CN101711078A - 教学楼照明无线网络自动控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种教学楼照明无线网络自动控制系统及方法，采用无线单片机作为微处理器，包括中心节点(2)、个人计算机(1)、楼层汇聚节点(3)、一般汇聚节点(4)、无线照明控制主节点(5)、辅助节点(6)以及监控移动节点(7)，中心节点(2)与个人计算机(1)之间有线连接，中心节点(2)与楼层汇聚节点(3)之间无线连接，楼层汇聚节点(3)、一般汇聚节点(4)、无线照明控制主节点(5)、辅助节点(6)以及监控移动节点(7)相互之间无线连接。本发明安装配置方便灵活，管理自动化水平高，既能够实现教学楼照明节能，又能确保师生的用眼健康和夜间行走的安全。

Description

教学楼照明无线网络自动控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种教学楼照明无线网络自动控制系统及方法，属于照明控制技术领域，主要用于对教学楼照明无线网络自动控制和管理，实现教学楼节能照明。

背景技术

教学楼照明往往由于节能意识淡薄和管理方法的缺陷，一方面大量存在“长明灯”现象，造成大量能源的浪费，另一方面在教室、卫生间和过道等场合，该开灯时没有开，不需要开灯时开过多灯，导致教室照度的不适影响到师生的用眼健康、教学楼内夜间行走不安全隐患。

为此，目前出现多种教室照明调光技术和产品，如教室照明节能智能控制系统(实用新型专利200820075481.2)，由光电辨向探测电路、磁控探测电路、微控制器、显示器电路及照明灯电路构成，采用主动式近红外直射辨向探测器技术来动态检测教室的实际人数，采用磁敏传感技术检测座位上是否有人，微控器根据教室人数的多少分区域控制照明灯，有人区域必须人数坐满后再来人方可开启新区域的照明灯，实现人多多开灯，人少少开灯，防止人少时分坐在几个不同区域时开启多个区域照明灯造成用电浪费；远红外感应节电装置，利用远红外技术实施对教室照明的每组灯进行智能化细化控制，当白天室内照度达标时，不开灯，室内无人灯自灭，在室内照度不达标需要开启照明时，根据学生坐落的位置自动开启相应的照明灯，实现了教室照明无人化自动控制管理；教室照明监控器(发明专利200810235933.3)，通过光学系统采集选定的检测范围内的光能量并传递到光电检测元件，检测系统将检测信号与设定的阈值进行比较，并根据比较结果作出照明恰当、照明不足或照明过度等检测结论，根据得出的检测结论作出相应开、关灯提示。以上专利技术和产品不足是没有将教室照明与教学楼其它部分照明统一考虑，实现节能和安全照明。同时采用有线方式检测光照度、控制照明灯，由于布线不便，教室内分区域控制照明灯实施困难。

又如，惠州大景调光控制有限公司的智能照明控制系统，采用分布式、总线型结构，系统中的每一个可调光电子镇流器均配有控制、存储单元，各种感应器和控制面板、遥控接收器可直接连到镇流器上，当感应器状态变化或有键按下时，所连的镇流器会按照系统配置时确定的控制策略，通过总线发出命令，做出调光或开关动作，从而实现场景控制、感应控制等控制方式。该技术产品不足同样采用有线方式检测信息、控制照明灯，由于布线不便，实现教学楼照明灯节能、安全的统一管理困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的不足，公开一种教学楼照明无线网络自动控制系统及方法，能够在教学楼内建立短距离无线通信网络，采用无线单片机作为微处理器，通过无线通信方式传输命令和数据信息，对照明灯实现集中统一监控管理。

本发明所需要解决的问题是通过如下的技术方案实现的：采用无线单片机作为微处理器，包括配置在教学楼管理机房内的中心节点以及个人计算机，配置在各楼层的楼梯口的楼层汇聚节点，配置在各教室、卫生间、过道中心区域的一般汇聚节点，配置在每个照明灯处的无线照明控制主节点、辅助节点以及由工作人员携带的监控移动节点，中心节点与个人计算机之间有线连接，中心节点与楼层汇聚节点之间无线连接，楼层汇聚节点、一般汇聚节点、无线照明控制主节点、辅助节点以及监控移动节点相互之间无线连接。

