CN102056369A - 基于双向通讯的智能照明管理系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于双向通讯的智能照明管理系统及其控制方法，在灯具上安装有用于侦测灯具状态和环境情况的传感器，灯具连接调光板，传感器与调光板信号相连，调光板接入主控制板，主控制板连接本地计算机。由调光板向灯具提供电能，传感器侦测灯具的状态和环境情况，传感器的信号送给调光板，调光板对传感器的信号进行A/D数模转换并将数据传送给主控制板，主控制板将调光板传送的数据与预设指令进行比对，比对后发出调整指令到调光板，调光板根据主控制板的命令信号向灯具供给不同大小的电流，使灯具发出不同光强大小的光、产生不同高低的色温，主控制板还将调整指令讯息回传给本地计算机，由本地计算机对灯具的状态进行后台显示。

Description

基于双向通讯的智能照明管理系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于双向通讯的智能照明管理系统及其控制方法，属于照明控制技术领域。

背景技术

自从有了电灯以来，人类社会活动变得丰富多彩；一些大型商场、酒店、会议厅等公共场所都需要照明系统。传统的照明系统由电线、开关、配线箱等硬件构成，组建复杂，功能单一；传统照明系统功能只是实现简单的开关控制，每个照明节点需要人工监视，整个系统的维护需要人工多，效率较低，管理维护成本高；传统的照明系统建成后，系统扩展性较差，无法加设扩展功能。随着要求控制区域面积的增大，整个照明系统的成本增加较大。

因此，设计一种新型的智能照明系统，将是一项具有经济效益和社会效应的技术课题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种基于双向通讯的智能照明管理系统及其控制方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

基于双向通讯的智能照明管理系统，特点是：包括调光板和主控制板，在灯具上安装有用于侦测灯具状态和环境情况的传感器，所述灯具连接调光板，所述传感器与调光板信号相连，所述调光板接入主控制板，所述主控制板连接本地计算机。

进一步地，上述的基于双向通讯的智能照明管理系统，其中，所述灯具通过控制线与调光板相连，采用PWM(脉冲宽度调制)进行调光控制；

所述传感器通过控制信号OR RS485与调光板相连，采用全双工模式发送；

所述调光板通过RS485与主控制板相连，采用全双工模式进行数据交换；

所述主控制板通过RS485与本地计算机相连，采用全双工模式进行数据交换。

更进一步地，上述的基于双向通讯的智能照明管理系统，其中，所述调光板包含中央控制单元、灯具驱动模块和侦测模块，中央控制单元设置两条通讯通道，中央控制单元通过其中一条通讯通道上的RS485接口与上一级调光板通讯连接，中央控制单元通过另一条通讯通道上的RS485接口与下一级调光板通讯连接；灯具驱动模块和侦测模块均与中央控制单元相连，电源经电功率侦测器接入中央控制单元。

更进一步地，上述的基于双向通讯的智能照明管理系统，其中，所述主控制板包含中央控制单元、按键模块和显示模块，中央控制单元设置两条通讯通道，中央控制单元通过其中一条通讯通道上的RS485接口与本地计算机通讯连接，中央控制单元通过另一条通讯通道上的RS485接口与调光板通讯连接；按键模块和显示模块均与中央控制单元相连，电源接入中央控制单元。

再进一步地，上述的基于双向通讯的智能照明管理系统，其中，所述本地电脑通过Internet互连网与远程计算机相连。灯具上安装有用于侦测温度、亮度、光线色温、震动、声响、灯具使用时间、灯具消耗功率和故障的传感器。

本发明基于双向通讯的智能照明管理系统的控制方法，由调光板向灯具提供电能，传感器侦测灯具的状态和环境情况，传感器的信号送给调光板，调光板对传感器的信号进行A/D数模转换并将数据传送给主控制板，主控制板将调光板传送的数据与预设指令进行比对，比对后发出调整指令到调光板，调光板根据主控制板的命令信号向灯具供给不同大小的电流，使灯具发出不同光强大小的光、产生不同高低的色温，主控制板还将调整指令讯息回传给本地计算机，由本地计算机对灯具的状态进行后台显示，所述主控制板上还设置有用于现场用户端控制的手动接口；

