CN105228299A - 一种家庭照明智能自动控制系统及控制方法 - Google Patents

一种家庭照明智能自动控制系统及控制方法 Download PDF

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杨欣
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Abstract

本发明提供一种家庭照明智能自动控制系统及控制方法,包括触发控制器、光亮度检测器、控制主机和智能主灯,所述触发控制器与控制主机连接,用于检测房间内是否有人存在并将检测结果发送给控制主机,所述光亮度检测器与控制主机连接,用于检测房间内的光亮度信息并将检测信息发送给控制主机,所述控制主机,用于根据触发控制器的检测结果和光亮度检测器的检测信息向智能灯具发送开启或关闭控制信号。本发明的有益效果是实现智能、安全、节电的家庭照明管理,使室内光线始终保持最满足人眼需求的状态,从而将人的影响彻底从此系统中解放出来。

Description

一种家庭照明智能自动控制系统及控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于家庭照明技术领域,尤其是涉及一种家庭照明智能自动控制系统及控制方法。
背景技术
[0002] 随着科学技术的不断发展,人类社会迎来了电子信息时代和自动化时代,而家庭智能无线照明控制技术随着智能化住宅的蓬勃兴起而飞速发展,成为照明控制技术发展的一个重要方向。因此,针对现有的家用无线智能照明控制系统的优缺点,根据人们的行为模式和住宅的光环境决定照明的控制规律,研究智能家居照明控制系统对提高人们的生活质量、节约能源和提倡绿色照明灯具有十分重要的现实意义。
[0003] 目前现有的主流家庭智能无线照明控制,基本上是采用基于蓝牙、ZigBee或Wifi的无线通讯协议;以带有RF模块的单片机接收控制指令并控制灯具开关,或采集各种传感器信号后发送至中心控制器;以智能手机或平板电脑作为中心控制器,并配以控制程序,向各灯具发送控制指令及接收状态数据和传感器数据;另外以无线网关设备作为中心控制器和各灯具和传感器之间的无线网络通讯协议转换器。但是各控制指令的发送操作,却要由人手来完成,而判断需要开关哪类灯具、哪个位置的灯具,以及室内光线亮度要调整到什么程度才最适应当前状态的人眼需求,则更要由人的大脑去完成;所以这些所谓的“智能无线照明系统”,其本质上充其量只是起到一个无线遥控器的作用,而根本没有达到“智能”的程度。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种家庭照明智能自动控制系统及控制方法,从而实现智能、安全、节电的家庭照明管理,使室内光线始终保持最满足人眼需求的状态,从而将人的影响彻底从此系统中解放出来。
[0005] 本发明的技术方案是:一种家庭照明智能自动控制系统,触发控制器、光亮度检测器、控制主机和智能主灯,所述触发控制器与控制主机连接,用于检测房间内是否有人存在并将检测结果发送给控制主机,所述光亮度检测器与控制主机连接,用于检测房间内的光亮度信息并将检测信息发送给控制主机,所述控制主机,用于根据触发控制器的检测结果和光亮度检测器的检测信息向智能灯具发送开启或关闭控制信号。
[0006] 进一步,还包括电视状态检测器和智能副灯,所述电视状态检测器与控制主机连接,用于检测电视是否工作并将检测结果发送给控制主机,所述控制主机,用于根据电视状态检测器的检测结果控制智能副灯的开启和关闭。
[0007] 进一步,还包括压力检测器和智能副灯,所述压力检测器与控制主机连接,用于检测是否有压力值并将检测结果发送给控制主机,所述控制主机,用于根据压力检测器的检测结果控制智能副灯的开启和关闭。