本发明所述的中心节点、楼层汇聚节点以及一般汇聚节点包括无线单片机及其无线通信口、串行接口、存储器以及电源；无线单片机及其无线通信口通过串行总线与存储器相连，无线单片机串行输入/出口通过串行接口驱动产生标准串行口；中心节点通过串行接口与个人计算机串行通信，通过无线通信口与楼层汇聚节点无线通信。

本发明所述的主节点配置在照明灯旁，辅助节点配置在照明灯下方或者前方，主节点和辅助节点成对使用；主节点包括无线单片机及其无线通信口、存储器、人体红外传感器及检测电路、照明灯可调光电子镇流器及其D/A转换器和驱动电路、电源；无线单片机及其无线通信口通过串行总线与存储器相连，人体红外传感器及检测电路输出位数字信号，经过光电耦合器光电隔离后，通过输入端口与无线单片机相连，无线单片机数字量控制信号通过输出端口与D/A转换器相连，输出模拟控制信号，通过驱动电路驱动可调光电子镇流器工作；辅助节点包括无线单片机及其无线通信口、存储器、照度传感器及检测电路、电源；无线单片机及其无线通信口通过串行总线与存储器相连，照度传感器及检测电路输出模拟量信号，通过模拟量端口与无线单片机相连，通过其内部A/D转换器采集照度值。

本发明所述的监控移动节点包括无线单片机及其无线通信口、存储器、键盘LCD显示器及其接口电路、电源；无线单片机及其无线通信口通过串行总线与存储器相连，通过并行输入/出口与键盘LCD显示器及其接口电路相连。

本发明所述的教学楼照明无线网络自动控制方法，包括两方面内容：

1)监控管理方法：在教学楼管理机房内，通过个人计算机对整个系统照明灯自动控制方式、控制参数设定、工作状态监控，实现集中统一监控管理；采用监控移动节点，通过与无线照明控制主节点无线通信，对单照明灯自动控制方式、控制参数设定、工作状态、参数显示，实现单照明灯监控管理；采用监控移动节点，通过与一般汇聚节点无线通信，对该一般汇聚节点所在区域一批照明灯自动控制方式、控制参数设定、工作状态、参数显示，实现一批照明灯监控管理；

2)照明灯自动控制方法：对各照明灯区域按照教学照度要求和是否有师生在该区域的坐位上或者讲台旁的情况，进行无人和有人照度足够定时自动关灯、有人且照度不够自动开启和由于室外照度变化对照明灯进行照度自动调节控制；卫生间、过道和楼梯照明灯自动控制方式，按照人员行走的照度要求和是否有人及人员离开情况，进行无人和有人照度足够定时自动关灯、有人且照度不够自动开启等控制，不需要进行照度自动调节控制。

本发明的有益效果是：通过短距离无线通信网络对教学楼照明进行检测与控制，系统安装配置方便灵活，管理自动化水平高，便于分区域按照不同自动控制方式、不同照度要求对照明灯进行开启和照度调节等自动控制，既能够实现教学楼照明节能，又能确保师生的用眼健康和夜间行走的安全。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的教学楼照明无线网络自动控制系统结构示意图

图2是本发明所述的中心节点、楼层汇聚节点和一般汇聚节点的结构框图

图3是本发明所述的无线照明控制主节点的结构框图

图4是本发明所述的无线照明控制辅助节点的结构框图

图5是本发明所述的监控移动节点的结构框图

在图中，1个人计算机，2中心节点，3楼层汇聚节点，4一般汇聚节点，5无线照明控制主节点，6辅助节点，7监控移动节点。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的教学楼照明无线网络自动控制系统，采用无线单片机作为微处理器，包括配置在教学楼管理机房内的中心节点2以及个人计算机1，配置在各楼层的楼梯口的楼层汇聚节点3，配置在各教室、卫生间、过道中心区域的一般汇聚节点4，配置在每个照明灯处的无线照明控制主节点5、辅助节点6以及由工作人员携带的监控移动节点7，中心节点2与个人计算机1之间有线连接，中心节点2与楼层汇聚节点3之间无线连接，楼层汇聚节点3、一般汇聚节点4、无线照明控制主节点5、辅助节点6以及监控移动节点7相互之间无线连接。

