CN105208710B - 一种照明控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照明控制系统，包括照度监测模块、控制模块及执行单元，照度监测模块测量照度，执行单元具有多种工作状态，控制模块对输入信号进行运算并向执行单元发出控制命令，使其在各工作状态间转换，其中控制模块包括：存储模块，存储执行阀值及关闭阀值；比较器，将输入的照度数据和各阀值进行比较；执行运算器，根据比较器运算结果产生控制命令并输出；关闭阀值计算模块根据执行运算器的控制命令，读取当前照度数据，运算生成新的关闭阀值，并写入存储模块。本发明还提供了该照明控制系统的控制方法。本发明通过测量灯具打开后的实测照度来计算关闭阀值，使得这个关闭阀值会根据环境因素的变化而变化，实现精确控制。

Description

一种照明控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种照明控制系统及控制方法。

背景技术

在日常生活中人们总是希望可以有一个明亮的光环境，但是出于节能需要又不允许灯具一直处于常亮状态。为解决这个问题感应类灯具应运而生，这些灯具使用​通用​光电​传感器，探知​环境​光​的​亮度，转换​为​电信号，再通过​开关​电源来点亮或关闭灯具，达到白天灭灯晚上亮灯的效果，从而充分利用太阳光等自然光，实现节能的目的。

现在常用的照度感应灯的关灯工作阀值在软件中经常和开灯阀值一致或由开灯阀值减去一定的估算值得到，没有考虑不同的环境和不同的光源所造成的误差值的不同。由于​灯具本身也是一个光源，通过光电传感器测量照度时并不能区分发光​器件​自身​发光​和​环境​中的​自然光，由于这两种光的相互作用，会干扰传感器的测量结果，使得​系统控制​不精确，所以经常出现开关灯时环境照度不一致或关灯的时候出现不停的闪烁。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种稳定节能的照明控制系统及控制方法。

本发明为实现上述功能，所采用的技术方案是提供一种照明控制系统，包括照度监测模块、控制模块及执行单元，所述照度监测模块测量照度，并将照度数据输入所述控制模块，所述控制模块对输入信号进行运算处理并向所述执行单元发出控制命令，所述执行单元具有至少两种工作状态，所述执行单元根据所述控制命令在各工作状态间转换，其特征在于，所述控制模块包括：

存储模块，存储执行阀值及关闭阀值；

比较器，将输入的照度数据和所述执行阀值及关闭阀值进行比较；

执行运算器，读取所述比较器的运行结果，进行运算，并输出控制命令；

关闭阀值计算模块，接收所述执行运算器的控制命令，根据所述控制命令，读取所述照度监测模块的照度数据，通过运算产生新的关闭阀值，并写入所述存储模块。

进一步的，所述执行单元的工作状态包括关闭状态和第一工作状态。

进一步的，所述照明控制系统还包括人体感应模块，所述人体感应模块向所述执行运算器输出人体感应数据，所述执行单元的工作状态还包括第二工作状态，所述第二工作状态的亮度大于所述第一工作状态的亮度，所述执行运算器处理所述人体感应数据并向所述执行单元发出控制命令，所述执行单元根据控制命令在所述第一工作状态和第二工作状态间转换。

进一步的，所述控制模块还包括阀值计算判断模块，所述存储模块中存储有判断值，所述阀值计算判断模块根据所述比较器对照度数据和所述判断值的比较结果，向所述关闭阀值计算模块发出模块启动命令，所述关闭阀值计算模块只有在收到所述模块启动命令和所述执行运算器的控制命令时，才能进行关闭阀值计算。

本发明还提上述的照明控制系统的控制方法，所述执行单元的工作状态包括关闭状态和第一工作状态，在所述两个工作状态分别执行如下操作：

关闭状态

所述照度监测模块测量照度，所述比较器判断照度数据是否小于记录于所述存储模块的执行阀值，如果照度数据大于等于所述执行阀值，所述照度监测模块继续重复上述操作，否则所述执行运算器向所述执行单元发出控制命令，所述执行单元接收所述控制命令进入第一工作状态，同时所述执行运算器向所述关闭阀值计算模块发出控制命令重新计算关闭阀值，所述关闭阀值计算模块接收命令后，计算关闭阀值并写入所述存储模块；

