CN102711335B - 一种led节能灯智能控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种LED节能灯智能控制装置及控制方法，装置包括LED模组、LED驱动电路、感应器、定时器、单片机、Zigbee网络和终端计算机。首先在定时器中设置LED模组的工作时段，通过感应器采集信号，单片机对采集到的信号进行分析，控制LED模组进行照明。利用本发明的LED节能灯智能控制装置，能够实时检测通过照明区域的人员及车辆信息，做到有人或有车“亮灯”，无人或无车“关灯”，实现按需照明，区域内亮度足够的情况下不启动照明装置，最大程度达到照明节能的目的；实时监控照明装置的运行情况，提高了小区管理部门的服务质量，使小区百姓的生活质量迈进了一个新的台阶。

Description

一种LED节能灯智能控制装置及方法

技术领域

本发明属于智能照明技术领域，特别涉及一种LED节能灯智能控制装置及方法。

背景技术

随着社会经济发展水平的提高,城市化进程的加快,住宅小区如雨后春笋般拔地而起，小区照明已经成为小区规划与管理中的一项重要工作。现有的小区照明的规划设计存在如下问题：一、地下车库照明灯常亮现象普遍存在，无论白天夜晚、有无人、车通过，均将照明灯开启到最大亮度且不间断使用，致使能源浪费十分严重；二、楼道照明大多使用声控灯，信号采集手段单一，且声音捕获装置极易出现故障，存在安全隐患；三、人为管理时效性差，不能及时发现照明设施的异常，导致维修延误，影响居民正常生活。另一方面，现有小区照明多采用白炽灯，其效率低、耗电量大、寿命短，既不环保节能，又满足不了百姓的日常需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种LED节能灯智能控制装置及方法，以达到节约能源，使照明更加安全、智能的目的。

本发明的技术方案是这样实现的：一种LED节能灯智能控制装置，包括：LED模组、LED驱动电路、感应器、定时器、单片机、Zigbee网络和终端计算机；

所述的LED模组，是用于区域照明的装置；

所述的LED驱动电路，是用于对接收到的LED模组控制信号进行转换的装置；

所述的感应器与单片机连接，是用于检测被照明区域的移动物体、声音、照度、烟雾，并将检测到的信息输出给单片机的装置；

所述的定时器与单片机连接，是用于输出开关信号给单片机，对照明区域的LED模组进行定时的装置；

所述的终端计算机通过Zigbee网络与单片机连接，是用于对感应器进行参数设置并实时监控整个装置运行的装置；

所述的感应器包括红外感应器、声音感应器、光照感应器和烟雾感应器；

采用LED节能灯智能控制装置控制LED节能灯的方法，包括以下步骤：

步骤1、在定时器中设置LED模组的工作时段；

步骤2、采集信号，通过红外线感应器捕获人体信号H，声音感应器捕获噪音信号S，照度感应器捕获照度信号L,烟雾感应器捕获烟雾信号Y，将采集到的信号上传至所述单片机进行分析； 

步骤3、单片机根据步骤2采集到的信号，控制LED模组进行照明；

1)      在定时器时间内：夜间待命状态下点亮的LED模组的灯珠数为n₁，按如下公式进行计算：

n₁=                                                ；

式中， n₁表示被点亮的灯珠个数，N表示LED模组内的灯珠总数，表示自然数，且有；

当红外感应器捕获到信号H，或者声音感应器捕获到噪音信号S，且S20分贝时，信号H、S被发送至单片机，同时，单片机将照度感应器捕获的亮度与夜间待命状态下的LED模组亮度做比较： 

若照度感应器捕获的亮度小于或等于夜间待命状态下的LED模组亮度，则单片机向驱动电路发送指令，点亮LED模组；

若照度感应器捕获的亮度大于夜间有人通过状态下LED模组亮度，LED模组保持当前状态不变；

在定时器设定时间以外：

LED模组处于关闭状态，各感应器仍处于工作状态：当红外感应器捕获到信号H，或者声音感应器捕获到噪音信号S，且S30分贝时，信号H、S被发送至单片机：若照度感应器捕获的亮度小于或等于日间照明区域下LED模组的最低亮度，则单片机向LED模组发送指令，点亮LED模组的灯珠，所述的灯珠个数为n₂，按如下公式进行计算：

n₂=

式中，n₂表示被点亮的灯珠个数，表示自然数，且有，；

若照度感应器捕获的亮度大于日间照明区域下LED模组的最低亮度，则LED模组继续保持关闭状态；

2)      当烟雾感应器捕获到烟雾信号Y时，将该信号发送至单片机，单片机启动应急状态，点亮所有LED模组；

3)      当照明区域的声音感应器未捕获到大于20分贝的噪音，或者红外感应器未捕获到信号，需等待一段时间后，再将LED模组恢复至待命状态或关闭状态，在上述等待时间内，照明区域内LED模组均保持开启状态不变；

步骤4、终端计算机通过Zigbee网络对整个装置进行实时监控，若装置出现异常现象，不能正常工作，管理人员以手动方式发送控制命令，通过Zigbee网络来实现对LED模组的控制。

