CN102591277A - 一种智能环境监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能环境监控系统。该系统包括带有调光或调光调色电源的LED灯具、电器设备、传感器模块、控制模块、控制终端。该系统通过对于照度/人体/物体的感应测量来自动控制灯具的亮度，从而实现智能化的照明控制，减少不必要的能源浪费；通过对环境温度/湿度的测量，来自动控制空调/供暖设备/空气干燥设备/加湿设备，当温度/湿度异常时，该系统通过短信/邮件自动报警提醒管理人员，避免生产经营的安全事故；同时该系统还可以实时监控能源的使用情况，为管理者提供准确的能耗数据报表，减少生产经营的能源成本。

Description

一种智能环境监控系统

技术领域

本发明涉及环境监控领域，尤其是一种智能的环境监控系统。

背景技术

现有的环境监控系统通常只关注照明控制情况，而照明控制系统一般是依靠人为开关灯具来控制各个照明设备，采用传统的抄表方式来监控能源的消耗，取得能源消耗数据后，通常使用手工来统计数据，并且采集到的能耗数据只限定于电表一级，无法细分到各单位科室/部门级数据采集，从而无法从多角度分析及生成能耗分析报表。

随着社会的发展，现有的功能单一的照明控制系统就会产生如下问题：

1，由于是人为开关照明，因此存在许多照明浪费，比如：

1)某一场所无人时出现的照明浪费，比如地下停车场、洗手间、走廊、楼梯等场所，午餐休息时间或下班后，这些场所的人流量非常小，但其照明灯具却依旧点亮，或者仍然高亮度的点亮，因此，存在大量的照明浪费；

2)日光充足时，灯光的亮度却不变，从而导致产生照明浪费；

3)ON/OFF开光控制无法调节灯具的照明亮度或暖白色，从而在灯光可以暗淡的时候，灯具却高亮度的点亮，因此造成照明浪费。

2，人为开关照明无法满足各种环境、以及各类人群的不同需求，比如：

1)在办公楼、工厂、物流仓库、医院、超市、商场等照明范围广的场所，人工照明控制无法实现对于照明的集中监控；

2)21世纪，智能办公环境对照明控制系统的需求日益增多。

3，传统的抄表和手工统计数据，浪费人力资源，无法精确统计各时段、各部门、各用电类型的能耗情况，笼统的数据使得决策依据不充分，同时，管理部门又希望能够实时掌握各单位各部门的能耗情况，并能够统计分析能耗报表，以利于决策需要。

4，单一功能的人工照明控制在造成照明浪费(能源浪费)的同时，增加了生产经营成本。

发明内容

为了解决上述众多问题，本发明提出了一种智能环境监控系统，能够实现对于照明的控制。

本发明所提出的智能环境监控系统，包括：带有调光或调光调色电源的LED灯具、电器设备、传感器模块、控制模块、控制终端，其中，

所述带有调光或调光调色电源的LED灯具分布在多个照明分区中，并与所述控制模块连接，所述调光或调光调色电源根据所述控制模块发送的照明指令来调节所述LED灯具的发光亮度或者发光方式，所述LED灯具根据所处的位置分为室外LED灯具和室内LED灯具；

所述传感器模块包括：电流传感器、照度传感器和红外传感器；

所述电流传感器安装在由一个或多个LED灯具串联线路构成的分组线路的输入端，并与所述控制模块连接，用来采集各分组线路的实时电力消耗数据，并将采集到的所述实时电力消耗数据发送给所述控制模块；

所述照度传感器均匀分布在各照明分区，并与所述控制模块连接，用于测量各照明分区的亮度，并将测量得到的照度数据发送给所述控制模块；

所述红外传感器布置在各流动场所，并与所述控制模块连接，用于将测量得到的人体/物体移动数据发送给所述控制模块；

所述控制终端直接或经过路由器/交换机连接到所述控制模块，以使用户在所述控制终端的WEB浏览器上远程操作所述环境监控系统的各项功能；

所述控制模块根据所接收的各个传感器发送的数据，对所述LED灯具以及所述电器设备的开关、参数进行控制和调节。

进一步地，所述传感器模块还包括分布于各检测区间的温湿度传感器，并与所述控制模块连接，用来采集检测区间环境的温湿度信息，并将检测得到的温湿度数据发送给所述控制模块。