[0008] 进一步,所述智能主灯包括主灯通讯模块、主灯控制器、主灯驱动模块和灯具,所述主灯控制器通过主灯通讯模块与控制主机连接,用于接收控制主机发送的控制信号,主灯控制器通过主灯驱动模块与灯具连接,用于控制灯具的开启或关闭。
[0009] 进一步,所述控制主机包括无线接收模块、主控制器和无线发射模块,所述主控制器通过无线接收模块接收触发控制器的检测结果和光亮度检测器的检测信息,主控制器通过无线发射模块向智能灯具发送开启和关闭控制信号。
[0010] —种家庭照明智能自动控制方法,应用在如上所述的家庭照明智能自动控制系统中,包括如下步骤:
[0011] S101:触发控制器检测房间内是否有人存在,并将检测结果发送给控制主机;
[0012] S102:光亮度检测器检测房间内的光亮度信息,并将检测信息发送给控制主机;
[0013] S103:控制主机对检测结果和检测信息进行接收和处理,将处理的结果转换为控制信号发送给智能主灯;
[0014] S104:智能主灯接收控制信号,按照预设照度值开启或者关闭。
[0015] 进一步,在所述S103中,控制主机对检测结果和检测信息进行接收和处理,将处理的结果转换为控制信号发送给智能主灯,具体操作如下:
[0016] 若触发控制器检测到房间内有人存在并且光亮度检测器检测房间内的光亮度值低于预设照度值,则发送控制智能主灯开启信号,若触发控制器检测到房间内有人存在并且光亮度检测器检测房间内的光亮度值高于预设照度值,则发送控制智能主灯关闭信号;若触发控制器检测到房间内无人存在,则发送控制智能主灯关闭信号。
[0017] 进一步,在所述S104后,还包括:电视状态检测器检测电视是否工作,并将检测结果发送给控制主机,所述控制主机根据电视状态检测器的检测结果控制智能副灯的开启和关闭。
[0018] 进一步,在所述S104后,还包括:压力检测器检测是否有压力值并将检测结果发送给控制主机,所述控制主机根据压力检测器的检测结果控制智能副灯的开启和关闭。
[0019] 进一步,在所述S104中,所述智能主灯接收到开启的控制信号后,所述智能主灯通过软启动的方式开启灯具。
[0020] 本发明具有的优点和积极效果是:本家庭照明智能无线自动控制系统能够根据人的实时活动状态不断自动选择适合的灯具,并根据室内环境光的强度实时调整灯具的光照,使室内光线始终保持最满足人眼需求的状态,从而将人的影响彻底从此系统中解放出来;并且与无线通讯控制系统相结合,彻底解决控制系统繁杂的布线问题;另外由于本系统是为实时适应人眼需求而设计,所以具备一定的节能环保效果。
附图说明
[0021] 图1是本发明的家庭照明智能无线自动控制系统原理结构框图;
[0022]图2是本发明的家庭照明智能无线自动控制系统第一实施例原理结构框图;
[0023]图3是本发明的家庭照明智能无线自动控制系统第二实施例原理结构框图;
[0024] 图4是本发明的家庭照明智能无线自动控制系统的智能主灯原理结构框图;
[0025] 图5是本发明的家庭照明智能无线自动控制系统的控制主机原理结构框图;
[0026] 图6是本发明的家庭照明智能无线自动控制方法流程图;
[0027] 图7是本发明的家庭照明智能无线自动控制方法第一实施流程图;
[0028] 图8是本发明的家庭照明智能无线自动控制方法第二实施流程图。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图对本发明做详细说明。
