CN103906323B - 智能灯光控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能灯光控制系统，包括依次连接的机械开关、灯光控制器和灯光负载，所述的灯光控制器包括电源转换单元、灯光负载驱动电路、与灯光负载驱动电路连接的中央处理器以及与中央处理器连接的无线通讯电路，其还包括续电电容、开关信号检测单元和网关，所述网关检测接入机械开关的市电通断状态，并向各灯光控制器发送网络连接信号、短暂断电识别信号。其还提供了一种灯光控制方法。本发明利用续电电容对灯光控制器进行续电，维持灯光控制器的正常运行，防止断电后的灯光状态记录消失，同时用于判断该短暂断电的网关接入该联网网络内，可向各灯光控制器发送信号，恢复灯光负载因短暂性断电而错误改变的状态。
Description
技术领域
本发明属于信息自动化领域，具体涉及一种通过机械开关短暂断电的方式改变灯光状态的控制系统及控制方法。
背景技术
当今智能化照明改造工程中，有如下三种方案可以在完全不需要改动线路的前提下完成的：
1. 将原来的墙壁机械开关更换成智能开关，由于大部分传统开关不需要连接零线，因此智能开关必须具有单火线工作特性。虽然市场上已出现相关产品，但大部分都只具有单向通讯功能（即开关只有无线接收功能，只能通过遥控器来控制开关，而开关与开关之间无法进行互联与场景控制等操作），稳定性也参差不齐（如接节能灯时会出现闪烁等问题）；
2. 不用更换原来的墙壁机械开关，只在机械开关后加装一个单火线控制模块。因为同样是单火线下工作，其缺点与第一种方案类似；
3. 在灯具端加装一个无线智能灯光控制模块，将原来的墙壁开关更换成一个无线控制面板，且必须要把原来开关连接的火线与灯光控制线接通，使无线智能灯光控制模块获得电源。其无线控制面板一般是由内部电池供电的，因此最大的缺点就是使用一段时间后要更换电池，给使用者带来不便。
同时，上述的3种情况在不稳定的情况下发生秒级断电，由于恢复电力前继电器一直处于吸合状态，功耗较大，灯光控制器的电量将快速降低至停止工作，灯光负载也将因此熄灭，造成灯光状态的改变。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种智能灯光控制系统，可经过简单的安装设置，即达到相互互联通讯及远程控制；本发明还提供了一种灯光控制方法，可通过机械开关的短暂断电方式，改变灯光的状态。
本发明所述的一种智能灯光控制系统，包括依次连接的机械开关、灯光控制器和灯光负载，所述的灯光控制器包括电源转换单元、灯光负载驱动电路、与灯光负载驱动电路连接的中央处理器以及与中央处理器连接的无线通讯电路，中央处理器的电源输入端与电源转换单元的输出端连接，机械开关一端与电源转换单元的输入端连接，另一端与电源线连接，其特征在于，还包括：
开关信号检测单元，负责检测机械开关的通断状态；
和续电电容，负责对中央处理器、开关信号检测单元和无线通讯电路进行短暂供电；
所述的续电电容一端分别与电源转换单元的输出端、中央处理器的电源输入端及开关信号检测单元电源输入端连接，另一端接地，续电电容与电源转换单元的输出端之间接有二极管，二极管的阳极与电源转换单元的输出端连接，阴极与续电电容连接；无线通讯电路与中央处理器相互通讯，传输灯光状态及控制信号。
作为对上述智能灯光控制系统的进一步描述，其还包括网关，所述网关通过所述无线通讯电路与各灯光控制器通讯，网关检测接入机械开关的市电通断状态，并向各灯光控制器发送网络连接信号、短暂断电识别信号。
作为对上述智能灯光控制系统的进一步描述，所述电源转换单元为AC-DC转换，电源转换单元的输入端与零线、火线或机械开关其中一端连接。
作为对上述智能灯光控制系统的进一步描述，所述的灯光控制器以零火线接线安装于机械开关处或以单火线接线安装于灯光负载端，以零火线接线方式安装于机械开关时，所述的机械开关内接有零线。
一种智能灯光系统的控制方法，包括如下步骤：
a.设置网关，检测市电的通、断电状态，以及向各灯光控制器发送网络连接信号、短暂断电识别信号；
b.设置依次连接的机械开关、灯光控制器和灯光负载，将所述的机械开关接入市电线路为灯光控制器和灯光负载供电，并在灯光控制器内设置无线通讯电路和续电电容，所述无线通讯电路用以与其它的灯光控制器、遥控器或网关进行双向通讯，灯光控制器记录并控制灯光负载的灯光状态，当市电失去供电时，所述的续电电容用以向灯光控制器续电；