本发明的有益效果：利用本发明的LED节能灯智能控制装置，能够实时检测通过照明区域的人员及车辆信息，真正做到有人或有车“亮灯”，无人或无车“关灯”，实现按需照明，区域内亮度足够的情况下不启动照明装置，最大程度达到照明节能的目的；多重信号捕获手段使信号检测更为精准，大幅度提高了小区照明的安全性；实时监控照明装置的运行情况，提高了小区管理部门的服务质量，使小区百姓的生活质量迈进了一个新的台阶。 

附图说明

图1为本发明一种实施方式给出LED节能灯智能控制装置的结构框图；

图2为本发明一种实施方式采用LED节能灯智能控制装置对LED节能灯进行调节的方法流程图；

图3为本发明一种实施方式烟雾感应器感应到烟雾时应急状态流程图。  

具体实施方式   

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本实施方式，给出LED节能灯智能控制装置的结构，如图1所示。该装置包括由LED模组、LED驱动电路、感应器、定时器、单片机、Zigbee网络和终端计算机。

LED模组安装在照明区域的上方，它的输入端用于接收LED驱动电路发出的控制信号，用于区域照明。

LED驱动电路与单片机连接，其输入端接收由单片机发出的控制信号，用于对LED模组的亮度、开关进行调节。

感应器安装在LED模组电路板的后方，包括红外感应器、声音感应器、照度感应器和烟雾感应器(本实施方式中，红外感应器的型号为RE200，烟雾传感器的型号为MQ-8，照度感应器的型号为IL/50-1，声音感应器的型号为UZAM30),感应器与单片机连接，用于将采集到的移动物体(如人流或车流信号)、声音(如噪音)、照度及烟雾信号(不包括吸烟所产生的烟雾信号，这里所说的烟雾信号应该具有一定的浓度，如发生火灾所产生的大量浓烟，此时，烟雾感应器才开始工作)传递给单片机的输入端，便单片机对突发状态进行判断，比如发生火灾。

定时器（本实施方式中的定时器型号为NA555），连接到单片机的输入端，用于设定LED模组的工作时段，例如，定时器应根据不同地区、当年每月的日出日落的平均时间设置待命状态下的LED灯的点亮时间，以辽宁沈阳地区的5月为例，平均日出日落时间为早4:30、晚19:00，那么，定时器可设定LED模组的工作时段为晚18:00至早5:00。

单片机用于接收红外感应器、声音感应器、光照感应器及定时器传来的信号并对LED驱动电路发出控制指令。

单片机通过Zigbee网络与终端计算机相连接，终端计算机对各感应器进行参数设置并实时监控整个装置的运行。如LED节能灯智能控制装置发生故障，操作人员还可通过手动的方式，对LED模组进行控制，保证装置运行的可靠性。

采用LED节能灯智能控制装置控制LED节能灯的方法，如图2所示。该流程开始于步骤201。在步骤202，先在定时器中设置LED模组的工作时段，如上面提到的晚18:00至早5:00，在这个时段内，可控制LED模组的开关。而在这个时段之外，LED模组则处于关闭状态。

在步骤203，利用采集器来采集信号。本实施方式中，红外线感应器捕获的为人体信号H（或者是车流信号），声音感应器捕获的为噪音信号S，照度感应器捕获的为照度信号L,烟雾感应器捕获到的为烟雾信号Y。采集器将采集到的上述信号上传至所述单片机进行分析。 

在步骤204，单片机根据步骤203采集到的信号，控制LED模组进行照明，包括以下3种情况：

在定时器设定时间内：夜间待命状态下点亮的LED模组的灯珠数为n₁，按如下公式进行计算：

n₁=；

式中， n₁表示被点亮的灯珠个数，N表示LED模组内的灯珠总数，表示自然数，且有；

当红外感应器捕获到信号H，或者声音感应器捕获到噪音信号S，且S20分贝时，信号H、S被发送至单片机，同时，单片机将照度感应器捕获的亮度L与夜间待命状态下的LED模组亮度L_-min做比较： 

若照度感应器捕获的亮度L小于或等于夜间待命状态下的LED模组亮度L_-min，即LL_-min，则单片机向驱动电路发送指令，点亮LED模组；

若照度感应器捕获的亮度L大于或等于夜间有人通过状态下LED模组亮度L_-max，即LL_-max，LED模组保持当前状态不变；

在定时器设定时间以外：

LED模组处于关闭状态，各感应器仍处于工作状态：当红外感应器捕获到信号H，或者声音感应器捕获到噪音信号S，且S30分贝时，信号H、S被发送至单片机：若照度感应器捕获的亮度L小于或等于日间照明区域下LED模组的最低亮度L_-low，即LL_-low，则单片机向LED模组发送指令，点亮LED模组的灯珠，所述的灯珠个数为n₂，按如下公式进行计算：