本发明所提出的智能环境监控系统，通过对于照度/人体/物体的感应测量来自动控制灯具的亮度，从而实现智能化的照明控制，减少不必要的能源浪费；通过对环境温度/湿度的测量，来自动控制空调/供暖设备/空气干燥设备/加湿设备，当温度/湿度异常时，该系统通过短信/邮件自动报警提醒管理人员，避免生产经营的安全事故；同时该系统还可以实时监控能源的使用情况，为管理者提供准确的能耗数据报表，减少生产经营的能源成本。

附图说明

图1是本发明所提出的智能环境监控系统的系统框图。

图2是照明环境分区平面图例。

图3是采用本发明的技术方案所取得的节能效果示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是本发明所提出的智能环境监控系统的系统框图，如图1所示，本发明所提出的智能环境监控系统包括：带有调光或调光调色电源的LED灯具、电器、传感器模块、控制模块、控制终端以及能耗分析管理模块。

其中，带有调光或调光调色电源的LED灯具具有寿命长(使用时间5万小时以上)、低能耗(节省传统灯具50％以上电力)、发热量低、无紫外线、无频闪、环保、即可启动、可调光、数字可调等优点。带有调光或调光调色电源的LED灯具分布在多个照明分区中，并与控制模块连接，调光或调光调色电源根据控制模块发送的照明指令来调节LED灯具的发光亮度，所述LED灯具根据所处的位置分为室外LED灯具和室内LED灯具，为了实现快速定位，室外LED灯具的电源部分安装有GPS导航芯片，室内LED灯具具有唯一、不同的灯具编码。LED灯具与控制模块的连接方式分为有线连接和无线连接两种方式，有线连接比如可以使用以电力线、标准串口RS485、以太网RJ45等为接口的有线连接，无线连接比如可以使用基于Zigbee、Z-wave、Wifi、GPRS等无线通信传输模式的无线连接。

电器设备，包括空调设备、暖气设备、空气干燥设备、加湿设备等电器设备。

传感器模块包括：电流传感器、温湿度传感器、照度传感器、红外传感器等感应测量装置，其中：

电流传感器安装在各分组线路(这里，分组线路指的是某一排LED灯具串联线路、某一列LED灯具串联线路或多个LED灯具串联线路)的输入端，并与控制模块连接，用来采集各分组线路的实时电力消耗数据，比如电流数据，并将采集到的实时电力消耗数据发送给控制模块，以实现对于能耗的监控；

温湿度传感器，分布于各检测区间(这里，各检测区间指的是各功能分区、各部门或各办公房间，可设置区间编码对各检测区间进行区分)，并与控制模块连接，用来采集检测区间环境的温湿度信息，并将检测得到的温湿度数据发送给控制模块，以使控制模块对空调温度、暖气供应量、空气干燥设备、加湿设备等电器设备的参数进行实时的调整，并且在仓库、易燃易爆堆积处等场所，还可作为预警部件，当控制模块判断温湿度传感器检测到的温度达到临界点时，向报警模块发出报警指令使其通过短信/邮件提醒管理人员，避免生产经营的安全事故。

照度传感器均匀分布在各照明分区，并与控制模块连接，用于测量各照明分区的亮度，并将测量得到的照度数据发送给控制模块，以便控制模块做出将灯具的亮度调高调低的判断，同时，控制模块将照度传感器反馈信息发送给控制终端，以使用户在控制终端上可以查询照度传感器反馈信息；这里，照明分区是指一组或多组分组线路组成的LED灯具排列所占的平面分区，可灵活设置，某一建筑物中照明分区的设置平面图如图2所示，在图2中，该建筑物根据部分类别和照明位置类别分为多个照明分区：主管室照明分区、市场部照明分区、销售部照明分区、行政部照明分区、商务部照明分区、财务部照明分区、会议室照明分区、会客区照明分区、仓储物流照明分区、大堂照明分区、走道照明分区、楼梯照明分区等照明分区。