c.设置开关信号检测单元，用以检测机械开关的通断动作、状态以及向灯光控制器输出通断动作信号；
d.当网关判断为断电时，向各灯光控制器发送短暂断电识别信号；
e.当开关信号检测单元判断机械开关主动断开时，向灯光控制器发送断开动作信号；
f. 当灯光控制器同时接收到网关短暂断电识别信号、机械开关断开动作信号时，恢复供电后，依据记录控制灯光负载恢复为断电前的状态；当灯光控制器仅接收到断开动作信号时，灯光控制器将改变灯光负载状态；当灯光控制器仅接收到网关短暂断电识别信号时，灯光控制器不改变灯光负载状态；
其中，步骤a-c之间、d-e之间无先后顺序。
作为对上述智能灯光系统的控制方法的优选方案，将灯光控制器以零火线接线方式安装于机械开关处或以单火线接线方式安装于灯光负载端，以零火线接线方式安装于机械开关时，所述的机械开关内接有一零线。
作为对上述智能灯光系统的控制方法的优选方案，步骤d的短暂断电的判断条件为：市电失去供电的持续时间小于续电电容向灯光控制器供电的最大续电时间，且市电恢复供电时。
作为对上述智能灯光系统的控制方法的优选方案，所有与同一网关通讯的灯光控制器连接到同一网络中，各灯光控制器相互通讯。
本发明的有益效果是：可以利用现有布线的条件，且不用更换原来的墙壁机械开关，经过简单的接线便可完成智能化照明的硬件改造工作，适用于家居、酒店、办公等各种室内场所；设有续电电容，在电网的个别不稳定情况之下（主要为秒级的短暂性断电），可以利用续电电容对灯光控制器进行续电，维持灯光控制器的正常运行，防止断电后的灯光状态记录消失，同时，用于判断该短暂断电的网关接入该联网网络内，可向各灯光控制器发送信号，恢复灯光负载因短暂性断电而错误改变的状态，达到不需手动重新设置状态的智能化效果。
附图说明
图1为灯光控制器的电路及通讯结构框图；
图2为灯光控制器的外部接线接口结构图；
图3为灯光控制器安装于灯光负载端时的单火线接线图；
图4为灯光控制器安装于机械开关底盒内的零火线接线图；
图5为灯光控制器内部供电与开关信号检测、通讯原理图。
具体实施方式
本发明所述的一种智能灯光控制系统，包括依次连接的机械开关、灯光控制器和灯光负载，所述的灯光控制器包括电源转换单元、灯光负载驱动电路、与灯光负载驱动电路连接的中央处理器以及与中央处理器连接的无线通讯电路，中央处理器的电源输入端与电源转换单元的输出端连接，机械开关一端与电源转换单元的输入端连接，另一端与电源线连接，中央处理器根据机械开关传入的信号或无线通讯电路接收的信号进行处理后，控制灯光负载驱动电路执行打开或关闭灯光，其特征在于，还包括：
开关信号检测单元，负责检测机械开关的通断状态，其包括一个光耦器件，可将市电的高电压转换为低压信号，再传入中央处理器中；
和续电电容，负责对中央处理器、开关信号检测单元和无线通讯电路进行短暂供电；
所述的续电电容一端分别与电源转换单元的输出端、中央处理器的电源输入端及开关信号检测单元电源输入端连接，另一端接地，续电电容与电源转换单元的输出端之间接有二极管，二极管的阳极与电源转换单元的输出端连接，阴极与续电电容连接；无线通讯电路与中央处理器相互通讯，传输灯光状态及控制信号。
作为对上述智能灯光控制系统的进一步描述，其还包括网关，网关通过所述无线通讯电路与各灯光控制器通讯，所述网关上也同样存在断电检测电路和续电电容，可检测接入机械开关的市电的通断状态，并向各灯光控制器发送网络连接信号、短暂断电识别信号。
作为对上述智能灯光控制系统的进一步描述，所述电源转换单元为AC-DC转换，主要功能是将输入的100～220V交流电转换为各种直流低压，为其它部分的电路提供所需的工作电压，电源转换单元的输入端采用零火线方式连接。
作为对上述智能灯光控制系统的进一步描述，灯光控制器的安装位置及相应的接线方式有两种：可以以单火线接线安装于灯具负载一端，也可以以零火线接线安装于机械开关的底盒内，在使用安装于机械开关底盒内的零火线接线方式时，必须保证墙壁机械开关底盒内有零线存在，否则只能选择安装于灯光负载端的单火线接线方式。
一种智能灯光系统的控制方法，包括如下步骤：
