小。通过配置12个不同的COMP值和Counter top值，如图3所示，可实现12路PWM控制信号输出通道输出不同占空比及信号频率的PWM控制信号，从而可实现LED灯多级照明辉度，满足不同场景的区别化照明，以降低功耗、延长LED灯的使用寿命。

本发明的另一个实施例提供了一种照明控制设备，包括：

其中

需要说明的是，本实施例提供的照明控制设备与前述实施例提供的照明控制设备的原理及工作流程相似，相关之处可以参照上述说明，在此不再赘述。

进一步，如图4所示，本实施例还提供了一种利用本实施例提供的照明控制设备的照明控制方法，包括：

所述照明主节点的红外传感器感测环境信息；

如图5所示，本发明的再一个实施例提供了一种照明控制***，包括：

终端设备；

其中

需要说明的是，本实施例提供的照明控制***与前述实施例提供的照明控制设备的原理及工作流程相似，相关之处可以参照上述说明，在此不再赘述。

进一步，如图6所示，本实施例还提供了一种利用本实施例提供的照明控制***的照明控制方法，包括：

本发明的又一个实施例提供了一种照明控制***，包括：

终端设备，生成第一照明控制命令；

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述控制器包括脉冲宽度调制调光器，所述脉冲宽度调制调光器响应于所述照明控制命令生成调制信号以控制所对应的光源渐亮或渐灭。

在本实施例的一些可选的实现方式中，第二照明控制命令的优先级高于所述第一照明控制命令。

需要说明的是，在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种照明控制设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，

所述照明控制命令来自与所述多个照明主节点组成所述无线网格网络的终端设备。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，

所述照明主节点的控制器包括用于感测环境信息的红外传感器，所述控制器根据所述红外传感器的感测结果生成所述照明控制命令。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，

所述控制器包括脉冲宽度调制调光器，所述脉冲宽度调制调光器响应于所述照明控制命令生成调制信号以控制所对应的光源渐亮或渐灭。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，

7.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，

所述控制器还包括可见光传感器，

其中所述控制器在所述可见光传感器感测到的环境亮度高于预定阈值时禁用所述红外传感器，并且在所述可见光传感器感测到的环境亮度低于预定阈值时使能所述红外传感器。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，

所述控制器包括脉冲宽度调制调光器，所述脉冲宽度调制调光器响应于所述根据所述红外传感器的感测结果生成的照明控制命令生成调制信号以控制所对应的光源渐亮或渐灭；

9.一种利用权利要求8所述设备的照明控制方法，其特征在于，包括：

所述照明主节点的红外传感器感测环境信息；

10.一种照明控制***，其特征在于，包括：

终端设备；

其中

11.一种利用权利要求10所述***的照明控制方法，其特征在于，包括：

12.一种照明控制***，其特征在于，包括：

终端设备，生成第一照明控制命令；

13.根据权利要求12所述的***，其特征在于，

14.根据权利要求13所述的***，其特征在于，所述控制器包括计时器，用于控制所述照明主节点的光源与其对应的照明从节点的光源同步渐亮或渐灭。

15.根据权利要求12-14中任一项所述的***，其特征在于，

第二照明控制命令的优先级高于所述第一照明控制命令。