构成以下控制通道：

a)与调光板相连的传感器侦测灯具的状态和环境情况，转化为信息信号传送给调光板，调光板将信息信号传送给主控制板，主控制板将调光板传送的数据与预设指令进行比对，比对后发出调整指令到调光板，调光板对灯具进行控制，同时主控制板还将调整指令信息传递给本地计算机；

b)本地计算机根据监控得到的信息信号，发送命令信息信号给主控制板，主控制板设备接受到本地计算机发送的命令信息信号后，将命令信息信号传递给调光板，调光板解码主控制板发出的命令信息信号，进而对灯具进行控制；

c)通过主控制板上现场用户端控制手动接口输入控制指令，主控制板将命令信息信号传递给调光板，调光板解码主控制板发出的命令信息信号，进而对灯具进行控制。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

基于双向通讯的智能照明管理系统，由计算机替代人工管理监控，得出的数据正确性高，可实时监测；减免人工观察判断，操作流程通畅，作业效率高，人力消耗低；使用操作方便，堪称是具有新颖性、创造性、实用性的好技术，市场应用前景广阔。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明的架构示意图；

图2：调光板的电路原理图；

图3：主控制板的电路原理图。

图中各附图标记的含义见下表：

具体实施方式

如图1所示，基于双向通讯的智能照明管理系统，在第一灯具5a上安装有用于侦测温度、亮度、光线色温、震动、声响、灯具使用时间、灯具消耗功率和故障的第一传感器6a，在第二灯具8a上安装有用于温度、亮度、光线色温、震动、声响、灯具使用时间、灯具消耗功率和故障的第二传感器9a，第一灯具5a连接第一调光板4a，第二灯具8a连接第二调光板7a，第一传感器6a与第一调光板4a通信连接，第二传感器9a与第二调光板7a通信连接，第一调光板4a接入主控制板3a，第二调光板7a经第一调光板4a与主控制板3a通信，主控制板3a连接本地计算机2，本地电脑2通过Internet互连网与远程计算机1相连。实际应用中该系统可根据需要扩展，如更多的灯具上安装有传感器，灯具和传感器连接调光板，调光板与主控制板3b通信，主控制板3b连接本地计算机2，

其中，第一灯具5a通过控制线与第一调光板4a相连，第二灯具8a通过控制线与第二调光板7a相连，采用PWM进行调光控制。第一传感器6a通过控制信号或者RS485与第一调光板4a相连，第二传感器9a通过控制信号或者RS485与第二调光板7a相连，采用全双工模式发送。第一调光板4a和第一调光板7a通过RS485与主控制板3a相连，采用全双工模式进行数据交换。主控制板3a通过RS485与本地计算机2相连，采用全双工模式进行数据交换。

如图2所示，调光板包含中央控制单元301、灯具驱动模块308和侦测模块309，中央控制单元304设置两条通讯通道(主通讯通道302和副通讯通道304)，中央控制单元301通过主通讯通道302上的RS485接口303与上一级调光板通讯连接，中央控制单元301通过副通讯通道304上的RS485接口305与下一级调光板通讯连接；灯具驱动模块308和侦测模块309均与中央控制单元301相连，灯具驱动模块308控制灯具的工作状态，侦测模块309与传感通讯，电源307经电功率侦测器306接入中央控制单元301。

如图3所示，主控制板包含中央控制单元401、按键模块407和显示模块408，中央控制单元401设置两条通讯通道(主通讯通道402和副通讯通道404)，中央控制单元401通过主通讯通道402上的RS485接口403与本地计算机通讯连接，中央控制单元401通过副通讯通道404上的RS485接口405与调光板通讯连接；按键模块407和显示模块408均与中央控制单元401相连，电源接406入中央控制单元401。

