CN102123551A - 基于分布式控制的智能照明控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于分布式控制的智能照明控制系统，包括感知层、传输层和应用层，还包括一控制中心，该控制中心具有至少一输入端和至少一输出端，传输层通信网络进一步包括第一通信网络和第二通信网络，感知层通过该第一通信网络上传数据到控制中心，控制中心根据接收到的数据进行分析运算，并通过该第二通信网络发送控制指令到应用层相应目标地址的灯光控制单元。本发明实现了智能动态的控制目标路灯的开关及亮度，具有集中控制、分级管理、配置灵活、组态方便等优点。
Description
[技术领域]
本发明涉及智能照明控制系统，尤其是涉及基于分布式控制的智能照明控制系统，实现物对物的实时智能控制。
[技术背景]
较传统的照明控制方式一般采用时序控制或者根据环境光亮度智能控制，但不可避免的都是采用一个区域全亮或全暗的模式，无法实现随动智能调光，比较先进的道路智能照明系统通过感应车辆或行人的经过，在临近区域开启照明灯具或者调高光源亮度，实现了照明系统的随动智能调光，但是这种方式是一种及时处理的方式，信息无法及时反馈，不便于人机交互以及监控和管理，也不便于及时的故障检测和报告，因此，开发一种分布式控制系统具有较高的应用价值。
[发明内容]
本发明的目的是：提供一种分布式道路智能照明控制系统，通过上级系统集中获取数据、集中管理和集中控制，完成数据获取、直接控制、人机交互以及监控和管理等功能，实现高可靠性、系统扩充能力强，且易于维护的目的。
本发明的目的是这样实现的：
基于分布式控制的智能照明控制系统，包括感知层、传输层和应用层，其中，
感知层是由若干传感器节点组成的传感网络，每一个传感器节点都具有唯一的源地址，所述的若干传感器节点沿照明区域分布设置；
应用层包括由若干对象节点组成的对象网络，所述的每一个对象节点至少包括一个灯光控制单元，每一个灯光控制单元控制至少一个光源，所述的每一个对象节点都具有唯一可寻址的目标地址；
传输层至少包括传感网络和对象网络之间的通信网络，所述的传感网络和对象网络之间通过该通信网络进行数据传输；
还包括一控制中心，该控制中心具有至少一输入端和至少一输出端，所述的通信网络进一步包括第一通信网络和第二通信网络，所述的感知层通过该第一通信网络连接于所述的输入端，所述的应用层通过该第二通信网络连接于所述的输出端；感知层通过该第一通信网络上传数据到控制中心，控制中心根据接收到的数据进行分析运算，并通过该第二通信网络发送控制指令到应用层相应目标地址的灯光控制单元。
特定传感器节点的触发信号连同该传感器节点的源地址码通过所述的第一通信网络发送到控制中心，控制中心通过分析和运算，并根据运算结果发送控制指令到应用层相应的目标节点的灯光控制单元，以控制相关区域路灯的工作状态。
传感器节点网络用于感应人或者车的经过，当有人或者车经过时，传感器被触发，触发信号连同该传感器节点的源地址码生成数据报，并通过第一通信网络发送出去，控制中心接收到触发信号后，根据发送该触发信号的源地址码生成控制指令并通过第二通信网络发送到应用层相应的目标节点的灯光控制单元对光源的工作状态进行调整。
传输层根据各自的通信协议分别建立感知层和控制中心，以及控制中心和应用层之间的通信链路，并完成传感网络和控制中心以及控制中心和对象网络之间的数据传输。
灯光控制的方式按照预设的参数执行。以路灯为例：可以将源地址周边的路灯亮度调高，在一定的范围内，从源地址往两边的若干盏路灯亮度逐渐递减，形成从人或车所在位置为中心的一定范围内，路灯的亮度逐渐递减。或者通过两次触发相邻路灯的顺序判断出人或车前进的方向，仅将人或车前进方向一定范围内的路灯点亮或亮度调高。在单行道上，可以不进行判断，直接将人或车前进方向上一定范围内的路灯点亮或亮度调高。
本发明的工作步骤如下：
a、传感器节点感应是否有车辆或行人经过，如果有则通过第一通信网络发送指令到控制中心；
b、控制中心根据接收到的指令按照预设的程序和数据进行分析和运算，并通过第二通信网络发送相应的控制指令到应用层相应的对象节点；
c、对象节点的灯光控制单元根据接收到的控制指令控制相应路灯的工作状态。
第一通信网络和第二通信网络的网络拓扑结构和组网方式不受限制。
