CN102869166A

CN102869166A - 城市led照明智能控制系统

Info

Publication number: CN102869166A
Application number: CN2012103660413A
Authority: CN
Inventors: 余建波; 尹纪庭; 袁佳; 焦志曼
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2013-01-09

Abstract

本发明公开了一种城市LED照明智能控制系统，服务器端接入通信网络系统，为用户提供简单易操作的界面，使用户方便灵活的对灯光进行控制。网桥即通信转换器用来接收和传输用户控制指令，具有连接和协议转换的功能，扩充灯光智能控制终端的数量和信号传输距离。智能控制终端与网桥和LED灯具相连接，接收用户灯光控制指令，并作出相应动作。此系统响应及时，控制灵活方便，能够在线实现照明方案的调整，即跑马灯、跳亮和渐亮渐暗等艺术效果的任意组合和参数设置，且可监测LED灯具的工作电流和电压。本发明适用于城市大型建筑和广场的景观照明控制和管理，特别适用于灯具数量多，控制要求高的场所，具有节能，功能灵活和易于控制的特点。

Description

城市LED照明智能控制系统

技术领域

本发明属于照明控制领域，涉及一种城市LED照明智能控制系统，适用于城市大型建筑和广场的景观照明控制和管理，特别适用于灯具数量多，控制要求高的场所，具有节能，功能灵活和易于控制的特点。

背景技术

LED照明是一种新型的、高效的现代照明技术，具有寿命长，体积小，结构紧凑，启动速度快，绿色环保等优点，近些年来，LED 作为绿色高效的新一代照明光源应用越来越广，LED已在指示灯、交通信号灯、景观装饰灯、显示屏、汽车尾灯、手机背光源等领域得到了成熟广泛的应用，随着材料科学与半导体技术的进步，LED各方面性能（光输出量、功率和散热性能等）迅速提高，并且成本价格也在逐年降低。与传统的照明产品相比，例如白炽灯、荧光灯、高压钠灯、金属卤化物灯等，LED灯极大地节约了电能，而且LED灯具有便于智能控制、色彩丰富的特点，这些都使得它在照明领域有广阔的市场前景。

LED灯光控制系统是城市照明系统的关键部分，控制系统的主要作用是智能的实现灯光的亮度调节。首先，控制系统应该具有智能性，能够将灯光效果图通过对灯光的控制表现出来；其次，能控制灯光的亮度实现不同的视觉效果，即调光。目前，照明面临的挑战：1．照明区域扩大，灯具数量相应增加，将照明灯具有效的控制，组成自动化的集中控制系统显得尤为重要；2．效果图变复杂，人们对景观的设计，融合了更多的艺术性，这需要复杂的灯光效果来表达，这样要求控制系统更加智能，能够灵活的实现各种效果。

灯光控制系统通信方式主要有专线、电话拨号、电缆、GSM短消息、GPRS等，每种通信方式都各有优点和局限性，其中RS485总线性能优异、结构简单、组网容易，在数据通信、计算机网络和控制系统中得到越来越多的应用，RS485总线允许多个发送器连接到同一条总线上,增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线的共模范围；Ethernet是当前应用最广泛的局域网，通信稳定、速度快，通过与PC计算机连接可实现联网控制。本发明结合RS485和Ethernet两种通信方式的优点及实际需求，设计了一种LED照明智能控制系统。将RS485和Ethernet结合使用，系统组网和远程控制更加方便灵活。

发明内容

本发明的目的在于提供一种城市LED照明智能控制系统，结合通信技术使照明自动化、智能化。解决了控制功能单一、控制方案和参数不可更改的局限性，在满足对多灯具集中控制、复杂灯光效果和灵活控制的同时，还具有节能的效果。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：城市LED照明智能控制系统包括服务器端经通信网络系统连接网桥、网桥(通信转换器)经智能控制终端连接LED灯具。其特征在于：所述服务器端接入通信网络系统，为用户提供简单易操作的界面，使用户方便灵活的对灯光进行控制；所述网桥即通信转换器用来接收和传输用户控制指令，具有连接和协议转换的功能，扩充灯光智能控制终端的数量和信号传输距离；所述智能控制终端与网桥和LED灯具相连接，接收用户灯光控制指令，并作出相应动作。

所述的服务器端为用户提供简单易操作的界面，用户通过此界面向智能控制终端发出灯光设置指令（参数设置：最大最小亮度、渐变时间、采集频率等）和控制指令（可以是实时控制命令，也可以是定时执行的命令组合），可以集中设置和控制所有智能终端，也可通过编号分别设置和控制每个智能终端，达到需要的多灯具组合效果，并能监测灯具工作状态，如以具体数值或曲线形式显示灯具工作电流电压值等。

