CN104302034A - 地下停车场的无线传感网络组网的照明系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了地下停车场的无线传感网络组网的照明系统及控制方法。地下停车场安装探测器、无线组网节点模块、照明装置；无线组网节点模块与网关连接，网关与控制中心中的楼宇工作站连接，通过GPRS信号上报给能源管理中心采集服务器、数据库服务器、监控工作站。控制方法：探测器探测到信号后，经信号调理电路和无线组网节点模块的MCU采样后，通过识别算法智能分析判断本网段内照明装置应该进入何种工作状态，并通过无线传感网络将相应的控制命令发送给照明装置内置的MCU；实现灯具0-100%调光输出。结构简单，安装使用方便，随时自动调光，节约电能，广泛用于地下工程。
Description
技术领域
本发明涉及地下停车场照明系统，具体涉及地下停车场的无线传感网络组网的照明系统。
背景技术
电力紧缺是我国目前面临的一个很严峻的问题。目前我国电力供应不足和用电效率低下的状况依然比较严重。今天，电力节能途径和效率的研究，已经成为一个社会热点和焦点。我国照明用电约占总发电量的25％左右，且以低效照明为主，因此成为终端节电的主要对象之一。特别是随着建设用地的紧张和建筑功能的日趋复杂，城市的发展开始向地下空间延伸，而这些空间由于没有自然采光往往需要365*24的全天候照明（以地下停车场为典型代表），造成了大量的能源浪费。
通过对地下停车场照明的使用以及相关规范的研究。发现这种全天候的照明系统对照度和舒适度的要求低于普通照明，人员或者车辆在此类场所的活动明显存在时段性的差异，而以前的技术都缺乏利用这个时段差异来进行节能的缺陷。
发明内容
所本发明的目的在于提供一种结构简单，安装使用方便，无需布线，随时自动调光，节约电能的地下停车场的无线传感网络组网的照明系统。
本发明的另一目的在于提供照明系统控制方法。
为了克服现有技术中存在的不足和缺陷，本发明的技术方案是这样解决的：一种地下停车场的无线传感网络组网的照明系统，该系统由合同能源管理中心、建筑控制中心、地下停车场三部分组成，本发明的特殊之处在于所述地下停车场安装至少第一探测器或第二探测器、至少两个无线组网节点模块、至少8个照明装置；所述无线组网节点模块与系统网关连接，所述系统网关一端与建筑控制中心中的楼宇自控工作站连接，另一端通过GPRS信号实时上报给合同能源管理中心的采集服务器、数据库服务器、监控工作站。
所述探测器为微波探测器、红外探测器或超声波探测器。
所述第一无线组网节点模块至N个无线组网节点模块的信号通过无线传感网络一一对应发给第一照明装置至N个照明装置。
一种所述的照明系统的控制方法，按下述步骤进行：
1）、探测器探测到信号后，经过信号调理电路和无线组网节点模块的MCU采样后，通过模式识别算法智能分析判断本网段内照明装置应该进入何种工作状态，并将相应的控制命令通过无线传感网络发送给照明装置内置的MCU；
2）、照明装置的MCU通过控制内置的电源驱动执行无线组网节点模块通过无线传感网络下达的控制命令，实现灯具0-100%的调光输出，并反馈照明装置的工况状态给无线组网节点模块；
3）、所述无线组网节点模块接收微波探测器或红外探测器的信号，同时通过无线传感网络控制照明装置；
4）、照明装置同时通过现场总线连接网关，网关通过现场总线以通讯的方式下达新的控制方法，所述新的控制方法来自位于合同能源管理中心的数据库服务器上运行的能源管理软件，当能量管理软件发现地下停车场的照明用电超出能源预算时，能量管理软件就会生成新的控制方法和控制参数，通过方法和参数的改变来降低整体系统的功耗，运行一段时间后当该地下停车场的用电符合能源预算时，能源管理软件就会再次更新控制方法并通过上文述的方式下达给照明装置，照明装置就会再次恢复原来的设定参数；
5）、所述照明装置具有无线数字通讯功能，能够根据无线组网节点模块通过无线传感网络下达的控制命令进行调光；
6）、所述网关具备存储系统运行信息，如工作时长、能耗计量、能源管理；