红外传感器布置在地下停车场、走廊、楼梯间、洗手间等各流动场所，并与控制模块连接，用于将测量得到的人体/物体(比如车辆)移动数据发送给控制模块，使得控制模块根据获取到的红外传感器自动感应的人体/物体移动信息，按照事先设定的参数条件点灭灯具或对灯具进行亮度调节。

控制终端，可为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑和手机等终端设备中的一个或多个，其直接连接或经过路由器/交换机连接到控制模块，以使用户在控制终端的WEB浏览器上远程操作环境监控系统的各项功能。

控制模块根据所接收的各个传感器发送的数据，对LED灯具以及设备的开关、参数进行控制和调节。控制模块的I/O输入输出端口包括有线通信模块：包含电力线、RJ45、RS485有线接口以及多路数字/模拟控制线路，其中，数字/模拟控制线路用于对接收的数据进行数字/模拟转换；和无线通信模块：包括Wifi、Zigbee、Z-wave等无线通信芯片。

具体地：

控制模块基于所接收的电流传感器采集的电流数据，以实时仪表图形的方式显示电力使用情况，电费支出情况，最高最低电压电流数据等，以对能耗进行监控；

控制模块根据所接收的温湿度数据对所述电器设备的参数进行实时调整；

在控制模块中设置补偿系数，在LED灯具的使用初期，控制模块传输照明指令给LED灯具的调光或调光调色电源，使LED灯具按照事先设定的补偿系数换算出的亮度比例进行照明，避免购买灯具后的使用初期由于过于明亮而造成的照明浪费，即灯具初期照度修正；

控制模块接收分布在各个照明分区的照度传感器传回的照度数据，经过条件判断后，通过控制模块的输出接口发送照明指令给LED灯具的调光或调光调色电源，以根据自然采光度，智能地调节灯具的亮度比例，充分利用日光，比如，在阳光充足时(比如晴天)，自动降低灯具的亮度，在日光暗淡时(比如阴天/雨天/傍晚)自动调高灯具的亮度；

设定工作日历及控制时间表，控制模块按照设定的时序，传输照明指令给LED灯具的调光或调光调色电源，以根据不同的客流量来控制LED灯具的开/关或调节LED灯具的亮度，比如对于商场，可以设定周一～周五、周末的不同时间表，以自动调节不同日期、节假日和不同客流量时段LED灯具的照明亮度；

控制模块接收分布在各流动场所的红外(人体/物体)传感器传回的人体/物体移动数据，当判断地下停车场、办公区、楼梯走廊或洗手间等流动场所无人时，通过控制模块的输出接口发送照明指令给LED灯具的调光或调光调色电源，使LED灯具自动灭灯或降低亮度，减少不必要的照明浪费；

控制模块接收到各传感器返回的数据，经过条件判断出现异常状况时，比如灯具、设备故障或用电异常、环境温湿度异常，借助地图动态显示异常状况发生的地点或区域，实现快速定位，并以邮件或短信等方式向管理人员报警，其中，室外LED灯具通过电源部分安装的GPS导航芯片进行定位，室内LED灯具根据灯具编码获取其位置信息；

另外，基于LED灯具的数字可调特性，可以利用控制模块设定多种固定的场景模式，比如，会议模式、投影模式、座谈模式、休息模式等，只需一键点击，即可将LED灯具自动调节到设定好的与选定的场景模式对应的照明亮度和色彩，实现多样化的照明效果；

能耗分析管理模块，是一种提供互联网云计算的系统。控制模块通过互联网，定期将保存的电力消耗数据上传至能耗分析管理模块。能耗分析管理模块对获取的电力消耗数据处理后，以图表的形式提供给用户，供用户经营决策使用。

具体地：

能耗分析管理模块对接收到的电力消耗数据进行分析后，分别以日报、周报、月报、年报的形式生成能耗汇总表，并以柱形图、饼图、折线图等可视化图表的形式对能耗情况进行显示，同时提供用电量汇总报表的下载(CSV格式)；

