CN117750565A - 一种照明控制***、方法及照明*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及照明技术领域，本发明公开了一种照明控制***、方法及照明***，包括设置于照明设备内的主控制器、通信模块、光源控制模块和雷达模块；雷达模块实时采集进入照明设备的感应区域的人员状态信息；通信模块将人员状态信息广播发送至私有网络中的其他照明设备，且接收其他照明设备发送的人员状态信息；主控制器，在判断节点位置信息映射表中是否存在该其他照明设备的网络地址，若存在，则计算人员进入所述感应区域的时间，并结合加权系数，计算得到所述照明设备的亮度，形成控制波形；光源控制模块基于所述控制波形，控制场效应管的周期导通。不仅实现了不同照明设备之间的协调工作，且实现了照明设备的无极调光。

Description

一种照明控制***、方法及照明***

技术领域

本发明涉及照明技术领域，具体的说，是涉及一种照明控制***、方法及照明***。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

现有的公共区域照明控制***，光源方面逐渐被LED光源替代，但，控制方式上不够先进。

目前的，照明控制***存在以下问题：

LED灯具的孤立性，无法协调工作；

LED光源具备无极调光的条件，但实现方式也比较简单；

或多或少的依赖于人的主动参与。

发明内容

本发明为了解决上述问题，本发明提供一种照明控制***、方法及照明***，通过私有网络，实现了不同照明设备之间的协调工作，且通过节点位置信息映射表的设置和人员状态信息的采集，实现了照明设备的无极调光。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种照明控制***，其包括设置于照明设备内的主控制器、通信模块、光源控制模块和雷达模块，且照明设备的通信模块与其他照明设备的通信模块之间相互通信，构成私有网络；

所述雷达模块，用于实时采集进入所述照明设备的感应区域的人员状态信息；

所述通信模块，用于将所述雷达模块采集的人员状态信息广播发送至私有网络中的其他照明设备，且接收其他照明设备发送的人员状态信息；

所述主控制器，用于在所述通信模块接收到某其他照明设备发送的人员状态信息后，判断节点位置信息映射表中是否存在该其他照明设备的网络地址，若存在，则计算人员进入所述感应区域的时间，并结合加权系数，计算得到所述照明设备的亮度，形成控制波形；

所述光源控制模块，用于基于所述控制波形，控制场效应管的周期导通。

进一步地，所述加权系数为：Ko=300×ln(n×step)，其中，n表示其他照明设备的网络地址在节点位置信息映射表中的索引，step表示照明设备与其他照明设备的距离的转换系数。

进一步地，所述人员状态信息包含人员与照明设备的距离、人员的运动速度和运动方向。

进一步地，所述节点位置信息映射表是，在所述通信模块接收到网络管理器分配的短地址后，所述通信模块接收到的由网络管理器下发的距离所述照明设备最近的若干个其他照明设备的网络地址。

进一步地，所述节点位置信息映射表中的网络地址，按照网络地址对应的其他照明设备与所述照明设备的距离，由近及远进行排序。

进一步地，所述距离，基于其他照明设备与照明设备的位置信息，计算得到；且，若所述网络管理器中没有保存所述照明设备的位置信息，则向照明设备发送位置扫描命令。

进一步地，所述通信模块，还用于以广播形式向网络管理器发送采用网络号加密后的入网申请，以获取网络管理器分配的短地址；

所述网络管理器对所述加密后的入网申请进行解密后，对入网申请的报文进行校验，并在校验正确后，给所述通信模块分配短地址。

进一步地，还包括设置于照明设备内的光照度感应模块；

所述光照度感应模块，用于采集照明设备安装位置的环境光照度；且所述主控制器，还用于基于所述环境光照度，控制所述照明设备开关。

本发明的第二个方面提供一种基于第一方面所述的一种照明控制***的照明控制方法，包括如下步骤：

雷达模块实时采集进入照明设备的感应区域的人员状态信息；

通信模块将雷达模块采集的人员状态信息广播发送至私有网络中的其他照明设备，且接收其他照明设备发送的人员状态信息；

主控制器在通信模块接收到某其他照明设备发送的人员状态信息后，判断节点位置信息映射表中是否存在该其他照明设备的网络地址，若存在，则计算人员进入所述感应区域的时间，并结合加权系数，计算得到所述照明设备的亮度，形成控制波形；

光源控制模块基于所述控制波形，控制场效应管的周期导通。

本发明的第二个方面提供一种照明***，包括若干照明设备，且每个照明设备采用如第一方面所述的一种照明控制***。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种照明控制***，其通过私有网络，实现了不同照明设备之间的协调工作，且通过节点位置信息映射表的设置和人员状态信息的采集，实现了照明设备的无极调光。