7）、所述网关一端连接楼宇自控工作站的标准通讯接口，同时具备GPRS实时通讯能力，既接收楼宇自控工作站下达的控制命令，网关另一端通过GPRS接收远端合同能源管理中心数据库服务器、采集服务器以及监控工作站下达的新的能量管理控制方法，该方法同步骤4；
8）、所述网关同时对无线组网节点模块进行管理，并将系统运行信息上报给楼宇自控系统工作站和设置在远端合同能源管理中心的采集服务器、数据库服务器以及监控工作站；
9）、其中所述照明装置为LED可调光光源，这样可以根据预设控制信息，使得LED可调光光源能够根据不同的环境要求提供不同的环境照度，实现适应环境变化对光源瞬时调功的功能要求；
10）、无线组网节点模块工作在国际通用ISM 频段，采用GFSK 调制，工作在2.4GHZ‐2.483GHZ，天线采用内置PCB天线，通过MCU对数据编码，最高调制速率可达500KBPS；
11）、无线组网节点模块同时将判断的情况通过无线传感网络接力给下一个路径的无线节点模块，以便下一个模块提前进入预警状态；
12）、无线组网节点模块同时记录该次信息，并通过现场总线将信息上传至网关；
13）、无线组网模块查询网关，看是否有新的节能控制方法下达，若有则下载新的方法并执行，该方法同步骤4；
14）、同时为了提高系统的可靠性，当出现通讯故障时，照明装置自动转为高功率状态，以保证车库安全运行和方便排除故障。
本发明与现有技术相比，具有结构简单，安装使用方便，无需布线，随时自动调光，节约电能的特点，该系统实时探测人员或者车辆的活动信息，通过无线数字通讯技术与LED灯具组网。当无人无车时，LED灯具以较低的功率开启，保证地下车库具有一定的照度；当有人有车时，LED灯具按照控制方法在有人有车的区域全功率运行，为使用者提供高亮度的照明。实现了车（人）来灯亮、车（人）走灯暗，实现了“按需照明”节约能源的目的。广泛用于地下库房及车库。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
附图说明
图1为本发明的地下停车场照明系统结构示意框图；
图2为图1的无线组网结构示意框图；
图3为图1的无线通讯电路原理结构示意图。
具体实施方式
附图为本发明的实施例。
下面结合附图对发明内容和实施例做进一步的详细说明：
一种地下停车场的无线传感网络组网的照明系统由合同能源管理中心、建筑控制中心、地下停车场三部分组成，所述地下停车场安装至少第一探测器1和第二探测器2、至少两个无线组网节点模块3、至少8个照明装置4；所述无线组网节点模块3与系统网关5连接，所述系统网关5一端与建筑控制中心中的楼宇自控工作站7连接，另一端通过GPRS信号实时上报给合同能源管理中心的采集服务器8、数据库服务器9、监控工作站10。
所述探测器为微波探测器、红外探测器或超声波探测器。
所述第一无线组网节点模块3至N个无线组网节点模块N的信号通过无线数字通讯网络一一对应发给第一照明装置4至N个照明装置N。
一种所述的照明系统的控制方法，按下述步骤进行：
1）、探测器探测到信号后，经过信号调理电路和无线组网节点模块3的MCU采样后，通过模式识别算法智能分析判断本网段内照明装置4应该进入何种工作状态，并将相应的控制命令发送给照明装置4内置的MCU；
2）、照明装置4的MCU通过控制内置的电源驱动执行无线组网节点模块3的控制命令，控制命令包括低功率运行命令和高功率运行命令，照明装置4的MCU接收到命令后通过对PWM占空比的调制实现灯具0-100%的调光输出，并反馈照明装置4的工况状态给无线组网节点模块3；
3）、所述无线组网节点模块3接收微波探测器1或红外探测器2的信号，当微波探测器1或红外探测器2的探测区域无人无车时，无线组网节点模块3接收到该信号后，通过无线传感网络发送低功率运行命令给照明装置4，照明装置4维持低功率运行；当探测区域来人来车时，微波探测器1或红外探测器2就输出来人来车的信号，无线组网节点模块3接收到该信号后，通过无线传感网络发送高功率运行命令给照明装置4，照明装置4切换到高功率运行状态。