如图2所示，本发明所述的所述的中心节点2、楼层汇聚节点3以及一般汇聚节点4包括无线单片机及其无线通信口、串行接口、存储器以及电源；无线单片机及其无线通信口通过串行总线与存储器相连，无线单片机串行输入/出口通过串行接口驱动产生标准串行口；中心节点2通过串行接口与个人计算机1串行通信，通过无线通信口与楼层汇聚节点3无线通信。楼层汇聚节点3和一般汇聚节点4负责照明灯无线照明控制主节点5与中心节点2联系，一方面中心节点2将控制命令和参数通过各楼层汇聚节点3、一般汇聚节点4下传到各无线照明控制主节点5，另一方面，各无线照明控制主节点5将工作状态和人员活动情况、照度值等信息通过一般汇聚节点4和各楼层汇聚节点3上传给中心节点2。

如图3、图4所示，本发明所述的主节点5配置在照明灯旁，辅助节点6配置在照明灯下方或者前方，主节点5和辅助节点6成对使用；主节点5包括无线单片机及其无线通信口、存储器、人体红外传感器及检测电路、照明灯可调光电子镇流器及其D/A转换器和驱动电路、电源；无线单片机及其无线通信口通过串行总线与存储器相连，人体红外传感器及检测电路输出位数字信号，经过光电耦合器光电隔离后，通过输入端口与无线单片机相连，无线单片机数字量控制信号通过输出端口与D/A转换器相连，输出模拟控制信号，通过驱动电路驱动可调光电子镇流器工作；辅助节点6包括无线单片机及其无线通信口、存储器、照度传感器及检测电路、电源；无线单片机及其无线通信口通过串行总线与存储器相连，照度传感器及检测电路输出模拟量信号，通过模拟量端口与无线单片机相连，通过其内部A/D转换器采集照度值。辅助节点6通过照度传感器及检测电路获取照明灯下方或者前方照度值，并将照度值无线传输给对应无线照明控制主节点5；无线照明控制主节点5采用红外传感器及其检测电路检测照明灯下方或者前方是否有人，采用可调光电子镇流器及其D/A转换器和驱动电路，按照设定控制策略实现对照明灯开启和照度调节控制。

如图5所示，本发明所述的监控移动节点7包括无线单片机及其无线通信口、存储器、键盘LCD显示器及其接口电路、电源；无线单片机及其无线通信口通过串行总线与存储器相连，通过并行输入/出口与键盘LCD显示器及其接口电路相连。监控移动节点7能够与无线照明控制主节点5、一般汇聚节点4直接通信遥控，进行单个照明灯和某区域照明灯监控管理。

本发明所述的教学楼照明无线网络自动控制方法，包括两方面内容：

1)监控管理方法：在教学楼管理机房内，通过个人计算机1对整个系统照明灯自动控制方式、控制参数设定、工作状态监控，实现集中统一监控管理；采用监控移动节点7，通过与无线照明控制主节点5无线通信，对单照明灯自动控制方式、控制参数设定、工作状态、参数显示，实现单照明灯监控管理；采用监控移动节点7，通过与一般汇聚节点4无线通信，对该一般汇聚节点4所在区域一批照明灯自动控制方式、控制参数设定、工作状态、参数显示，实现一批照明灯监控管理；

2)照明灯自动控制方法：对各照明灯区域按照教学照度要求和是否有师生在该区域的坐位上或者讲台旁的情况，进行无人和有人照度足够定时自动关灯、有人且照度不够自动开启和由于室外照度变化对照明灯进行照度自动调节控制；卫生间、过道和楼梯照明灯自动控制方式，按照人员行走的照度要求和是否有人及人员离开情况，进行无人和有人照度足够定时自动关灯、有人且照度不够自动开启等控制，不需要进行照度自动调节控制。