本发明的有益效果是：本发明实现了根据人或车等需要提供照明的因素对传感器的触发，智能动态的控制目标灯具的开关及亮度，极大程度的节省了能源消耗，同时，由于采用了分布式控制的系统布局，利用控制中心进行上一级控制，组成了一个由过程控制和过程监控组成的以通信网络为纽带的多级控制系统，感知层的信号全部汇总到控制中心后，再由控制中心发送指令集中控制应用层，因此，在控制中心可以实时掌控系统运行状态，同时可以通过指令输入终端发送控制指令或修改系统 运行参数，具有集中控制、分级管理、配置灵活、组态方便等有益效果。
作为上述技术方案的改良，本发明的进一步技术方案如下：
进一步，上述的通信网络是无线通信网络，该无线通信网络的拓扑结构可以是总线型拓扑结构、星形拓扑结构、环形拓扑结构、网状拓扑结构、卫星通信的拓扑结构等。
无线网络省去了繁琐的布线工作，且不影响美观，无线通信网络的拓扑结构不受限制，根据组网的需要，也可以设置多级节点及多级控制中心。
进一步，上述的无线通信网络可以是zigbee网络，GPRS网络，GSM网络，WLAN网络，蓝牙网络，3G网络等。
进一步，上述的灯光控制单元是可调光LED驱动器，照明灯具采用LED光源。
进一步，上述的第一通信网络包括设置于感知层的第一无线发射模块，和设置于所述控制中心输入端的第一无线接收模块，第二通信网络包括设于所述控制中心输出端的第二无线发射模块以及设置于应用层的第二无线接收模块，该第一无线发射模块电连接到所述的传感器节点，该第二无线接收模块电连接到所述的灯光控制单元，所述的第一无线发射模块和第二无线接收模块分别一一对应于所述的传感器节点和灯光控制单元。
进一步，上述的对象节点还包括MCU处理单元，该MCU处理单元具有一MCU输入端和一MCU输出端，所述的MCU输入端电连接到所述的第二无线接收模块，所述的MCU输出端电连接到所述的灯光控制单元。
进一步，上述的通信网络是有线网络，可以是以太网，或者电力线 载波通信网络等。
进一步，上述的传感器节点包括传感器，传感器可以是红外光耦传感器，地磁传感器，超声波雷达传感器，机器视觉感应器等。
进一步，上述的传感器还包括环境光传感器。
进一步，上述的控制中心至少包括一台服务器，该服务器具有一显示装置和一指令输入终端，该显示装置电连接到所述的输出端，该服务器还包括一指令输入端口，所述的指令输入终端连接到所述的指令输入端口。
[附图说明]
图1是本发明的层级示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明的工作实例示意图。
[具体实施方式]
以下结合附图和具体实施案例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明技术方案的限定。
本实施例以路灯为例，如图1和图2所示，本实施例包括感知层、传输层和应用层，其中，
感知层是由若干传感器节点组成的传感网络，每一个传感器节点都具有唯一的源地址，所述的若干传感器节点沿道路分布设置；应用层包括由若干对象节点组成的对象网络，所述的每一个对象节点至少包括一 个灯光控制单元，每一个灯光控制单元控制至少一盏路灯，所述的每一个对象节点都具有唯一可寻址的目标地址；传输层至少包括传感网络和对象网络之间的通信网络，所述的传感网络和对象网络之间通过该通信网络进行数据传输；还包括一控制中心，该控制中心具有至少一输入端和至少一输出端，所述的通信网络进一步包括第一通信网络和第二通信网络，所述的感知层通过该第一通信网络连接于所述的输入端，所述的应用层通过该第二通信网络连接于所述的输出端；感知层通过该第一通信网络上传数据到控制中心，控制中心根据接收到的数据进行分析运算，并通过该第二通信网络发送控制指令到应用层相应目标地址的灯光控制单元。
特定传感器节点的触发信号连同该传感器节点的源地址码通过所述的第一通信网络发送到控制中心，控制中心通过分析和运算，并根据运算结果发送控制指令到应用层相应的目标节点的灯光控制单元，以控制相关区域路灯的工作状态。
传感器节点网络用于感应人或者车的经过，当有人或者车经过时，传感器被触发，触发信号连同该传感器节点的源地址码生成数据报，并通过第一通信网络发送出去，控制中心接收到触发信号后，根据发送该触发信号的源地址码生成控制指令并通过第二通信网络发送到应用层相应的目标节点的灯光控制单元对路灯的工作状态进行调整。
传输层根据各自的通信协议分别建立感知层和控制中心，以及控制中心和应用层之间的通信链路，并完成传感网络和控制中心以及控制中心和对象网络之间的数据传输。
灯光控制的方式按照预设的参数执行。例如：可以将源地址周边的 路灯亮度调高，在一定的范围内，从源地址往两边的若干盏路灯亮度逐渐递减，形成从人或车所在位置为中心的一定范围内，路灯的亮度逐渐递减。或者通过两次触发相邻路灯的顺序判断出人或车前进的方向，仅将人或车前进方向一定范围内的路灯点亮或亮度调高。在单行道上，可以不进行判断，直接将人或车前进方向上一定范围内的路灯点亮或亮度调高。