n₂=

式中，n₂表示被点亮的灯珠个数，表示自然数，且有，；

若照度感应器捕获的亮度大于日间照明区域下LED模组的最低亮度，则LED模组继续保持关闭状态；

当烟雾感应器捕获到烟雾信号Y时，将该信号发送至单片机，单片机启动应急状态，点亮所有LED模组；

当照明区域的声音感应器未捕获到大于20分贝的噪音，或者红外感应器未捕获到信号，需等待一段时间后（虽然声音感应器或红外感应器未能捕获信号，但是也不能马上关闭LED模组，这里需要等待一段时间，一般称为等待时间T_w，如5s～10s，如果是在走廊的话，5s左右，如是在地下停车场，等待时间可能为10s），再将LED模组恢复至待命状态(指在LED工作时段以内，LED模组灯珠部分点亮时所处的状态，本实施方式中，是指LED模组中n₁个灯珠亮起时的状态，即为待命状态)或关闭状态(是指在LED模组的工作时段以外，LED模组所处的状态)，在上述等待时间内，照明区域内LED模组均保持开启状态不变；

步骤4、终端计算机通过Zigbee网络对整个装置进行实时监控，若装置出现异常现象，不能正常工作，管理人员以手动方式发送控制命令，通过Zigbee网络来实现对LED模组的控制。

烟雾感应器感应到了烟雾信号，流程如图3所示。该流程开始于步骤301。在步骤302，在定时器中设置LED模组的工作时段。

在步骤303，烟雾感应器未捕获到烟雾信号，如火灾信号。

在步骤304，单片机启动应急状态，点亮所有LED模组；

在步骤305，但当危险过去后，需要手动停止应急状态，LED模组回到应急状态之前的状态。若应急状态结束时，LED模组在定时器设定的工作时段内，就启动待命状态，如果不在该时段，就关闭所有LED模组。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域内的熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (1)

1.LED节能灯智能控制方法，采用LED节能灯智能控制装置实现，该装置包括：LED模组、LED驱动电路、感应器、定时器、单片机、Zigbee网络和终端计算机； 

所述的LED模组，是用于区域照明的装置； 

所述的LED驱动电路，是用于对接收到的LED模组控制信号进行转换的装置； 

所述的感应器与单片机连接，是用于检测被照明区域的移动物体、声音、照度、烟雾，并将检测到的信息输出给单片机的装置； 

所述的定时器与单片机连接，是用于输出开关信号给单片机，对照明区域的LED模组进行定时的装置； 

所述的终端计算机通过Zigbee网络与单片机连接，是用于对感应器进行参数设置并实时监控整个装置运行的装置； 

其特征在于：包括以下步骤： 

步骤1、在定时器中设置LED模组的工作时段； 

步骤2、采集信号，通过红外线感应器捕获移动物体信号H，声音感应器捕获声音信号S，照度感应器捕获照度信号L,烟雾感应器捕获烟雾信号Y，将采集到的信号上传至所述单片机进行分析； 

步骤3、单片机根据步骤2采集到的信号，控制LED模组进行照明； 

1)在定时器时间内：夜间待命状态下点亮的LED模组的灯珠数为n₁，按如下公式进行计算： 

式中，n₁表示被点亮的灯珠个数，N表示LED模组内的灯珠总数，M₁表示自然数，且有0＜M₁＜N； 

当红外感应器捕获到移动物体信号H，或者声音感应器捕获到声音信号S，且S≥20分贝时，信号H、S被发送至单片机，同时，单片机将照度感应器捕获的亮度与夜间待命状态下的LED模组亮度做比较： 

若照度感应器捕获的亮度小于或等于夜间待命状态下的LED模组亮度，则单片机向驱动电路发送指令，点亮LED模组； 

若照度感应器捕获的亮度大于夜间有人通过状态下LED模组亮度，LED模组保持当前状态不变； 

在定时器设定时间以外： 

LED模组处于关闭状态，各感应器仍处于工作状态：当红外感应器捕获到信号H，或者声 音感应器捕获到噪音信号S，且S≥30分贝时，信号H、S被发送至单片机：若照度感应器捕获的亮度小于或等于日间照明区域下LED模组的最低亮度，则单片机向LED模组发送指令，点亮LED模组的灯珠，所述的灯珠个数为n₂，按如下公式进行计算： 

式中，n₂表示被点亮的灯珠个数，M₂表示自然数，且有0＜M₂＜N，M₁≠M₂； 

若照度感应器捕获的亮度大于日间照明区域下LED模组的最低亮度，则LED模组继续保持关闭状态； 

2)当烟雾感应器捕获到烟雾信号Y时，将该信号发送至单片机，单片机启动应急状态，点亮所有LED模组； 

3)当照明区域的声音感应器未捕获到大于20分贝的噪音，或者红外感应器未捕获到信号，需等待一段时间后，再将LED模组恢复至待命状态或关闭状态，在上述等待时间内，照明区域内LED模组均保持开启状态不变； 

步骤4、终端计算机通过Zigbee网络对整个装置进行实时监控，若装置出现异常现象，不能正常工作，管理人员以手动方式发送控制命令，通过Zigbee网络来实现对LED模组的控制。