Claims (5)

1.一种教学楼照明无线网络自动控制系统，采用无线单片机作为微处理器，其特征在于：包括配置在教学楼管理机房内的中心节点(2)以及个人计算机(1)，配置在各楼层的楼梯口的楼层汇聚节点(3)，配置在各教室、卫生间、过道中心区域的一般汇聚节点(4)，配置在每个照明灯处的无线照明控制主节点(5)、辅助节点(6)以及由工作人员携带的监控移动节点(7)，中心节点(2)与个人计算机(1)之间有线连接，中心节点(2)与楼层汇聚节点(3)之间无线连接，楼层汇聚节点(3)、一般汇聚节点(4)、无线照明控制主节点(5)、辅助节点(6)以及监控移动节点(7)相互之间无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种教学楼照明无线网络自动控制系统，其特征在于所述的中心节点(2)、楼层汇聚节点(3)以及一般汇聚节点(4)包括无线单片机及其无线通信口、串行接口、存储器以及电源；无线单片机及其无线通信口通过串行总线与存储器相连，无线单片机串行输入/出口通过串行接口驱动产生标准串行口；中心节点(2)通过串行接口与个人计算机(1)串行通信，通过无线通信口与楼层汇聚节点(3)无线通信。

3.根据权利要求1所述的一种教学楼照明无线网络自动控制系统，其特征在于：主节点(5)配置在照明灯旁，辅助节点(6)配置在照明灯下方或者前方，主节点(5)和辅助节点(6)成对使用；主节点(5)包括无线单片机及其无线通信口、存储器、人体红外传感器及检测电路、照明灯可调光电子镇流器及其D/A转换器和驱动电路、电源；无线单片机及其无线通信口通过串行总线与存储器相连，人体红外传感器及检测电路输出位数字信号，经过光电耦合器光电隔离后，通过输入端口与无线单片机相连，无线单片机数字量控制信号通过输出端口与D/A转换器相连，输出模拟控制信号，通过驱动电路驱动可调光电子镇流器工作；辅助节点(6)包括无线单片机及其无线通信口、存储器、照度传感器及检测电路、电源；无线单片机及其无线通信口通过串行总线与存储器相连，照度传感器及检测电路输出模拟量信号，通过模拟量端口与无线单片机相连，通过其内部A/D转换器采集照度值。

4.根据权利要求1所述的一种教学楼照明无线网络自动控制系统，其特征在于所述的监控移动节点(7)包括无线单片机及其无线通信口、存储器、键盘LCD显示器及其接口电路、电源；无线单片机及其无线通信口通过串行总线与存储器相连，通过并行输入/出口与键盘LCD显示器及其接口电路相连。

5.一种教学楼照明无线网络自动控制方法，其特征在于包括两方面内容：

1)监控管理方法：在教学楼管理机房内，通过个人计算机(1)对整个系统照明灯自动控制方式、控制参数设定、工作状态监控，实现集中统一监控管理；采用监控移动节点(7)，通过与无线照明控制主节点(5)无线通信，对单照明灯自动控制方式、控制参数设定、工作状态、参数显示，实现单照明灯监控管理；采用监控移动节点(7)，通过与一般汇聚节点(4)无线通信，对该一般汇聚节点(4)所在区域一批照明灯自动控制方式、控制参数设定、工作状态、参数显示，实现一批照明灯监控管理；

2)照明灯自动控制方法：对各照明灯区域按照教学照度要求和是否有师生在该区域的坐位上或者讲台旁的情况，进行无人和有人照度足够定时自动关灯、有人且照度不够自动开启和由于室外照度变化对照明灯进行照度自动调节控制；卫生间、过道和楼梯照明灯自动控制方式，按照人员行走的照度要求和是否有人及人员离开情况，进行无人和有人照度足够定时自动关灯、有人且照度不够自动开启等控制，不需要进行照度自动调节控制。

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