a.设置网关，检测市电的通、断电状态，以及向各灯光控制器发送网络连接信号、短暂断电识别信号；
b.设置依次连接的机械开关、灯光控制器和灯光负载，将所述的机械开关接入市电线路为灯光控制器和灯光负载供电，并在灯光控制器内设置无线通讯电路和续电电容，所述无线通讯电路用以与其它的灯光控制器、遥控器或网关进行双向通讯，灯光控制器记录并控制灯光负载的灯光状态，当市电失去供电时，所述的续电电容用以向灯光控制器续电；
c.设置开关信号检测单元，用以检测机械开关的通断动作、状态以及向灯光控制器输出通断动作信号；
d.当网关判断为断电时，向各灯光控制器发送短暂断电识别信号；
e.当开关信号检测单元判断机械开关主动断开时，向灯光控制器发送断开动作信号；
f. 当灯光控制器同时接收到网关短暂断电识别信号、机械开关断开动作信号时，恢复供电后，依据记录控制灯光负载恢复为断电前的状态；当灯光控制器仅接收到断开动作信号时，灯光控制器将改变灯光负载状态；当灯光控制器仅接收到网关短暂断电识别信号时，灯光控制器不改变灯光负载状态；
其中，步骤a-c之间、d-e之间无先后顺序。
作为对上述智能灯光系统的控制方法的优选方案，将灯光控制器以零火线接线方式安装于机械开关处或以单火线接线方式安装于灯光负载端，以零火线接线方式安装于机械开关时，所述的机械开关内接有一零线。
作为对上述智能灯光系统的控制方法的优选方案，步骤d的短暂断电的判断条件为：市电失去供电的持续时间小于续电电容向灯光控制器供电的最大续电时间，且市电恢复供电时。
作为对上述智能灯光系统的控制方法的优选方案，所有与同一网关通讯的灯光控制器连接到同一网络中，各灯光控制器相互通讯。
当使用零火线接线方式时，将墙壁机械开关闭合，智能灯光控制器执行打开灯光动作。反之，将墙壁机械开关断开，智能灯光控制器将执行关闭灯光动作。此控制过程及结果与人们通常的使用习惯一致。
当使用单火线接线方式时，因为智能灯光控制器的火线输入端与开关输入端是连接在一起的，即墙壁机械开关断开时，智能灯光控制器输入电源也将被断开，为了让整个灯光系统不被重置，墙壁机械开关不能长时间处于断开状态，防止智能灯光控制器的记录因断电而失去。一般的灯光控制器具体工作流程如下：机械开关闭合，智能灯光控制器上电工作，并使灯光负载处于关闭状态，此为初始状态；当墙壁机械开关断开时，虽然智能灯光控制器输入电源也被断开，但电源转换单元仍能使中央处理器正常工作2秒钟以上（保持中央处理器正常工作的时间依据电源转换单元的电量余量而定），本发明中保证续电电容向灯光控制器供电的最大续电时间（设为2秒钟）大于市电失去供电的持续时间，灯光控制器在此期间依旧具有正常工作机能，只要在2秒种内重新将墙壁机械开关闭合，此时灯光控制器将自动发送切换信号，控制切换为打开灯光负载；同理，如果希望关闭灯光负载，可以将墙壁机械开关断开，在2秒内闭合。
以上所述的单火线接线方式存在一个弊端，当市电出现2秒钟内的短暂停电时，灯光控制器无法判断是正常的开关断开动作还是市电断开了，其均会一致默认为是墙壁机械开关动作产生的结果，造成灯光状态的改变。因而在本发明的照明系统中，设置一个网关，网关在上电时会向所有的智能灯光控制器发送一个无线信号，让每一个智能灯光控制器知道网关在此时上电加入网络，此网关的作用除了可以让所有的灯光控制器连接到同一通讯网络中之外，还具有判断市电是否短暂停电的作用：网关是直接接零火线的，其内部设计有断电检测电路和续电电容，断电检测电路会因断电而立即向所有灯光控制器发送短暂断电识别信号，续电电容确保可续电发送信号。同时，开关信号检测单元判断机械开关为断开时，会关闭继电器，同时向灯光控制器输出一个断开动作信号，灯光控制器若同时接收到断开动作信号及网关短暂断电识别信号时，可判断出为市电断电，若只收到网关短暂断电识别信号时，则可判断为网关电源被拔开，如此则实现准确的断电判断标准。也即：灯光控制器在检测到机械开关断开后，不管灯光负载原来的状态是什么，都会使其处于关闭状态，如果在机械开关闭合前接收到短暂断电识别信号，说明是市电短暂断电引起的，灯光控制器将恢复灯光负载在机械开关断开前的状态；在网关电源被拔开时，所有的灯光控制器也将接收到短暂断电识别信号，但因为机械开关的断开动作信号没有被检测到，所以不会产生误动作；灯光控制器在检测到机械开关闭合时仍未接收到网关发送过来的短暂断电识别信号，控制器将视为正常的机械开关动作，将按正常操作改变灯光的状态。如此可实现智能化的灯光状态管理。