[0030] 如图1本发明的家庭照明智能无线自动控制系统原理结构框图所示,本发明提供一种家庭照明智能自动控制系统,触发控制器、光亮度检测器、控制主机和智能主灯,所述触发控制器与控制主机连接,用于检测房间内是否有人存在并将检测结果发送给控制主机,所述光亮度检测器与控制主机连接,用于检测房间内的光亮度信息并将检测信息发送给控制主机,所述控制主机,用于根据触发控制器的检测结果和光亮度检测器的检测信息向智能灯具发送开启或关闭控制信号。
[0031] 控制主机作为家庭照明智能无线自动控制系统的中心节点,属于网关类设备,具备ZigBee和Wifi双无线系统;其中ZigBee无线网络系统采用TI CC2530为核心的无线通讯模块、以及IEEE 802.15.4 ZigBee无线通讯协议,与庭照明智能无线自动控制系统中的其它无线设备组网,进行数据通信;Wifi无线网络则采用以RTL8188⑶S为核心的WLAN无线通讯模块、以及IEEE 802.llb/g/n无线通讯协议,与家中的Wifi无线路由器联网,通过电脑或智能手机联网登录后可以对整个庭照明智能无线自动控制系统进行配置;另外处理核心使用C0RTEX-M3核心ARM,型号为STM32F107,进行数据交换处理和智能自动控制。
[0032] 触发控制器包括红外线检测器、红外处理器和无线通讯模块,所述触发控制器沿房间墙壁均匀布置,红外处理器通过红外线检测器检测人体发射的特定9.5um波长红外线,红外线检测器感应源通常采用热释电元件,在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡,向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能触发开关动作;人不离开感应范围,开关将持续接通;人离开后或在感应区域内长时间无动作,开关将自动延时关闭。此红外线检测器的感应范围为无遮挡半径3m,用于室内大范围的人体探测,检测室内是否有人及人的睡眠状态。触发控制器采用TI CC2530单片机为核心的无线通讯模块与控制主机连接以及IEEE 802.15.4 ZigBee无线通讯协议,触发控制器可对房间内是否有人进行实时检测通过无线网络通讯发送至控制主机。
[0033] 光亮度检测器包括光亮度采集器、光亮度处理器和无线通讯模块,光亮度检测器设置于智能主灯附近,光亮度采集器通过ADC采集光敏电阻两端电压值;光敏电阻与一固定值电阻串联分压,当外部光照照度值升高时,其阻值降低,反之阻值升高;同时光亮度检测器的无线通讯模块采用TI CC2530单片机为核心的无线通讯模块,光亮度处理器接收光亮度采集器使用ADC采集光敏电阻两端电压值,并反向推导和计算出室内光线亮度值后,通过使用IEEE 802.15.4 ZigBee无线通讯协议的无线通讯模块发送至控制主机,主要用于实时监测房间内光亮度信息。
[0034] 还包括电视状态检测器和智能副灯,所述电视状态检测器与控制主机连接,用于检测电视是否工作并将检测结果发送给控制主机,所述控制主机,用于根据电视状态检测器的检测结果控制智能副灯的开启和关闭。
[0035] 电视状态检测器包括电流互感器、电视处理器和无线通讯模块,电视状态检测器通过使用电流互感器检测电视是否处于工作状态,当电视电源线插入此插座并开启后,电流互感器感应到其工作电流,经信号处理电路处理后输出触发信号给电视处理器,电视关机后电流互感器中无感应电流,触发信号消除;同时电视状态检测器使用采用TI CC2530单片机为核心的无线通讯模块、以及IEEE 802.15.4ZigBee无线通讯协议,可实时监测电视工作状态并将其状态数据传送至控制主机。
[0036] 所述智能副灯为设置于电视后面的影视灯、床头灯或者书桌台灯,包括副灯通讯模块、副灯控制器、副灯驱动模块和灯具,市电先接入副灯控制器后再通过副灯驱动模块输出至灯具;智能副灯采用TI CC2530为核心的无线通讯模块以及IEEE 802.15.4ZigBee无线通讯协议,用以接收控制主机的开启或关闭智能副灯的控制信息,控制60W以下影视灯的开关。