本发明提供了一种照明控制***，其通过节点位置信息映射表和其他照明设备发送的人员状态信息，在一定范围内，根据人员状态信息自动调整亮度，整体表现人员距离灯具越近亮度越高，距离越远，亮度越低，灯具的亮度会呈现一个连续的变化过程，不会突然亮起或者突然熄灭，给人不舒服的感觉。

附图说明

构成本发明的一部分说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。

图1为本发明的实施例一的一种照明控制***的结构图；

图2为本发明的实施例一的3个灯具的控制示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

本实施例一的目的是提供一种照明控制***。

本实施例提供的一种照明控制***，应用于公共照明设备。

在本实施例中，公共照明设备为LED（发光二极管）灯具。

本实施例提供的一种照明控制***，如图1所示，包括设置于照明设备内的主控制器、电源、光源控制模块、通信模块、雷达模块和光照度感应模块。照明设备的通信模块与其他照明设备的通信模块之间相互通信，构成私有网络。

其中，电源为整个主控制器、光源控制模块、通信模块、雷达模块和光照度感应模块，提供稳定的低压电源，实现市电AC220转DC12V和DC3.3V的转换。

其中，雷达模块，采用FWCM（调频连续波）雷达，用于实时采集进入照明设备的感应区域的人员状态信息。主控制器通过UART接口（异步串行通信口），实时读取雷达模块采集的人员状态信息。人员状态信息包含人员的运动速度、运动方向、人员与灯具的距离，实现人员位置监测。

其中，光照度感应模块，为光照度传感器，实时采集照明设备安装位置的环境光照度。主控制器通过I2C接口，实时读取光照度感应模块采集的光照度数值，来获取灯具安装位置的环境光照度。

其中，通信模块，采用2.4G无线通信，用于将雷达模块采集的人员状态信息广播发送至私有网络中的其他照明设备，且接收其他照明设备发送的人员状态信息。主控制器内部集成BLE5.0的PHY，通过软件实现ble-mesh协议，实现照明设备间的相互通信。

其中，主控制器接收到某其他照明设备发送的人员状态信息后，判断节点位置信息映射表中是否存在该其他照明设备，若存在，则计算人员进入感应区域的时间，并结合加权系数，计算得到照明设备的亮度lux，并基于亮度lux得到PWM。

其中，光源控制模块，通过主控制器输出的PWM（脉冲宽度调制）控制波形（PWM的占空比），控制MOS管（场效应管）周期导通，实现对照明设备（LED灯珠）的通断控制，实现LED无极调光。

对于某个照明设备，其内安装的FMCW雷达，可以实时监测其感应范围内的人员状态信息；当该照明设备的雷达模块监测的人员运动后，会向私有网络中的节点（照明设备）广播发送采集到的人员状态信息，如表1所示。

表1、人员状态信息的广播发送格式

其中，byte表示字节，Short-Addr表示短地址。

私有网络中的其他节点（照明设备）如果接收到人员状态信息，首先查找该节点（广播发送人员状态信息的照明设备）是否在自身的节点位置信息映射表中，若节点位置信息映射表中存在该节点，则根据节点位置信息映射表，计算该人员状态信息源节点（广播发送人员状态信息的照明设备）与本节点（接收人员状态信息的照明设备）的距离，然后根据计算的距离设定照明的发光强度。这样当其中的一个照明灯具确定亮起后，随后的5-10个灯具会自动的根据节点位置信息映射表中定义的位置信息自动逐渐亮起逐渐熄灭，并调整到合适的亮度。

以如图2所示的3个灯具（照明装置）为例，说明：

（1）当前人员刚进入灯具1的感应区域，灯具1得到人员状态信息，并将人员状态信息发送给私有网络中的灯具2、灯具3。

（2）对于灯具2或3，收到灯具1发送的人员状态信息后，在自身二维坐标信息表（节点位置信息映射表）内查找灯具1的网络地址，若节点位置信息映射表中存在灯具1的网络地址，则获取灯具1的位置信息，计算与灯具1的距离，并结合人员状态信息，判断人员是接近还是远离。

（3）若人员是接近，则基于人员状态信息和与灯具1的距离（即，位置信息映射表中保存在两灯具间的距离），计算进入感应区域的时间t，并计算加权系数Ko。

在节点（灯具2或3）的节点位置信息映射表存有一个参数为间距step，该值可以表征每两个节点之间的距离的转换系数，利用该转换系数可以计算Ko的值，Ko = 300×Ln(n×step),Ln为自然对数，n表示两个节点在位置信息映射表中的索引间隔，即灯具1的网络地址在位置信息映射表中的索引，Ko系数带有符号，表示了增加亮度还是减少亮度。