本发明的工作步骤如下：
a、传感器节点感应是否有车辆或行人经过，如果有则通过第一通信网络发送指令到控制中心；
b、控制中心根据接收到的指令按照预设的程序和数据进行分析和运算，并通过第二通信网络发送相应的控制指令到应用层相应的对象节点；
c、对象节点的灯光控制单元根据接收到的控制指令控制相应路灯的工作状态。
第一通信网络和第二通信网络的网络拓扑结构和组网方式不受限制。
本发明实现了根据人或车等需要提供照明的因素对路灯的触发，智能动态的控制目标路灯的开关及亮度，极大程度的节省了能源消耗，同时，由于采用了分布式控制的系统布局，利用控制中心进行上一级控制，组成了一个由过程控制和过程监控组成的以通信网络为纽带的多级控制系统，感知层的信号全部汇总到控制中心后，再由控制中心发送指令集中控制应用层，因此，在控制中心可以实时掌控系统运行状态，同时可以通过指令输入终端发送控制指令或修改系统运行参数，具有集中控制、分级管理、配置灵活、组态方便等有益效果。
本实施例的通信网络采用无线通信网络，该无线通信网络的拓扑结构可以是总线型拓扑结构、星形拓扑结构、环形拓扑结构、网状拓扑结构、卫星通信的拓扑结构等。
无线网络省去了繁琐的布线工作，且不影响美观，无线通信网络的拓扑结构不受限制，根据组网的需要，也可以设置多级节点及多级控制中心。
无线通信网络可以采用zigbee网络，GPRS网络，GSM网络，WLAN网络，蓝牙网络，3G网络等，但不以此为限。
本实施例的灯光控制单元是可调光LED驱动器15，路灯采用LED光源16。
如图2所示，本实施例的的第一通信网络8-1包括设置于感知层7的第一无线发射模块12-1，和设置于所述控制中心10输入端的第一无线接收模块13-1，第二通信网络8-2包括设于所述控制中心10输出端的第二无线发射模块12-2，以及设置于应用层9的第二无线接收模块13-2，该第一无线发射模块12-1电连接到所述的传感器节点11，该第二无线接收模块13-2电连接到所述的可调光LED驱动器15，所述的第一无线发射模块12-1和第二无线接收模块13-2分别一一对应于所述的传感器节点11和可调光LED驱动器15。
本实施例的对象节点还包括MCU处理单元14，该MCU处理单元14具有一MCU输入端和一MCU输出端，所述的MCU输入端电连接到所述的第二无线接收模块13-2，所述的MCU输出端电连接到所述的可调光LED驱动器15。
本实施例的传感器节点包括传感器，传感器可以是红外光耦传感器， 地磁传感器，超声波雷达传感器，机器视觉感应器等，还包括环境光传感器。
环境光传感器的应用进一步提高了节能效率，当环境光较亮的情况下，可以关闭传感网络，这样即使有人或车经过路灯也不会被点亮，只有当环境光亮度低于设定值时，传感网络才工作，进一步提高了智能程度。
另外，考虑到城市路灯的美化效果，还可以增加时序控制，例如，可以设置晚上七点到十点的时间段路灯全部以最大亮度点亮，不受传感网络的控制，以满足城市夜景美化的效果，十点之后人流量和车流量逐渐减少，同时也不再需要夜景美化，此时启动传感网络，达到节能的目的。
控制中心10至少包括一台服务器，该服务器具有一显示装置和一指令输入终端，该显示装置电连接到所述的输出端，该服务器还包括一指令输入端口，所述的指令输入终端连接到所述的指令输入端口。
如图3所示，下面以某条道路的六盏路灯为例说明本实施例的控制方式。
首先，环境光传感器(图中未示出)检测环境光亮度，若环境光亮度小于某一设定值，所有路灯全部以100％的亮度开启，时钟模块进入工作状态，设定午夜12点之后时钟模块发送指令将所有路灯的亮度调到50％，同时传感网络进入工作状态，假设此时正好有一辆汽车111经过路灯3，触发到设于路灯3灯柱上的红外光耦传感器，则路灯3的红外光耦传感器生成一个高电平信号，连同路灯3的源地址码生成一个数据报文，并通过第一通信网络发送到控制中心10，控制中心接收到数据报文后首 先读取发送该数据报文的源地址码，并根据预设的程序和数据判断此时应该调亮路灯4，路灯5以及路灯6，然后分别生成一个控制指令，并通过第二通信网络发送对应的控制指令到路灯4，路灯5以及路灯6的目标地址，路灯4，路灯5以及路灯6的MCU处理单元接收到各自的控制指令后，控制对应的可调光LED驱动器完成对路灯的调光。例如：例如控制中心发送的控制指令如下：路灯4的亮度调为100％，路灯5的亮度调为90％，路灯6的亮度调为70％，这样便形成了一个以汽车111所在位置为中心，往汽车行驶的方向灯光亮度逐级递减的照明效果，如果汽车行驶到路灯4的位置，则预设指令以此类推，只是此时控制中心还需发送控制指令到路灯4，将路灯4的亮度恢复到50％的状态。如此便实现了路灯灯光的亮度随动调节，极大程度的降低了能源消耗。