能耗分析管理模块从接收到的电力消耗数据中分析总结得到日期数据后，以图表的形式显示任意日、月、周、年的能耗对比；

另外，能耗分析管理模块还能够对能耗单位、电费、CO2碳排放量的换算值进行设定、进行部门设定(比如大类别、中类别、小类别)、支持画面打印、显示月度/年度节能减排目标值、能耗监控软件导入用电量数据、设定公司、用户信息、设定设备信息、进行日历选择等。

该智能环境监控系统还可以对观察区域进行灵活、动态的可视化分区、分组，以灵活应对区域监控的变更需求，同时还可点击可视化分区查看某一分区的能耗情况以及对某一分区的照明和其他设备进行控制。另外，该智能环境监控系统还可以通过internet接收其他数据平台的天气气候数据，并根据事先设定的条件，控制门窗等设备开关或其他电器设备的参数。

应用场景1：

早晨，某商场部长驱车前去商业中心，进入写字楼地下停车场，设置在车道两旁的红外传感器，感应到车辆的移动，并将此信息传输至控制模块，控制模块发出照明指令，给车辆行驶位置的前几排LED灯具电源，调高LED照明亮度。部长下车后，步行在走廊上，走廊LED灯具也随之自动调亮。进入电梯来到楼层办公室，红外传感器感应到人体移动，控制模块将接收到反馈移动信号，发出照明指令给LED电源，LED灯具自动打开。

应用场景2：

部长的办公室窗外阳光明媚，室内的照度传感器定时将现在感应到的照度值反馈回控制模块，控制模块将收到的照度值，对比事先设定的此区域的照度值，发出照明指令，降低LED灯具亮度，使室内亮度达到设定照度即可，此功能为充分利用日光，减少不必要的照明浪费。同理，傍晚日没时间，日光逐渐暗淡，控制模块也会将室内的LED灯具随之调亮。夏天，办公室内的温度感应器也会定时将温度数据传递给控制模块，控制模块根据设定条件判断，自动控制空调设备的温度。冬天，控制模块会接收到相应温度数据，根据条件判断，自动控制暖气供应量。

应用场景3：

会议室安装的是可调光调色LED灯具，此照明区域设定了场景模式，通过控制模块里设定的不同场景模式，可以切换会议模式、投影模式，座谈模式。会议模式时，全部LED灯具调节为冷白色，明亮清晰。投影模式时，前区投影屏幕的灯具关闭，后区灯具调暗，桌面上的灯具保持适当亮度。座谈模式时，LED灯具的光色为暖白色，营造温暖和谐的氛围。

应用场景4：

员工反映办公区新购置了一批LED灯具太亮太刺眼。控制模块基于初期照度修正功能，将员工办公区的LED灯具的补偿系数设定为0.7，即令灯具亮度为70％的亮度，这样做，在节能的同时，还为员工提供了舒适的光环境。几年后，灯具使用时间增长，光衰现象发生，则可将补偿系数还原为1，便可挽回光衰造成的亮度损失。(而无需再投资购买新灯具)。

应用场景5：

商业中心1～5层为购物商场，照明系统不仅充分利用日光，还能根据时序设置表，来设定周一～周五的每个时段各区域的灯具亮度，周六和周日还能设定客流高峰期的时序表，为顾客提供更科学的光环境。另外，某楼层某区域的LED灯具损坏时，控制模块会在平面图上显示故障点的区域，并以邮件或短信的方式提醒管理员，快速修复故障，以避免由此造成的不良影响。此外，控制模块还可将电流传感器反馈的能耗数据，分析汇总成图表，以供管理部门经营决策使用。

采用本发明所提出的技术方案所能够达到的技术效果如图3所示，通过初期照度修正、日光利用、时钟控制、人感控制等测量感应技术及智能控制，可以节省原有40％以上的能源消耗，还可监控各使用环境的用电异常、温湿度异常等现象，并具备短信报警、地图报警等安全性功能。同时还可实时监控能耗，分区控制能耗对象，能耗数据的分析报表功能还可减少人力资本开支，提高管理决策速度。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种智能环境监控系统，其特征在于，该系统包括：带有调光或调光调色电源的LED灯具、电器设备、传感器模块、控制模块、控制终端，其中，