调光板下端接灯具和传感器，调光板上端接入主控制板；调光板的功能为：提供灯具工作的电流电能，接受下端传感器的信号，向主控制板接受发送信号；调光板供给灯具电能，根据命令信号给出不同大小的电流，使灯具发出不同光强大小的光；传感器与调光板信号相连，根据客户需求选用不同类型传感器，包括人体接近传感器、声响感知传感器、温度传感器、光线色温传感器、电灯故障监测传感器等；调光板上端设备为主控制板。

主控制板下方接入多个调光板设备，多个主控制板之间信号线串联形成通讯链路；主控制板功能为：发送命令信号给调光板设备(包含调整光强大小、光色温高低和开启关闭电灯的命令信号)，接受调光板发送的信号(包含电灯故障报警信号、电灯发光强度和色温高低、人员接近感知信号、环境温度侦测信号、声响大小感知信号)，与其它主控制板相连形成通讯链路，传递其它主控制板发出的通讯信号，将命令信息接力传递给另一个主控制板，链路上的主控制板与本地电脑相连，传递本地电脑发出的命令信号给下一个主控制板或下方的调光板，同时将主控制板接受下方调光板发出的信息信号或其它主控制板设备发出的信号传送给本地电脑，主控制板相连成的信号链路终端接入本地电脑。

本地电脑通过Internet互连网与远程电脑相连，本地电脑上装载照明管理系统软件，实现功能有：接受主控制板发送来的信号(包含各地电灯开启关闭信息、各地电灯故障报警信号、各地电灯发光强度大小色温高低、各地电灯供电功率大小、各地环境温度大小等信息信号)，与远程电脑Internet相连，将本地电脑上的照明管理系统监控得到的信息信号发送给远程电脑，并接受远程电脑发送过来的命令信号信息，通过运行照明管理系统软件实现对各地电灯进行命令控制信息信号(电灯的开启关闭命令信号、调节电灯发光光强色温高低的命令信号、定时开启关闭电灯命令信号、强制关闭电灯信号)，本地电脑上的管理系统软件根据得到的信息信号作数据分析并计算(各地电灯的耗电情况、系统电能统计、各地电灯的发光情况、各地电灯的故障报警情况、附加的人员环境情况等等)，将结果随时显示在屏幕上；远程电脑通过互连网可随时监控照明系统的情况，并且可发布命令给照明管理系统控制各地电灯。

具体在需求应用场地架设系统时，可根据场地的大小和客户的需求调整整个照明管理系统的组成规模，调整主控制板、调光板、传感器和电灯的数量大小；建成后根据需要可增减相应的电灯数量，以达到整个系统的最大利用率和提高性价比。系统的传递信号路径如下所示：1)本地电脑发布命令信息信号给某个主控制板设备或多个主控制板设备，主控制板设备接受到本地电脑发送的命令信息信号后，将命令信号(开启关闭电灯信号、调节电灯发光强度和色温的信号)传递给调光板，调光板接受到主控制板发出的命令信号后，对下端的电灯进行动作；2)与调光板相连的传感器侦测电灯的状态和环境情况(电灯的反光强度和色温、环境温度、人员接近或发出的声响、电灯的工作状态消耗电能大小、电灯故障情况)转化为信息信号，传送给调光板，调光板将传感器信息信号传送给上一级主控制板，主控制板将调光板的信息信号传递给终端主控制板设备，终端的主控制板将信息信号传递给本地电脑，本地电脑将接受到的信息信号运行照明管理系统；如第一个主控制板是与本地电脑相连的终点主控制板，就直接将信息信号传递给本地电脑；3)本地电脑根据监控得到的信息信号，发送控制命令信号重复1)的路径传递命令给调光板控制电灯；4)人工直接干预直接通过调光板控制电灯，传感器同时监测得到的信息信号重复2)的路径；5)远程电脑通过互连网与本地电脑相连通讯接受命令和发布控制命令，本地电脑作为桥接点，下一步动作路径与上述相同。