第一工作状态

所述照度监测模块测量照度，所述比较器判断照度数据是否大于记录于所述存储模块的关闭阀值，照度数据小于等于所述关闭阀值，所述照度监测模块继续重复上述操作，否则所述执行运算器向所述执行单元发出控制命令，所述执行单元接收所述控制命令进入关闭状态。

进一步的，所述关闭阀值的计算方法为，读取照度监测模块的照度数据作为关闭阀值，或多次读取照度监测模块的照度数据并计算平均值作为关闭阀值。

进一步的，所述关闭阀值计算模块计算关闭阀值前还有一个判断步骤，判断所述当前照度是否小于一个判断值，大于等于判断值则执行关闭阀值的计算及写入所述存储模块的操作，否则跳过关闭阀值计算步骤。

进一步的，所述判断值为执行阀值加上一个定值。

进一步的，所述定值为执行单元产生的照度值。

进一步的，所述照明控制系统还包括人体感应模块，所述人体感应模块向输出所述执行运算器输出人体感应数据，所述执行单元还包括第二工作状态，所述第二工作状态的亮度大于所述第一工作状态的亮度，当所述执行单元处于第一工作状态时，先执行人员判断步骤，所述人员判断步骤包括：接收根据所述人体感应数据判断是否有人，有人，则所述执行单元进入第二工作状态，并继续判断是否有人，直至判断为无人则所述执行单元进入第一工作状态，所述人员判断步骤结束，所述照度监测模块测量照度，所述比较器判断照度数据是否大于记录于所述存储模块的关闭阀值，如小于等于关闭阀值继续执行人员判断步骤，否则所述执行运算器向所述执行单元发出控制命令，所述执行单元接收所述控制命令进入关闭状态。

本发明所提供的技术方案通过测量灯具打开后的实测照度来计算关闭阀值，使得这个关闭阀值会根据环境因素、安装因素以及灯具自身的照度的变化而变化，从而实现不受环境、灯具状态影响的精确控制。

附图说明

图1是本发明照明控制系统的结构框图；

图2是本发明照明控制系统关闭状态的流程图；

图3是本发明照明控制系统第一工作状态的流程图；

图4是本发明照明控制系统第二实施例的结构框图；

图5是本发明照明控制系统第三实施例的结构框图；

图6是本发明照明控制系统第三实施例中第一工作状态的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种照明控制系统及控制方法作进一步详细的说明。

请参考图1，图1所示是本发明提出的一种照明控制系统的一个较佳实施例的结构示意图，该系统包括一个照度监测模块1、控制模块2及执行单元3。照度监测模块1包括至少一个光传感器，通过光传感器检测环境照度，获得照度数据。执行单元3可以是一个或多个照明设备，如路灯、吸顶灯等。控制模块2连接照度监测模块1和执行单元3，接收来自照度监测模块1的照度数据并对输入信号进行运算处理产生各类控制命令。执行单元3可以有点亮、关闭、不同的光色、不同的亮度等多种工作状态，这些都可以通过控制模块2的控制命令加以控制。执行单元3接收来自控制模块2的控制命令，并根据这些控制命令在各工作状态间转换，如控制模块2发出开灯命令，则执行单元点灯进入开灯状态。图1仅是结构示意图，整个照明控制系统还可能包括其他部分，控制模块2还可以连接其他传感器设备，获取温度数据等，甚至通过DMX512协议、Zigbee协议获取外部控制信息。本实施例主要关注的是根据环境照度来进行灯具的开关控制，因此执行单元3在本实施例中仅具有开灯和关灯这两种工作状态，在这里我们称关灯时为关闭状态，开灯时为第一工作状态。

在本实施例中控制模块包括以下几个部分：

存储模块201，存储执行阀值及关闭阀值,这里的执行阀值及关闭阀值都是照度值，是根据安装场合照明的需要预先设置的一个值。关闭阀值在照明控制系统实际运行时会重新计算。但是为防止首次运行无法关闭，在系统初始化的时候还是预先设置一个关闭阀值，这个值可以等于或大于执行阀值；