[0037] 还包括压力检测器和智能副灯,所述压力检测器与控制主机连接,用于检测是否有压力值并将检测结果发送给控制主机,所述控制主机,用于根据压力检测器的检测结果控制智能副灯的开启和关闭。
[0038] 压力检测器包括压力采集器,压力处理器和无线通讯模块,压力采集器使用应变片受压力后的阻值变化检测人体与特定物体的接触;压力采集器感应源通常采用半导体电阻应变片,在受到外界力的作用下产生机械变形时,其电阻值相应的发生变化,经后续信号处理电路经处理和压力处理器上ADC采样后就能判断是否被触发;压力不消失,触发信号将持续接通;去掉压力后触发信号也将去除,用于小范围定点人体探测,检测人是否进入检测位置。同时压力检测器使用采用TI CC2530单片机为核心的无线通讯模块、以及IEEE802.15.4 ZigBee无线通讯协议,可对触发信号状态变化进行实时监测并通过无线网络通讯发送至控制主机。
[0039] 所述智能主灯包括主灯通讯模块、主灯控制器、主灯驱动模块和灯具,所述智能主灯可以为设置在客厅的客厅吊灯、设置在卧室的卧室顶灯或者为设置在书房的书房顶灯,所述主灯控制器通过主灯通讯模块与控制主机连接,用于接收控制主机发送的控制信号,主灯控制器通过主灯驱动模块与灯具连接,用于控制灯具的开启或关闭。
[0040] 市电先接入主灯控制器后再通过主灯驱动模块输出至灯具;此主灯驱动模块内部通过使用光耦和主灯控制器检测市电相位并调整双向可控硅的导通角,来实现白炽灯软起动和亮度调节功能;主灯驱动模块使用STM8,两片光耦芯片分别检测市电正半周和负半周电压相位,当市电相位分别达到正半周和负半周相位起始点时,对应检测光耦导通,并将导通信号传递至主灯驱动模块,并由此主灯驱动模块控制双向可控硅的导通角,导通角越大,则白炽灯亮度越低,反之越高;主要用于控制吊灯和吸顶灯等300W以下大功率白炽灯的软起动和实时亮度调整,有助于节能环保,延长灯具寿命和使室内亮度适应人眼需要;同时调光开关使用采用TI CC2530单片机为核心的无线通讯模块、以及IEEE802.15.4 ZigBee无线通讯协议,可接收控制主机发送的开启或关闭灯具控制信息及亮度调整控制数据。
[0041] 所述控制主机包括无线接收模块、主控制器和无线发射模块,所述主控制器通过无线接收模块接收触发控制器的检测结果和光亮度检测器的检测信息,主控制器通过无线发射模块向智能灯具发送开启和关闭控制信号。
[0042] —种家庭照明智能自动控制方法,应用在如上所述的家庭照明智能自动控制系统中,包括如下步骤:
[0043] SlOl:触发控制器检测房间内是否有人存在,并将检测结果发送给控制主机;
[0044] S102:光亮度检测器检测房间内的光亮度信息,并将检测信息发送给控制主机;
[0045] S103:控制主机对检测结果和检测信息进行接收和处理,将处理的结果转换为控制信号发送给智能主灯;
[0046] S104:智能主灯接收控制信号,按照预设照度值开启或者关闭。
[0047] 在所述S103中,控制主机对检测结果和检测信息进行接收和处理,将处理的结果转换为控制信号发送给智能主灯,具体操作如下:
[0048] 若触发控制器检测到房间内有人存在并且光亮度检测器检测房间内的光亮度值低于预设照度值,则发送控制智能主灯开启信号,若触发控制器检测到房间内有人存在并且光亮度检测器检测房间内的光亮度值高于预设照度值,则发送控制智能主灯关闭信号;若触发控制器检测到房间内无人存在,则发送控制智能主灯关闭信号。