（4）根据时间t的加权值（加权系数Ko可调整），灯具2或灯具3收到灯具1的人员状态信息后，根据运动方向判断人员是接近灯具2或灯具3，调整灯具2或灯具3的亮度值lux，lux=Lset + Ko/t，其中，Lset为设定值。

（5）当人员离开灯具1进入到灯具2的范围内时，灯具1失去自身传感器的人员状态信息，将灯具1的亮度降低到一个设定值Lset，例如200lux。灯具2得到人员状态信息，并将人员状态信息发送给灯具1和灯具3；灯具1获取到灯具2发送的人员状态信息后，根据运动方向判断人员是远离灯具1，计算灯具1的照度值lux，lux=Lset - Ko/t；灯具3收到灯具2的人员状态信息后，根据运动方向判断人员是接近灯具3，灯具3按照lux=Lset + Ko/t，执行亮度调整。

综上，通过照明装置内部的二维坐标信息表和照明装置发送的人员状态信息，在一定范围内，照明装置会根据人员状态信息自动调整亮度，整体表现人员距离照明装置越近亮度越高，距离越远，亮度越低。

照明装置的亮度会呈现一个连续的变化过程，不会突然亮起或者突然熄灭，给人不舒服的感觉。

控制器结合光照度控制，可以使照明装置在光线满足的情况下，关闭光源节约能源。在不同场景下控制环境光线的强弱变化。

本实施例中，通过软件实现ble-mesh协议栈，使***具备ble-mesh组网能力。

每个控制区域安装1个具有网络管理器功能的灯具（管理节点），负责整个网络的建立。每个网络管理器拥有自己特定的APP_ID（软件编号）和NET_ID（网络号），只有与网络管理器具有相同的APP_ID和NET_ID的中继节点和普通节点才能加入到网络管理器的私有网络中。

每个控制区域安装多个具有网络中继功能的灯具（中继节点），此类灯具作为中继节点，负责扩展网络管理器的私有网络的覆盖范围，该类节点当接收到本网络普通节点的报文数据时会重新封装数据包头，并对数据向网络管理器进行转发。中继节点的具体安装数量根据实际情况设定。

除具有网络管理器功能和具有网络中继功能外的，其他灯具作为普通节点，只实现网络通信功能，不负责进行网络维护。

所有中继、普通节点的灯具在上电后，通信模块会以广播形式向网络管理器发送入网申请，该入网申请的报文使用NET_ID作为密钥进行加密，得到密文（加密后的入网申请），如表2所示。

表2、入网申请报文的格式

如果节点和网络管理器的NET_ID不一致，则无法解密该入网申请报文，从而无法完成后续的入网流程。

只有当节点和网络管理器的NET_ID一致时，密文被正确解密，并且入网申请报文的数据校验完全正确，网络管理器给节点分配网络短地址，后续节点跟网络管理器的通信全部使用短地址进行通信。

网络管理器收到地址申请指令（入网申请）后，会根据节点的MAC地址分配一个固定的、网内唯一的网络短地址。

在本实施例中，除mac层之外的所有数据在发送时会使用APP_ID作为密钥进行加密。

网络管理器给每个节点分配短地址后，节点仍未进入工作状态，节点此时无法确定自己在该私有网络中的已确认的位置信息，所以需要跟网络管理器交互确认位置关系，如表3所示，该过程存在两种可能：

表3、交互确认位置关系

①网络管理器中已经保存了该节点的明确的位置信息，或者该位置信息已经经过人为修正，无需再确定位置信息。该种情况，入网后网络管理器直接给节点下发已经确认的位置信息。

注：间距step表示每个两个设备的间隔密度的程度，用于后续亮度控制。

节点入网后，网络管理器会向入网灯具节点下发5-10个（该数值是根据节点位置信息自动计算，也可以根据实际安装信息进行人为修正）其他灯具节点的网络地址（即，短地址），这些灯具节点和入网灯具节点是由近到远的、距离递增的关系，形成一个包含位置信息的节点位置信息映射表，该地址列表作为后期该灯具亮度调整的一个依据。

②网络管理器中没有保存某节点的位置信息，需要先对该节点发送位置扫描命令，该节点收到位置扫描命令后，会将该节点监听到的附近的其他节点的地址和信号强度（该节点和其附近节点的信号强度）发送给网络管理器，网络管理器根据短地址和强度信息查询计算当前节点的位置信息。