比较器202，将照度监测模块1测得的照度数据和执行阀值或关闭阀值进行比较；

执行运算器204，读取所述比较器202的运行结果，进行运算产生控制命令。基本的处理规则是当照度数据小于执行阀值，灯具打开照明控制系统进入第一工作状态，当照度数据大于执行阀值，灯具关闭照明控制系统进入关闭状态，这种状态的变化由执行运算器204向执行单元3发出控制命令，执行单元3根据控制命令来进行切换；

关闭阀值计算模块203，用于计算适应当前环境的关闭阀值以获得精确控制，每一次关闭阀值的计算都需要由执行运算器204的控制命令来触发，这个命令通常在执行运算器204向执行单元3发出开灯命令后发出，关闭阀值计算模块203通过开灯后的照度测得值经一定的运算，产生新的关闭阀值，并将结果写入存储模块201。

上述控制模块中的各功能模块的定义，仅是为了描述方便，从实现功能的角度进行划分的，并不是要把他们限定为分离元件，这些模块可以是一个单片机、一个电路(如比较电路)、或一个元器件，或者只是IC芯片中可以实现这一功能的一部分电路，而控制模块也完全可以是，包含这些功能的单独的一个芯片。

在图1中，箭头表示了本系统中的数据流向，如图所示，照度监测模块1产生照度数据，输入比较器202和关闭阀值计算模块203；比较器202从存储模块201读数据，运算结果向执行运算器204发送；执行运算器204从比较器202读取数据，向执行单元3和关闭阀值计算模块203发送控制命令；关闭阀值计算模块203从执行运算器204接收命令，并向存储模块201写数据。

本实施例中的照明控制系统，由于执行单元有两个工作状态，在照明控制系统运行时，这两个状态分别执行两个不同的程序流程，流程图见图2、图3。

图2为照明控制系统处于关闭状态的工作流程，照度监测模块1测量照度，比较器202判断照度数据是否小于记录于所述存储模块201的执行阀值，当照度数据大于等于所述执行阀值，所述照度监测模块1继续重复上述操作，直到测得的照度数据小于执行阀值，说明环境照度已经太暗需要开灯了，此时执行运算器204向执行单元3发出控制命令，所述执行单元3接收所述控制命令进入第一工作状态。在发出开灯命令的同时，执行运算器204向关闭阀值计算模块203发出控制命令，令其重新计算关闭阀值。关闭阀值计算模块203接收命令后，计算关闭阀值并将新的关闭阀值写入存储模块201。关闭阀值的计算方法预先设计，但是都和开灯后的照度数据有关，此时测得的照度是灯具照度和环境照度的叠加值。在本实施例中，关闭阀值计算模块203直接读取照度监测模块1的照度数据作为关闭阀值。更为优选的是多次读取照度监测模块1的照度数据计算出一个平均值来作为关闭阀值。当然，也会考虑到开灯将当前的照度作为关闭阀值，但此时只要环境光稍有增加，测得的照度就会突破关闭阀值，形成一开马上就关的闪烁情况。在计算关闭阀值时，还可以在测得的照度上按一定比例幅度计算一个增量值来作为关闭阀值。当关闭阀值写入存储模块201后，原来照明控制系统初始化时预设的关闭阀值就被替换，由原先的估算值替换为精确的实测值，从而使得照明控制系统在不同的安装环境中都可以有准确的关闭阀值。