[0049] 在所述S104后,还包括:电视状态检测器检测电视是否工作,并将检测结果发送给控制主机,所述控制主机根据电视状态检测器的检测结果控制智能副灯的开启和关闭。
[0050] 所述家庭照明智能自动控制系统第一实施例可以应用与客厅中,客厅是人类进行一般活动的场所,需要相对柔和和均匀的光线;同时客厅也是观看各类影音设备和音视频的场所,需要使用影视灯并适当降低客厅内的环境光;总体将客厅光照度控制在20-401X即可,最佳照度可设置为301x。控制流程为,首先,触发控制器会一直检测卧室内是否有人存在,若无人或所有人离开卧室,则保持所有智能主灯关闭,这里的智能主灯为客厅吊灯;若有人或当人进入客厅时,则光亮度检测器将客厅内光亮度值发送到控制主机,控制主机判断是否达到符合人类在客厅活动的预设照度值,所述预设照度值设置在20-401x即可,最佳预设照度值可设置为301x,达到预设照度值则保持所有客厅吊灯关闭;低于预设照度值则软起动客厅吊灯,然后通过电视状态检测器检测电视工作状态;如果电视没有开机,则直接调整吊灯亮度,使环境照度达到301x ;如果电视在工作,说明人在看电视,则打开智能副灯,所述智能副灯为影视灯,同时调整吊灯亮度,使环境照度达到301x,此时由于影视灯打开补充了一部分照度,吊灯亮度会比电视机关闭时低一些,充分适应人眼观看电视所需环境。
[0051] 在所述S104后,还包括:压力检测器检测是否有压力值并将检测结果发送给控制主机,所述控制主机根据压力检测器的检测结果控制智能副灯的开启和关闭。
[0052] 所述家庭照明智能自动控制系统的第二实施例可以应用在卧室或者书房中,在这个实施例中,所述的智能主灯为卧室顶灯或者书房顶灯,智能副灯为床头灯或者书桌台灯,压力检测器设置于床垫下或者书房的椅子上,卧室一般需要均匀且微弱的光线,营造一种宁静、安逸、舒适的氛围,将照度控制在10-201x即可,最佳照度可设置为151x ;另外有些人有床头阅读的习惯,所以对床头灯的控制必不可少,若有人或当人进入卧室,则光亮度检测器检测卧室内光亮度值并将检测信息发送给控制主机,控制主机判断是否达到符合人类在卧室活动的预设照度值,所述预设照度值为10-201x即可,最佳照度可设置为151x,达到预设照度值则保持所有卧室顶灯和床头灯关闭;低于预设照度值则软起动卧室顶灯,然后通过床垫下的压力检测器检测床上是否有人;如果床上没人,则直接调整卧室顶灯亮度,使环境照度达到151x ;如果床上有人,则打开床头灯,同时开启并调整卧室顶灯亮度,使环境照度达到151x,此时由于床头灯打开补充了一部分照度,卧室顶灯亮度会比床上无人时低一些,充分适应人眼所需;另外当人躺卧于床上并长时间(超过I分钟)不动时,触发控制器将无法检测到室内有人,会关闭所有卧室顶灯和床头灯,符合人体进入睡眠状态后无需光照的要求。
[0053] 书房一般要求具有适宜阅读的明亮、柔和的光线,能够轻松的认清字体,但不宜过亮,以免造成眩光,一般照度达到40-601X即可,最佳照度可设置为501x ;另外在开启书桌台灯后需要将环境光相对调低。首先,触发控制器会一直检测书房内是否有人,若无人或所有人离开书房,则保持所有卧室顶灯和书桌台灯关闭;若有人或当人进入书房时,则光亮度检测器检测客厅内照度并将检测信息发送给控制主机,控制主机判断是否达到符合人类在书房活动的预设照度值,所述预设照度值为40-601X,最佳预设照度可设置为501x,达到预设照度值则保持所有卧室顶灯和书桌台灯关闭;低于预设照度值则软起动书房顶灯,然后通过座椅上的压力检测器检测座椅上是否有人;如果座椅上没人,则直接调整书房顶灯亮度,使环境照度达到501x ;如果座椅上有人,则打开书桌台灯,同时开启并调整书房顶灯亮度,使环境照度达到501x,此时由于书桌台灯打开补充了一部分照度,卧室顶灯亮度会比书桌前无人时低一些,充分适应人眼所需。