4）、照明装置4同时通过现场总线6连接网关5，所述网关5通过现场总线6以通讯的方式下达新的控制方法；所述新的控制逻辑来自位于合同能源管理中心的数据库服务器9上运行的能源管理软件，当能量管理软件发现地下停车场的照明用电超出能源预算时，能量管理软件就会生成新的控制方法，具体来说就是重新设定照明装置4的PWM调制参数，通过PWM脉宽调制参数的设定来改变照明装置4的输出功率，新的PWM参数通过GPRS网络下达到网关5，所述网关5通过现场总线6将新的参数下达到无线组网节点模块3，所述无线组网节点模块3再通过无线传感网络将新的参数送达照明装置4，所述照明装置4就会依据新的参数调整自身的功率输出，降低高功率运行时的功率。例如原来照明装置4高功率运行时脉宽调制比定义为100%，此时照明装置4的功率为18W,，低功率运行时脉宽调制比定义为20%，此时照明装置4的功率为2W,；通过参数整定可以将照明装置4的高功率脉宽调制比定义为80%，此时照明装置4的运行功率就变成了15W，低功率运行时脉宽调制比定义为15%，此时照明装置4的运行功率就变成了1.5W,，通过这个参数的改变来降低整体系统的功耗，运行一段时间后当该地下停车场的用电符合能源预算时，能源管理软件就会再次更新控制方法并通过上文所述的方式下达给照明装置4，照明装置4就会再次恢复原来的设定参数；
5）、所述照明装置4具有无线数字通讯功能，能够根据无线组网节点模块3下达的控制命令进行调光；
6）、所述网关5具备存储系统运行信息，如工作时长、能耗计量、能源管理；
7）、所述网关5一端连接楼宇自控工作站7的标准通讯接口，同时具备GPRS实时通讯能力，既接收楼宇自控工作站7下达的控制命令，网关5另一端通过GPRS接收远端合同能源管理中心数据库服务器9、采集服务器8以及监控工作站10下达的新的能量管理控制方法，该方法同步骤4；
8）、所述网关5同时对无线组网节点模块3进行管理，并将系统运行信息上报给楼宇自控系统工作站7和设置在远端合同能源管理中心的采集服务器8、数据库服务器9以及监控工作站10；
9）、其中所述照明装置4为LED可调光光源，这样可以根据上位软件下达的控制方法，使得LED可调光光源能够根据不同的环境要求提供不同的环境照度，实现适应环境变化对光源瞬时调功的功能要求；
10）、无线组网节点模块3工作在国际通用ISM 频段，采用GFSK 调制，工作在2.4GHZ‐2.483GHZ，天线采用内置PCB天线，通过MCU对数据编码，无线通讯电路见图3，最高调制速率可达500KBPS；
11）、无线组网节点模块3同时将判断的情况通过无线数据网络接力给下一个路径的无线节点模块，以便下一个模块提前进入预警状态；
12）、无线组网节点模块3同时记录该次信息，并通过现场总线将信息上传至网关5；
13）、无线组网模块3查询网关5，看是否有新的节能控制方法下达，若有则下载新的方法并执行，该方法同步骤4；
14）、同时为了提高系统的可靠性，当出现通讯故障时，照明装置4自动转为高功率状态，以保证车库安全运行和方便排除故障。
实施例1
所述探测器包括微波探测器1、红外探测器2以及超声波探测等多种物理探测手段，所述探测器均内置光敏电阻、具有实时环境照度测量功能。
图3所示，天线一端同时与第一电感L1和第一电容C1连接, 第一电感L1的另一端同时与第二电感L2的以及第二电容C2连接，第二电感L2的另一端同时与第三电感L3、第十电容C10、第三电容C3相连，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3的另一端并联后与地连接；第三电感L3另一端分别与第四电感L4、第四电容C4连接，第四电容C4的另一端连接编解码单元，第四电感L4另一端与地连接；第十电容C10另一端分别与第五电感L5、编解码单元连接；第五电感L5另一端分别与第五电容C5、第六电容C6、电阻R1一端连接、并与编解码单元连接，第五电容C5、第六电容C6另一端与地连接；电阻R1另一端分别与第七电容C7、第八电容C8一端连接、并与编解码单元连接，第七电容C7、第八电容C8另一端与地连接。
无线通信协议采用曼彻斯特编解码和CRC校验。
同时为了提高系统的可靠性，当出现通讯故障时，照明装置4自动转为高功率状态，以保证车库安全运行和方便排除故障。
Claims (4)