需要特别说明的是：如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明结构、装置等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.基于分布式控制的智能照明控制系统，包括感知层、传输层和应用层，其中，
感知层是由若干传感器节点组成的传感网络，每一个传感器节点都具有唯一的源地址，所述的若干传感器节点沿照明区域分布设置；
应用层包括由若干对象节点组成的对象网络，所述的每一个对象节点至少包括一个灯光控制单元，每一个灯光控制单元控制至少一个光源，所述的每一个对象节点都具有唯一可寻址的目标地址；
传输层至少包括传感网络和对象网络之间的通信网络，所述的传感网络和对象网络之间通过该通信网络进行数据传输；
其特征在于：还包括一控制中心，该控制中心具有至少一输入端和至少一输出端，所述的通信网络进一步包括第一通信网络和第二通信网络，所述的感知层通过该第一通信网络连接于所述的输入端，所述的应用层通过该第二通信网络连接于所述的输出端；感知层通过该第一通信网络上传数据到控制中心，控制中心根据接收到的数据进行分析运算，并通过该第二通信网络发送控制指令到应用层相应目标地址的灯光控制单元。
2.根据权利要求1所述的基于分布式控制的智能照明控制系统，其特征在于：所述的通信网络是无线通信网络，该无线通信网络的拓扑结构可以是总线型拓扑结构、星形拓扑结构、环形拓扑结构、网状拓扑结构、卫星通信的拓扑结构等。
3.根据权利要求2所述的基于分布式控制的智能照明控制系统，其特征在于：所述的无线通信网络可以是zigbee网络，GPRS网络，GSM网络，WLAN网络，蓝牙网络，3G网络等。
4.根据权利要求1所述的基于分布式控制的智能照明控制系统，其特征在于：所述的灯光控制单元是可调光LED驱动器，照明灯具采用LED光源。
5.根据权利要求3所述的基于物分布式控制的道路智能照明控制系统，其特征在于：所述的第一通信网络包括设置于感知层的第一无线发射模块，和设置于所述控制中心输入端的第一无线接收模块，第二通信网络包括设于所述控制中心输出端的第二无线发射模块以及设置于应用层的第二无线接收模块，该第一无线发射模块电连接到所述的传感器节点，该第二无线接收模块电连接到所述的灯光控制单元，所述的第一无线发射模块和第二无线接收模块分别一一对应于所述的传感器节点和灯光控制单元。
6.根据权利要求5所述的基于分布式控制的智能照明控制系统，其特征在于：所述的对象节点还包括MCU处理单元，该MCU处理单元具有一MCU输入端和一MCU输出端，所述的MCU输入端电连接到所述的第二无线接收模块，所述的MCU输出端电连接到所述的灯光控制单元。
7.根据权利要求1所述的基于分布式控制的智能照明控制系统，其特征在于：所述的通信网络是有线网络，可以是以太网，或者电力线载波通信网络等。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于分布式控制的智能照明控制系统，其特征在于：所述的传感器节点包括传感器，传感器可以是红外光耦传感器，地磁传感器，超声波雷达传感器，机器视觉感应器等。
9.根据权利要求8所述的基于分布式控制的智能照明控制系统，其特征在于：所述的传感器还包括环境光传感器。
10.根据权利要求1所述的基于分布式控制的智能照明控制系统，其特征在于：所述的控制中心至少包括一台服务器，该服务器具有一显示装置和一指令输入终端，该显示装置电连接到所述的输出端，该服务器还包括一指令输入端口，所述的指令输入终端连接到所述的指令输入端口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Zhongshan Xinghan Technology Co., Ltd. Document name: Notification that Application Deemed to be Withdrawn |
|
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110713 |