所述的通信网络系统包括GPRS/GSM无线网络，Internet广域网和局域网。

所述的网桥(通信转换器)负责服务器和智能控制终端之间的数据透传，支持GPRS/GSM、TCP/IP和串口通信协议，每个网桥都分配一个IP地址，通过此地址与服务器建立连接和通信关系，包括GPRS/GSM模块、Ethernet模块和485通讯模块，GPRS/GSM模块通过无线收发接口发送和接收数据；Ethernet模块通过RJ-45接口和网线连接网络路由器接入互联网，接收灯光设置和控制指令，发送监测到的灯具工作状态信息；485通讯模块通过RS485接口和特性阻抗为120Ω的双绞屏蔽电缆连接智能控制终端，发送灯光设置和控制指令，接收监测到的灯具工作状态信息。

所述的智能控制终端与灯具连接，包括EEPROM存储单元，该存储单元用于存储各种灯光效果数据，这些灯光效果可以更新、删除、任意组合和定时切换。每个智能控制终端都有唯一的ID编号，随时接收网桥发出的灯光设置和控制指令，若是集中控制指令或是与编号相符的指令，就去响应并作出相应动作，否则就过滤掉。智能控制终端按时响应预先设定好的命令组合，当有实时控制命令到来时，及时响应。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著进步：调光智能化、节能、环保；控制灵活方便，能够在线实现照明方案的调整，即跑马灯、跳亮和渐亮渐暗等艺术效果的任意组合和参数设置，不需要重新布线和更改控制程序，只需要通过服务器端控制界面进行更改；可监测灯具的工作状态，即采集LED灯具的工作电流和电压，实用性强。

附图说明

图1是本发明的城市LED照明智能控制系统结构示意图；

图2是本发明城市LED照明智能控制系统中网桥结构示意图；

图3是本发明城市LED照明智能控制系统中智能终端与电源和灯具连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

参见图1：本城市LED景观灯智能控制系统包括服务器端（1）经通信网络系统（2）连接网桥（3），网桥(通信转换器)（3）经智能控制终端（4）连接LED灯具（5）。所述服务器端（1）接入通信网络系统（2），为用户提供简单易操作的界面，使用户方便灵活的对灯光进行控制；所述网桥（3）即通信转换器用来接收和传输用户控制指令，具有连接和协议转换的功能，扩充灯光智能控制终端的数量和信号传输距离；所述智能控制终端（4）与网桥和LED灯具相连接，接收用户灯光控制指令，并作出相应动作。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处是：

所述的服务器端（1）为用户提供简单易操作的界面，用户通过此界面向智能控制终端发出灯光设置指令—参数设置：最大最小亮度、渐变时间、采集频率以及控制指令—实时控制命令或者定时执行的命令组合，集中设置和控制所有智能终端，或者通过编号分别设置和控制每个智能终端，达到需要的多灯具组合效果，并能监测灯具工作状态，以具体数值或曲线形式显示灯具工作电流电压值。

所述的通信网络系统（2）为GPRS/GSM无线网络、Internet广域网或局域网。

实施例三：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

参见图2，所述的网桥（3）为通信转换器，其结构是：一个微处理器（6）经电源接口（8）、AC-DC（7）连接电源，经Ethernet接口（9）连接网线，经GPRS/GSM接口（10）连接无线收发天线（11），经RS485接口（13）连接485总线，还连接一个RS232接口（12）；该通信转换器负责服务器和智能控制终端之间的数据透传，支持GPRS/GSM、TCP/IP和串口通信协议，每个网桥都分配一个IP地址，通过此地址与服务器建立连接和通信关系，无线收发接口发送和接收数据；通过RJ-45接口和网线连接网络路由器接入互联网，接收灯光设置和控制指令，发送监测到的灯具工作状态信息；通过RS485接口和特性阻抗为120Ω的双绞屏蔽电缆连接智能控制终端，发送灯光设置和控制指令，接收监测到的灯具工作状态信息。

实施例四：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

参见图3，所述的智能控制终端（4）的结构是：一个微控制器（14）经电源接口（15）和AC-DC（16）连接电源，经485通讯接口（17）连接485总线，经灯具接口（18）连接LED灯具（5），还连接一个EEPROM存储器（19）； EEPROM存储单元用于存储各种灯光效果数据，这些灯光效果可以更新、删除、任意组合和定时切换；每个智能控制终端（4）都有唯一的ID编号，随时接收网桥（3）发出的灯光设置和控制指令，若是集中控制指令或是与编号相符的指令，就去响应并作出相应动作，否则就过滤掉；智能控制终端（4）按时响应预先设定好的命令组合，当有实时控制命令到来时，及时响应。