所述带有调光或调光调色电源的LED灯具分布在多个照明分区中，并与所述控制模块连接，所述调光或调光调色电源根据所述控制模块发送的照明指令来调节所述LED灯具的发光亮度或者发光方式，所述LED灯具根据所处的位置分为室外LED灯具和室内LED灯具；

所述传感器模块包括：电流传感器、照度传感器和红外传感器；

所述电流传感器安装在由一个或多个LED灯具串联线路构成的分组线路的输入端，并与所述控制模块连接，用来采集各分组线路的实时电力消耗数据，并将采集到的所述实时电力消耗数据发送给所述控制模块；

所述照度传感器均匀分布在各照明分区，并与所述控制模块连接，用于测量各照明分区的亮度，并将测量得到的照度数据发送给所述控制模块；

所述红外传感器布置在各流动场所，并与所述控制模块连接，用于将测量得到的人体/物体移动数据发送给所述控制模块；

所述控制终端直接或经过路由器/交换机连接到所述控制模块，以使用户在所述控制终端的WEB浏览器上远程操作所述环境监控系统的各项功能；

所述控制模块根据所接收的各个传感器发送的数据，对所述LED灯具以及所述电器设备的开关、参数进行控制和调节。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述LED灯具与所述控制模块的连接方式分为有线连接和无线连接两种方式，其中，所述有线连接包括以电力线、标准串口RS485或以太网RJ45为接口的有线连接；所述无线连接包括基于Zigbee、Z-wave、Wifi或GPRS无线通信传输模式的无线连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括报警模块，当所述控制模块判断所述温湿度传感器检测到的温度达到临界点时，向所述报警模块发出报警指令使其通过短信或邮件进行报警。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器模块还包括分布于各检测区间的温湿度传感器，并与所述控制模块连接，用来采集检测区间环境的温湿度信息，并将检测得到的温湿度数据发送给所述控制模块。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述照明分区是指一组或多组分组线路组成的LED灯具排列所占的平面分区。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制终端为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑和手机中的一个或多个。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块的输入输出端口包括有线通信模块和无线通信模块，其中，所述有线通信模块包含电力线、以太网RJ45、标准串口RS485有线接口以及多路数字/模拟控制线路；所述无线通信模块包括Zigbee、Z-wave、Wifi、GPRS无线通信芯片。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块基于所接收的所述实时电力消耗数据，以实时仪表图形的方式显示电力使用情况、电费支出情况、最高最低电压电流数据，以对能耗进行监控。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块根据所述温湿度数据对所述电器设备的参数进行实时调整。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块接收所述照度数据，经过判断后，发送照明指令给所述LED灯具的电源，以根据自然采光度智能地调节灯具的亮度比例。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述LED灯具的使用初期，所述控制模块传输照明指令给所述LED灯具的电源，使所述LED灯具按照事先设定的补偿系数换算出的亮度比例进行照明。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块能够按照设定的时序，传输照明指令给所述LED灯具的电源，以根据不同的人流量/客流量来控制所述LED灯具的开/关或调节所述LED灯具的亮度。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块接收所述人体/物体移动数据，当判断所述流动场所无人时，发送照明指令给所述LED灯具的电源，使所述LED灯具自动灭灯或降低亮度，减少不必要的照明浪费。

14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块接收到各传感器返回的数据，当判断出现异常状况时，借助地图动态显示异常状况发生的地点或区域，并以邮件或短信的方式向管理人员报警。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述室外LED灯具通过电源部分安装的GPS导航芯片进行定位，所述室内LED灯具根据灯具编码获取其位置信息。

16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块能够设定多种固定场景模式，通过按键选择，将所述带有调光调色电源的LED灯具自动调节到与选定的场景模式对应的照明亮度和色彩。

17.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括能耗分析管理模块，所述控制模块通过互联网定期将保存的所述电力消耗数据上传至所述能耗分析管理模块，所述能耗分析管理模块对所述电力消耗数据处理后，以图表的形式提供给用户，供用户经营决策使用。

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