在网络管理器内部，以自己和中继节点的位置作为参考，按照每个节点相对网络管理器和中继节点间的信号强度从强到弱进行排序，作为距离的计算依据来确定每个节点的位置信息。一般情况下，该位置信息需要进行人工确认，以确保控制的准确性。网络管理器在不确定节点的具***置时，需要通过信号强度值来判断节点的位置，例如，在中继节点左右各分布有5个节点，共10个节点，中继节点需要搜索到10个节点后，对10个节点的信号强度进行分析，信号强度高的离中继节点的距离较近，依次距离越远，信号强度减弱，据此，将搜索到的10个节点放置到位置信息映射表中。

实施例二

本实施例二的目的是提供一种基于实施例一所述的一种照明控制***的照明控制方法，包括如下步骤：

雷达模块实时采集进入照明设备的感应区域的人员状态信息；

通信模块将雷达模块采集的人员状态信息广播发送至私有网络中的其他照明设备，且接收其他照明设备发送的人员状态信息；

主控制器在通信模块接收到某其他照明设备发送的人员状态信息后，判断节点位置信息映射表中是否存在该其他照明设备的网络地址，若存在，则计算人员进入所述感应区域的时间，并结合加权系数，计算得到所述照明设备的亮度，形成控制波形；

光源控制模块基于所述控制波形，控制场效应管的周期导通。

实施例三

本实施例三的目的是提供一种照明***，包括若干照明设备，且每个照明设备采用如实施例一所述的一种照明控制***。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种照明控制***，包括设置于照明设备内的主控制器、通信模块、光源控制模块和雷达模块，且照明设备的通信模块与其他照明设备的通信模块之间相互通信，构成私有网络；

所述雷达模块，用于实时采集进入所述照明设备的感应区域的人员状态信息；

所述通信模块，用于将所述雷达模块采集的人员状态信息广播发送至私有网络中的其他照明设备，且接收其他照明设备发送的人员状态信息；

所述主控制器，用于在所述通信模块接收到某其他照明设备发送的人员状态信息后，判断节点位置信息映射表中是否存在该其他照明设备的网络地址，若存在，则计算人员进入所述感应区域的时间，并结合加权系数，计算得到所述照明设备的亮度，形成控制波形；

所述光源控制模块，用于基于所述控制波形，控制场效应管的周期导通。

2.如权利要求1所述的一种照明控制***，其特征在于：所述加权系数为：Ko=300×ln(n×step)，其中，n表示其他照明设备的网络地址在节点位置信息映射表中的索引，step表示照明设备与其他照明设备的距离的转换系数。

3.如权利要求1所述的一种照明控制***，其特征在于：所述人员状态信息包含人员与照明设备的距离、人员的运动速度和运动方向。

4.如权利要求1所述的一种照明控制***，其特征在于：所述节点位置信息映射表是，在所述通信模块接收到网络管理器分配的短地址后，所述通信模块接收到的由网络管理器下发的距离所述照明设备最近的若干个其他照明设备的网络地址。

5.如权利要求4所述的一种照明控制***，其特征在于：所述节点位置信息映射表中的网络地址，按照网络地址对应的其他照明设备与所述照明设备的距离，由近及远进行排序。

6.如权利要求5所述的一种照明控制***，其特征在于：所述距离，基于其他照明设备与照明设备的位置信息，计算得到；且，若所述网络管理器中没有保存所述照明设备的位置信息，则向照明设备发送位置扫描命令。

7.如权利要求1所述的一种照明控制***，其特征在于：所述通信模块，还用于以广播形式向网络管理器发送采用网络号加密后的入网申请，以获取网络管理器分配的短地址；

所述网络管理器对所述加密后的入网申请进行解密后，对入网申请的报文进行校验，并在校验正确后，给所述通信模块分配短地址。

8.如权利要求1所述的一种照明控制***，其特征在于：还包括设置于照明设备内的光照度感应模块；

所述光照度感应模块，用于采集照明设备安装位置的环境光照度；且所述主控制器，还用于基于所述环境光照度，控制所述照明设备开关。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的一种照明控制***的照明控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

雷达模块实时采集进入照明设备的感应区域的人员状态信息；

通信模块将雷达模块采集的人员状态信息广播发送至私有网络中的其他照明设备，且接收其他照明设备发送的人员状态信息；

主控制器在通信模块接收到某其他照明设备发送的人员状态信息后，判断节点位置信息映射表中是否存在该其他照明设备的网络地址，若存在，则计算人员进入所述感应区域的时间，并结合加权系数，计算得到所述照明设备的亮度，形成控制波形；

光源控制模块基于所述控制波形，控制场效应管的周期导通。

10.一种照明***，其特征在于：包括若干照明设备，且每个照明设备采用如权利要求1-8任一项所述的一种照明控制***。