实施例五：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

所述服务器端提供用户操作界面，负责通信网络管理、实时控制、控制切换、数据采集、历史数据存储和查询。通信网络可以是GPRS/GSM无线网络，Internet广域网或局域网。通信转换器接收PC传来的照明方案和控制参数，通过总线输出至智能终端节点，一个通信转换器最多控制256个终端节点，本实施例中通信转换器采用STM32F107VCT6为主控制芯片，扩展GPRS/GSM、Ethernet和RS485通信接口，通过GPRS/GSM接口接入无线通信网络，实现远程无线控制；通过Ethernet接口连接网络路由器，通过相关设置，接入Internet广域网或局域网，实现远程有线控制；通过RS485接口连接智能终端节点，实现与终端节点的数据传输。智能控制终端包括电源接口、485通讯接口、灯具接口、微控制器和EEPROM存储器，其与电源和LED灯具的连接示意图如图2所示，485通讯接口负责接收数据，采用MAX485芯片，微控制器采用新唐M0516LAN芯片用于分析处理接收的数据，EEPROM存储器采用AT24C02芯片，按照I2C协议将掉电时需要保存的控制命令和参数保存到AT24C02芯片中。

PC服务器通过通信网络、通信转换器和智能控制终端与LED景观灯组成网络，按照双方约定的通信协议进行双向通讯。每个智能控制终端设置一个1字节唯一ID编码，PC服务器可以通过此编码对每个终端进行控制，通信数据帧统一格式为：帧起始：1字节；帧长度：1字节；控制模式：2字节；调光码或参数设置值：2字节；地址码：2字节（回路号和ID编码各1字节）；校验码：1字节；帧尾：1字节。

Claims

1.一种城市LED照明智能控制系统包括服务器端（1）经通信网络系统（2）连接网桥(通信转换器)（3），网桥（3）经智能控制终端（4）连接LED灯具（5）；其特征在于所述服务器端（1）接入通信网络系统（2），为用户提供简单易操作的界面，使用户方便灵活的对灯光进行控制；所述网桥（3）即通信转换器用来接收和传输用户控制指令，具有连接和协议转换的功能，扩充灯光智能控制终端的数量和信号传输距离；所述智能控制终端（4）与网桥和LED灯具相连接，接收用户灯光控制指令，并作出相应动作。

2.根据权利要求1所述的城市LED照明智能控制系统，其特征在于：所述的服务器端（1）为用户提供简单易操作的界面，用户通过此界面向智能控制终端发出灯光设置指令—参数设置：最大最小亮度、渐变时间、采集频率以及控制指令—实时控制命令或者定时执行的命令组合，集中设置和控制所有智能终端，或者通过编号分别设置和控制每个智能终端，达到需要的多灯具组合效果，并能监测灯具工作状态，以具体数值或曲线形式显示灯具工作电流电压值。

3.根据权利要求1所述的城市LED照明智能控制系统，其特征在于：所述的通信网络系统（2）为GPRS/GSM无线网络、Internet广域网或局域网。

4.根据权利要求1所述的城市LED照明智能控制系统，其特征在于：所述的网桥（3）为通信转换器，其结构是：一个微处理器（6）经电源接口（8）、AC-DC（7）连接电源，经Ethernet接口（9）连接网线，经GPRS/GSM接口（10）连接无线收发天线（11），经RS485接口（13）连接485总线，还连接一个RS232接口（12）；该通信转换器负责服务器和智能控制终端之间的数据透传，支持GPRS/GSM、TCP/IP和串口通信协议，每个网桥都分配一个IP地址，通过此地址与服务器建立连接和通信关系，无线收发接口发送和接收数据；通过RJ-45接口和网线连接网络路由器接入互联网，接收灯光设置和控制指令，发送监测到的灯具工作状态信息；通过RS485接口和特性阻抗为120Ω的双绞屏蔽电缆连接智能控制终端，发送灯光设置和控制指令，接收监测到的灯具工作状态信息。

5.根据权利要求1所述的城市LED照明智能控制系统，其特征在于：所述的智能控制终端（4）的结构是：一个微控制器（14）经电源接口（15）和AC-DC（16）连接电源，经485通讯接口（17）连接485总线，经灯具接口（18）连接LED灯具（5），还连接一个EEPROM存储器（19）； EEPROM存储单元用于存储各种灯光效果数据，这些灯光效果可以更新、删除、任意组合和定时切换；每个智能控制终端（4）都有唯一的ID编号，随时接收网桥（3）发出的灯光设置和控制指令，若是集中控制指令或是与编号相符的指令，就去响应并作出相应动作，否则就过滤掉；智能控制终端（4）按时响应预先设定好的命令组合，当有实时控制命令到来时，及时响应。