1.一种地下停车场的无线传感网络组网的照明系统，该系统由合同能源管理中心、建筑控制中心、地下停车场三部分组成，其特征在于所述地下停车场安装至少第一探测器（1）或第二探测器（2）、至少两个无线组网节点模块（3）、至少8个照明装置（4）；所述无线组网节点模块（3）与系统网关（5）通过现场总线6通讯连接，所述系统网关（5）一端与建筑控制中心中的楼宇自控工作站（7）通讯连接，另一端通过GPRS网络实时上报给合同能源管理中心的采集服务器（8）、数据库服务器（9）、监控工作站（10）。
2.根据权利要求1所述的地下停车场的无线传感网络组网的照明系统，其特征在于所述探测器为微波探测器、红外探测器或超声波探测器。
3.根据权利要求1所述的地下停车场的无线传感网络组网的照明系统，其特征在于所述第一无线组网节点模块（3）至N个无线组网节点模块（N）的信号通过无线传感网络一一对应发给第一照明装置（4）至N个照明装置（N）。
4.一种如权利要求1所述的照明系统的控制方法，按下述步骤进行：
1）、探测器探测到信号后，经过信号调理电路和无线组网节点模块（3）的MCU采样后，通过模式识别算法智能分析判断本网段内照明装置（4）应该进入何种工作状态，并将相应的控制命令通过无线传感网络发送给照明装置（4）内置的MCU；
2）、照明装置（4）的MCU通过控制内置的电源驱动执行无线组网节点模块（3）的控制命令，实现灯具0-100%的调光输出，并通过无线传感网络反馈照明装置4的工况状态给无线组网节点模块（3）；
3）、所述无线组网节点模块（3）接收微波探测器（1）或红外探测器（2）的信号并根据预设控制命令及通过无线传感网络控制照明装置（4）；
4）、无线组网节点模块（3）同时通过现场总线（6）连接网关（5），网关（5）通过现场总线（6）以通讯的方式向无线组网节点模块（3）下达新的控制方法，所述新的控制方法来自位于合同能源管理中心的数据库服务器（9）上运行的能源管理软件，当能量管理软件发现地下停车场的照明用电超出能源预算时，能量管理软件就会生成新的控制方法和控制参数，通过方法和参数的改变来降低整体系统的功耗，运行一段时间后当该地下停车场的用电符合能源预算时，能源管理软件就会再次更新控制方法并通过上文所述的方式下达给照明装置（4），照明装置（4）就会再次恢复原来的设定参数；
5）、所述照明装置（4）具有无线数字通讯功能，能够根据无线组网节点模块（3）下达的控制命令进行调光；
6）、所述网关（5）具备存储系统运行信息，如工作时长、能耗计量、能源管理；
7）、所述网关（5）一端连接楼宇自控工作站（7）的标准通讯接口，同时具备GPRS实时通讯能力，既接收楼宇自控工作站（7）下达的控制命令，网关（5）另一端通过GPRS接收远端合同能源管理中心数据库服务器（9）、采集服务器（8）以及监控工作站（10）下达的新的能量管理控制方法；
8）、所述网关（5）同时对无线组网节点模块（3）进行管理，并将系统运行信息上报给楼宇自控系统工作站（7）和设置在远端合同能源管理中心的采集服务器（8）、数据库服务器（9）以及监控工作站（10）；
9）、其中所述照明装置（4）为LED可调光光源，这样可以根据预设控制信息，使得LED可调光光源能够根据不同的环境要求提供不同的环境照度，实现适应环境变化对光源瞬时调功的功能要求；
10）、无线组网节点模块（3）工作在国际通用ISM 频段，采用GFSK 调制，工作在2.4GHZ‐2.483GHZ，天线采用内置PCB天线，通过MCU对数据编码，最高调制速率可达500KBPS；
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12）、无线组网节点模块（3）同时记录该次信息，并通过现场总线将信息上传至网关（5）；
13）、无线组网模块（3）查询网关（5），看是否有新的节能控制方法下达，若有则下载新的方法并执行；
14）、同时为了提高系统的可靠性，当出现通讯故障时，照明装置（4）自动转为高功率状态，以保证车库安全运行和方便排除故障。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150121 |