以上的过程是假设灯具处于一个正常的运行环境，周围是自然光，那么环境光的变化是一个由暗道明或由明到暗的一个渐变的过程照明控制系统但是，当首次上电时，正好是一个很暗的环境，环境照度即使叠加上了灯具照度也还是小于预设的执行阀值，这样就会造成关闭阀值小于执行阀值的局面，使得灯具不停的开关。为了解决这样的问题，本发明提供了第二实施例，结构框图见图4。与前述实施例相比，在控制模块2中增加了阀值计算判断模块5，在存储模块201中另外存储有判断值，阀值计算判断模块5根据所述比较器202对来自照度监测模块1的照度数据和所述判断值的进行比较，并根据运算结果，向关闭阀值计算模块203发出模块启动命令，而关闭阀值计算模块203只有在收到模块启动命令时，并且同时有执行运算器204的控制命令时才会进行关闭阀值计算。具体流程如下：在关闭阀值计算模块203接收到计算关闭阀值的命令后，并不立即进行计算，而是在这里加入一个判断步骤F01，见图2，预设一个判断值，判断当前照度是否小于该判断值。大于等于判断值则执行关闭阀值的计算及写入所述存储模块201的操作，否则跳过关闭阀值计算步骤，仍保留原关闭阀值。待照明控制系统进入正常运行环境时，环境照度始终还是一个渐变的过程，这样在由亮到暗的过程中，照度接近临界点时，关闭阀值的计算程序会获得运行，从而得到准确的关闭照度值。这里所说的判断值是在执行阀值加上一个定值，这个定值可以是一个估算值，在本实施例中这个定值为执行单元产生的照度值，只有在点灯后测得的照度值大于该判断值，才会重新计算关闭阀值。

图3为照明控制系统处于第一工作状态的工作流程，照度监测模块和关闭状态一样还是测量照度，但是此时对比的数据变为关闭阀值，这个关闭阀值是当时存储于存储模块的数据。比较器判断照度数据是否大于记录于存储模块的关闭阀值，照度数据小于等于关闭阀值，则照度监测模块继续重复上述操作，直至照度数据大于关闭阀值，表明环境已经变亮，不需要开灯了，执行运算器向执行单元发出控制命令，执行单元接收关灯命令进入关闭状态。

在本实施例中，照明控制系统始终在关闭状态和第一工作状态之间切换，因此在这两个工作状态的工作流程实际上是彼此连续的一个过程，如图2、图3所示，关闭状态的结束节点，就是第一工作状态的开始节点，图中表示为B，而第一工作状态的结束节点，就是关闭状态的开始节点，图中表示为A。

上述实施例中执行单元可以根据环境的亮暗自动开灯和关灯，既满足了人们对光环境的需求，也节约了能源。但是仅根据环境来控制灯具，会造成无人情况下的灯具常亮，也会造成浪费。为此本发明还提供第三实施例来解决该问题。在第三实施例中，灯具采用LED光源从而可以实现不同亮度的调节。第三实施例的系统结构框图见图5，为了实现有人时照明，无人时节能，在照明控制系统中增加了一个人体感应模块4，其可以检测照明区域内是否有人，并将检测数据传输给控制模块中的执行运算器204。同时照明控制系统的工作状态除了关闭状态和第一工作状态外还增加了第二工作状态。和第一工作状态相比，第二工作状态时，执行单元3的亮度大于第一工作状态，第一工作状态时执行单元3点亮，但是仅输出一个较低的照度，而第二工作状态时执行单元3输出最大照度。这样的照明控制系统可以实现：环境亮时关闭执行单元3，而环境暗时，如果无人仅维持一个较暗但不至于看不见的光环境，有人则实现一个明亮的光环境。具体的执行步骤在关闭状态和第一实施例一致，这里就不再赘述。区别在于在第一工作状态的执行程序，具体流程图见图6，在第一实施例的基础上，增加了一个人员判断步骤F02，具体步骤包括：接收根据人体感应数据判断是否有人：有人，执行单元3进入第二工作状态，并继续循环判断是否有人，直至判断为无人则所述执行单元3进入第一工作状态。在人员判断步骤F02结束后，照度监测模块1测量照度，比较器202判断照度数据是否大于记录于所述存储模块201的关闭阀值，如小于等于关闭阀值返回到起始位置再次执行人员判断步骤，如情况相反照度数据大于关闭阀值，则执行运算器204向执行单元3发出控制命令，执行单元3接收命令进入关闭状态。