[0054] 在所述S104中,所述智能主灯接收到开启的控制信号后,所述智能主灯通过软启动的方式开启灯具。
[0055] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种家庭照明智能自动控制系统,其特征在于:触发控制器、光亮度检测器、控制主机和智能主灯,所述触发控制器与控制主机连接,用于检测房间内是否有人存在并将检测结果发送给控制主机,所述光亮度检测器与控制主机连接,用于检测房间内的光亮度信息并将检测信息发送给控制主机,所述控制主机,用于根据触发控制器的检测结果和光亮度检测器的检测信息向智能灯具发送开启或关闭控制信号。
2.根据权利要求1所述的家庭照明智能自动控制系统,其特征在于:还包括电视状态检测器和智能副灯,所述电视状态检测器与控制主机连接,用于检测电视是否工作并将检测结果发送给控制主机,所述控制主机,用于根据电视状态检测器的检测结果控制智能副灯的开启和关闭。
3.根据权利要求1所述的家庭照明智能自动控制系统,其特征在于:还包括压力检测器和智能副灯,所述压力检测器与控制主机连接,用于检测是否有压力值并将检测结果发送给控制主机,所述控制主机,用于根据压力检测器的检测结果控制智能副灯的开启和关闭。
4.根据权利要求1所述的家庭照明智能自动控制系统,其特征在于:所述智能主灯包括主灯通讯模块、主灯控制器、主灯驱动模块和灯具,所述主灯控制器通过主灯通讯模块与控制主机连接,用于接收控制主机发送的控制信号,主灯控制器通过主灯驱动模块与灯具连接,用于控制灯具的开启或关闭。
5.根据权利要求1所述的家庭照明智能自动控制系统,其特征在于:所述控制主机包括无线接收模块、主控制器和无线发射模块,所述主控制器通过无线接收模块接收触发控制器的检测结果和光亮度检测器的检测信息,主控制器通过无线发射模块向智能灯具发送开启和关闭控制信号。
6.一种家庭照明智能自动控制方法,其特征在于,包括如下步骤: SlOl:触发控制器检测房间内是否有人存在,并将检测结果发送给控制主机; S102:光亮度检测器检测房间内的光亮度信息,并将检测信息发送给控制主机; S103:控制主机对检测结果和检测信息进行接收和处理,将处理的结果转换为控制信号发送给智能主灯; S104:智能主灯接收控制信号,按照预设照度值开启或者关闭。
7.根据权利要求6所述的家庭照明智能自动控制方法,其特征在于:在所述S103中,控制主机对检测结果和检测信息进行接收和处理,将处理的结果转换为控制信号发送给智能主灯,具体操作如下: 若触发控制器检测到房间内有人存在并且光亮度检测器检测房间内的光亮度值低于预设照度值,则发送控制智能主灯开启信号,若触发控制器检测到房间内有人存在并且光亮度检测器检测房间内的光亮度值高于预设照度值,则发送控制智能主灯关闭信号;若触发控制器检测到房间内无人存在,则发送控制智能主灯关闭信号。
8.根据权利要求6所述的家庭照明智能自动控制方法,其特征在于,在所述S104后,还包括:电视状态检测器检测电视是否工作,并将检测结果发送给控制主机,所述控制主机根据电视状态检测器的检测结果控制智能副灯的开启和关闭。
9.根据权利要求6所述的家庭照明智能自动控制方法,其特征在于,在所述S104后,还包括:压力检测器检测是否有压力值并将检测结果发送给控制主机,所述控制主机根据压力检测器的检测结果控制智能副灯的开启和关闭。
10.根据权利要求6所述的家庭照明智能自动控制方法,其特征在于:在所述S104中,所述智能主灯接收到开启的控制信号后,所述智能主灯通过软启动的方式开启灯具。
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