本发明其与一般的后备供电系统为不相同的两种方案，后备供电系统在外电断开的情况下，在一段时间内必须保证负载的正常供电，而本发明为了确保续电电容供电的持久性，不管灯光负载的状态是开或是关，在市电断开的时候，控制器都将使灯光负载处于关闭状态，直到恢复供电，控制器根据接收到网关发送过来的断电确认信号，灯光控制器才恢复断电前的灯光状态。因而本发明与普通的后备供电电源系统有本质的区别。同时，本发明的灯光负载与机械开关之间是添加一灯光控制器进行控制的，其线路与传统的墙壁机械开关、灯光负载直连的方案有截然不同的设计思想。
以上所述并非对本发明的技术范围作任何限制，凡依据本发明技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种智能灯光控制系统，包括依次连接的机械开关、灯光控制器和灯光负载，所述的灯光控制器包括电源转换单元、灯光负载驱动电路、与灯光负载驱动电路连接的中央处理器以及与中央处理器连接的无线通讯电路，中央处理器的电源输入端与电源转换单元的输出端连接，机械开关一端与电源转换单元的输入端连接，另一端与电源线连接，其特征在于，还包括：
开关信号检测单元，负责检测机械开关的通断状态；
网关，所述网关通过所述无线通讯电路与各灯光控制器通讯，网关检测接入机械开关的市电通断状态，并向各灯光控制器发送网络连接信号、短暂断电识别信号；
和续电电容，负责对中央处理器、开关信号检测单元和无线通讯电路进行短暂供电；
所述的续电电容一端分别与电源转换单元的输出端、中央处理器的电源输入端及开关信号检测单元电源输入端连接，另一端接地，续电电容与电源转换单元的输出端之间接有二极管，二极管的阳极与电源转换单元的输出端连接，阴极与续电电容连接；无线通讯电路与中央处理器相互通讯，传输灯光状态及控制信号。
2.根据权利要求1所述的智能灯光控制系统，其特征在于：所述电源转换单元为AC-DC转换，电源转换单元的输入端与零线、火线或机械开关其中一端连接。
3.根据权利要求1所述的智能灯光控制系统，其特征在于：所述的灯光控制器以零火线接线安装于机械开关处或以单火线接线安装于灯光负载端，以零火线接线方式安装于机械开关时，所述的机械开关内接有零线。
4.一种智能灯光系统的控制方法，包括如下步骤：
a.设置网关，检测市电的通、断电状态，以及向各灯光控制器发送网络连接信号、短暂断电识别信号；
b.设置依次连接的机械开关、灯光控制器和灯光负载，将所述的机械开关接入市电线路为灯光控制器和灯光负载供电，并在灯光控制器内设置无线通讯电路和续电电容，所述无线通讯电路用以与其它的灯光控制器、遥控器或网关进行双向通讯，灯光控制器记录并控制灯光负载的灯光状态，当市电失去供电时，所述的续电电容用以向灯光控制器续电；
c.设置开关信号检测单元，用以检测机械开关的通断动作、状态以及向灯光控制器输出通断动作信号；
d.当网关判断为断电时，向各灯光控制器发送断电识别信号；
e.当开关信号检测单元判断机械开关主动断开时，向灯光控制器输出断开动作信号；
f. 当灯光控制器同时接收到网关短暂断电识别信号、机械开关断开动作信号时，恢复供电后，依据记录控制灯光负载恢复为断电前的状态；当灯光控制器仅接收到断开动作信号时，灯光控制器将改变灯光负载状态；当灯光控制器仅接收到网关短暂断电识别信号时，灯光控制器不改变灯光负载状态；
其中，步骤a-c之间、d-e之间无先后顺序。
5.根据权利要求4所述的智能灯光系统的控制方法，其特征在于：将灯光控制器以零火线接线方式安装于机械开关处或以单火线接线方式安装于灯光负载端，以零火线接线方式安装于机械开关时，所述的机械开关内接有零线。
6.根据权利要求4所述的智能灯光系统的控制方法，其特征在于：步骤d的短暂断电的判断条件为：市电失去供电的持续时间小于续电电容向灯光控制器供电的最大续电时间，且市电恢复供电时。
7.根据权利要求4所述的智能灯光系统的控制方法，其特征在于：所有与同一网关通讯的灯光控制器连接到同一网络中，各灯光控制器相互通讯。
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