上文对本发明优选实施例的描述是为了说明和描述，并非想要把本发明穷尽或局限于所公开的具体形式，显然，可能做出许多修改和变化，这些修改和变化可能对于本领域技术人员来说是显然的，应当包括在由所附权利要求书定义的本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种照明控制系统，包括照度监测模块、控制模块及执行单元，所述照度监测模块测量照度，并将照度数据输入所述控制模块，所述控制模块对输入信号进行运算处理并向所述执行单元发出控制命令，所述执行单元具有至少两种工作状态，所述执行单元的工作状态包括关闭状态和第一工作状态,所述执行单元根据所述控制命令在各工作状态间转换，其特征在于，所述控制模块包括：

存储模块，存储执行阀值及关闭阀值；

比较器，将输入的照度数据和所述执行阀值及关闭阀值进行比较；

执行运算器，读取所述比较器的运行结果，进行运算，并输出控制命令；

关闭阀值计算模块，接收所述执行运算器的控制命令,所述控制命令在执行单元从所述关闭状态转为所述第一工作状态时发出,所述关闭阀值计算模块根据所述控制命令，读取所述照度监测模块的照度数据，通过运算产生新的关闭阀值，并写入所述存储模块。

2.根据权利要求1所述的照明控制系统，其特征在于所述照明控制系统还包括人体感应模块，所述人体感应模块向所述执行运算器输出人体感应数据，所述执行单元的工作状态还包括第二工作状态，所述第二工作状态的亮度大于所述第一工作状态的亮度，所述执行运算器处理所述人体感应数据并向所述执行单元发出控制命令，所述执行单元根据控制命令在所述第一工作状态和第二工作状态间转换。

3.根据权利要求1所述的照明控制系统，其特征在于所述控制模块还包括阀值计算判断模块，所述存储模块中存储有判断值，所述阀值计算判断模块根据所述比较器对照度数据和所述判断值的比较结果，向所述关闭阀值计算模块发出模块启动命令，所述关闭阀值计算模块只有在收到所述模块启动命令和所述执行运算器的控制命令时，才能进行关闭阀值计算。

4.根据权利要求1所述的照明控制系统的控制方法，所述执行单元的工作状态包括关闭状态和第一工作状态，在所述两个工作状态分别执行如下操作：

关闭状态

所述照度监测模块测量照度，所述比较器判断照度数据是否小于记录于所述存储模块的执行阀值，如果照度数据大于等于所述执行阀值，所述照度监测模块继续重复上述操作，否则所述执行运算器向所述执行单元发出控制命令，所述执行单元接收所述控制命令进入第一工作状态，同时所述执行运算器向所述关闭阀值计算模块发出控制命令重新计算关闭阀值，所述关闭阀值计算模块接收命令后，计算关闭阀值并写入所述存储模块；

第一工作状态

所述照度监测模块测量照度，所述比较器判断照度数据是否大于记录于所述存储模块的关闭阀值，照度数据小于等于所述关闭阀值，所述照度监测模块继续重复上述操作，否则所述执行运算器向所述执行单元发出控制命令，所述执行单元接收所述控制命令进入关闭状态。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于所述关闭阀值的计算方法为，读取照度监测模块的照度数据作为关闭阀值，或多次读取照度监测模块的照度数据并计算平均值作为关闭阀值。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于所述关闭阀值计算模块计算关闭阀值前还有一个判断步骤，判断当前照度是否小于一个判断值，大于等于判断值则执行关闭阀值的计算及写入所述存储模块的操作，否则跳过关闭阀值计算步骤。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于所述判断值为执行阀值加上一个定值。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于所述定值为执行单元产生的照度值。

9.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于所述照明控制系统还包括人体感应模块，所述人体感应模块向所述执行运算器输出人体感应数据，所述执行单元还包括第二工作状态，所述第二工作状态的亮度大于所述第一工作状态的亮度，当所述执行单元处于第一工作状态时，先执行人员判断步骤，所述人员判断步骤包括：接收根据所述人体感应数据判断是否有人，有人，则所述执行单元进入第二工作状态，并继续判断是否有人，直至判断为无人则所述执行单元进入第一工作状态，所述人员判断步骤结束，所述照度监测模块测量照度，所述比较器判断照度数据是否大于记录于所述存储模块的关闭阀值，如小于等于关闭阀值继续执行人员判断步骤，否则所述执行运算器向所述执行单元发出控制命令，所述执行单元接收所述控制命令进入关闭状态。