综上所述，本发明设计独特，基于双向通讯的智能照明管理系统，由计算机替代人工管理监控，得出的数据正确性高，可实时观测；减免人工观察判断，操作流程通畅，作业效率高，人力消耗低；使用操作方便，经济效益和社会效应非常显着，为一实用的新设计，值得广泛推广应用。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.基于双向通讯的智能照明管理系统，其特征在于：包括调光板和主控制板，在灯具上安装有用于侦测灯具状态和环境情况的传感器，所述灯具连接调光板，所述传感器与调光板信号相连，所述调光板接入主控制板，所述主控制板连接本地计算机。

2.根据权利要求1所述的基于双向通讯的智能照明管理系统，其特征在于：所述灯具通过控制线与调光板相连，采用PWM进行调光控制；

所述传感器通过控制信号或者RS485与调光板相连，采用全双工模式发送；

所述调光板通过RS485与主控制板相连，采用全双工模式进行数据交换；

所述主控制板通过RS485与本地计算机相连，采用全双工模式进行数据交换。

3.根据权利要求1或2所述的基于双向通讯的智能照明管理系统，其特征在于：所述调光板包含中央控制单元、灯具驱动模块和侦测模块，中央控制单元设置两条通讯通道，中央控制单元通过其中一条通讯通道上的RS485接口与上一级调光板通讯连接，中央控制单元通过另一条通讯通道上的RS485接口与下一级调光板通讯连接；灯具驱动模块和侦测模块均与中央控制单元相连，电源经电功率侦测器接入中央控制单元。

4.根据权利要求1或2所述的基于双向通讯的智能照明管理系统，其特征在于：所述主控制板包含中央控制单元、按键模块和显示模块，中央控制单元设置两条通讯通道，中央控制单元通过其中一条通讯通道上的RS485接口与本地计算机通讯连接，中央控制单元通过另一条通讯通道上的RS485接口与调光板通讯连接；按键模块和显示模块均与中央控制单元相连，电源接入中央控制单元。

5.根据权利要求1或2所述的基于双向通讯的智能照明管理系统，其特征在于：所述本地电脑通过Internet互连网与远程计算机相连。

6.根据权利要求1所述的基于双向通讯的智能照明管理系统，其特征在于：灯具上安装有用于侦测温度、亮度、光线色温、震动、声响、灯具使用时间、灯具消耗功率和故障的传感器。

7.权利要求1所述的基于双向通讯的智能照明管理系统的控制方法，其特征在于：由调光板向灯具提供电能，传感器侦测灯具的状态和环境情况，传感器的信号送给调光板，调光板对传感器的信号进行A/D数模转换并将数据传送给主控制板，主控制板将调光板传送的数据与预设指令进行比对，比对后发出调整指令到调光板，调光板根据主控制板的命令信号向灯具供给不同大小的电流，使灯具发出不同光强大小的光、产生不同高低的色温，主控制板还将调整指令讯息回传给本地计算机，由本地计算机对灯具的状态进行后台显示，所述主控制板上还设置有用于现场用户端控制的手动接口；

构成以下控制通道：

a)与调光板相连的传感器侦测灯具的状态和环境情况，转化为信息信号传送给调光板，调光板将信息信号传送给主控制板，主控制板将调光板传送的数据与预设指令进行比对，比对后发出调整指令到调光板，调光板对灯具进行控制，同时主控制板还将调整指令信息传递给本地计算机；

b)本地计算机根据监控得到的信息信号，发送命令信息信号给主控制板，主控制板设备接受到本地计算机发送的命令信息信号后，将命令信息信号传递给调光板，调光板解码主控制板发出的命令信息信号，进而对灯具进行控制；

c)通过主控制板上现场用户端控制手动接口输入控制指令，主控制板将命令信息信号传递给调光板，调光板解码主控制板发出的命令信息信号，进而对灯具进行控制。

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