CN105246228A - Led智能照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种LED智能照明系统，所述LED灯具终端节点包括控制电路和驱动电路；所述协调器包括电源电路、射频收发器、振荡电路、复位电路、存储器电路、实时时钟电路、RS485接口、EDBUG接口；所述协调器通过RS－485接口与监控中心进行通信，完成监控中心与控制命令和数据请求命令的接收，并完成LED灯具终端节点相关数据的存储及上传；所述协调器与所述LED灯具终端节点通过ZigBee无线通信网络进行通信。本发明可靠性高、效率高、成本低、且能够对LED灯具进行亮度的控制，具有故障报警功能、便于用户维护。

Description

LED智能照明系统

技术领域

本发明属于LED照明领域，具体涉及一种LED智能照明系统。

背景技术

在我国，照明用电的电消耗约2000亿千瓦时，占年发电量的12%左右，随着环保、低碳的理念被众多的人所重视，节能照明已成为现今面临的一个重要社会问题。由于白炽灯的发光机理决定了它的光能转换效率低，大部分能量以热能的形式消耗，而只有很少部分才转换成可见光，已逐渐在市场上消退。目前市场上的主流光源以荧光灯为主，相比白炽灯，荧光灯节能效果较好，但相同亮度下，相比LED灯具，荧光灯需要多消耗一倍的功率，发光效率低；而且荧光灯里都含有汞，生产过程和废弃灯管都会对环境造成污染。而LED照明相对于这些传统照明具有绿色环保、高效节能、光效高、寿命长、易于控制等众多优点，如果将LED灯代替白炽灯和荧光灯，则可以带来巨大的节能效益，对缓解我国能源紧缺问题，无疑具有重要的战略意义。

一方面，由于会议厅、机场、火车站、办公室、商场、学校、工厂等公共场所的人流量弹性较大，采取24小时全天照明的模式将浪费大量能源，因而要对这些弹性较大的场合采取按需照明并无需人工控制的智能照明模式。

另一方面，LED照明在推广中也存在一些问题，由于LED电流过大导致LED使用寿命缩短，产生光衰现象等问题严重影响了LED照明的效果。LED故障监测一般都是人工巡检，无自动监测功能。LED照明光衰及灯具的损坏，导致环境总体照度达不到照明质量标准，因此光衰补偿及故障自动监测成为一种客观需求。

目前，LED照明控制系统的常用控制方式主要有：DALI(DigitalAddressableLightingInterface)总线、RS-485总线、DMX512协议、电力线路载波(PowerLineCommunication)以及LONWORKS(LocalOperatingNetwork)。DALI总线控制应用较为广泛，但由于DALI的网络节点数有限，不能满足对照明需求量多的应用场所。RS-485总线控制是一种主从结构的控制方式，以主控制器轮询的通信方式进行，但应用时不易对它进行配置操作。目前，DMX512灯光通讯协议应用最为广泛，具备造价低、结构简单、容易理解等特点。但该协议是不能进行双向传输，系统只能单向控制灯具，而灯具无法将自身信息传送给系统控制中心，不能满足现代智能化照明控制的需求。电力线路载波应用起来则难度较大，载波信号在电力线传输过程中会被减弱，如果传输量较大，传输距离会受限制。而LONWORKS在实时性、大量数据处理方面有所欠缺。相比以上方式，ZigBee网络不仅具有低功耗、低速率、低成本、短时延、组网灵活，网络容量大且传输可靠性高等优点，还可以解决有线连接方式的现场安装与布线连接繁琐，设备移动性差等问题，因而在构建无线传感与照明控制网络方面具有相当的优势。随着无线通信技术的不断提高，利用无线ZigBee网络实现LED智能照明控制是无线照明智能化的一个重要发展方向。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种LED智能照明系统。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种LED智能照明系统，包括LED灯具终端节点、协调器及监控中心，所述LED灯具终端节点包括控制电路和驱动电路；

所述协调器包括电源电路、射频收发器、振荡电路、复位电路、存储器电路、实时时钟电路、RS485接口和EDBUG接口；

所述协调器通过RS－485接口与监控中心进行通信，完成监控中心与控制命令和数据请求命令的接收，并完成LED灯具终端节点相关数据的存储及上传；

所述协调器与所述LED灯具终端节点通过ZigBee无线通信网络进行通信。

进一步地，所述控制电路以控制核心为中心，由电源电路、外围电路、温度传感电路、照度传感电路、红外传感器电路和继电器电路组成。

进一步地，所述驱动电路包括AC/AD转换电路、PFC功率因数校正电路、DC/DC降压电路和恒流源。

与现有技术相比，本发明有益效果是：

1）不仅实现传统的开关节能控制而且能够对LED灯具进行亮度的控制。

2）具有较宽的电源输入范围、高可靠性、高效率、功能因数高、恒流驱动、浪涌保护、面积小、成本低。

3）LED灯具终端结点的控制器功能及结构独立，便于安装、更换，系统具有故障报警功能，便于用户维护。

附图说明

图1为LED智能照明系统的结构图。

其中，1、监控中心，2、协调器，3、LED灯具终端结点，4、RS-485总线。

具体实施方式

下面将结合本发明附图对本发明作出进一步详细阐述。需要说明的是以下具体实施方式只是本发明的优选实施方式，并不是对本发明的限制，也不是全部实施例。凡基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的LED智能照明系统主要由LED灯具终端节点3、协调器2及监控中心1三部分组成，LED灯具作为一个智能化的设备，它不仅是发光源，同时是光源的控制器。LED灯具终端节点3主要负责与协调器进行信息传输及LED的智能照明控制。

LED灯具终端节点电路主要由控制电路和驱动电路构成。灯具控制电路以CC2530F256为控制核心，由电源电路，外围电路，温度传感器电路，照度传感器电路，红外传感器电路，继电器电路组成。温度传感模块负责检测LED温度，为LED的过温保护提供数据依据。照度传感模块负责采集环境照度，为恒照度照明提供数据依据。在节能照明模式下，红外传感模块负责对感应范围内的人员情况进行检测，如果检测到人员信息，则将此信息反馈给微控制器，微控制器通过对继电器模块的控制，实现对LED灯具的开关控制。传感器将采集的环境照度、LED温度，传送给CC2530F256微控制器，微控制器对其进行相应处理，然后通过ZigBee网络将数据信息传送给协调器2。驱动电路主要由AC/DC转换电路、PFC功率因数校正电路、DC/DC降压电路、恒流源控制电路组成，恒流源根据微控制器输出的PWM控制信号改变输出电流的大小，进而实现LED亮度的调节，CC2530F256通过检测恒流源反馈的电压信号，判断LED灯具是否故障。协调器2在本系统中起着建立和维护ZigBee网络、添加及删除ZigBee网络子节点的作用。一方面，接收LED灯具终端节点上传的数据信息及状态信息，并将信息进行存储。当收到监控中心的数据请求命令时，通过RS-485总线4将数据上传给监控中心。另一方面，通过RS-485总线4接收监控中心1发送的控制命令，协调器2根据控制命令对LED灯具终端节点3进行控制。协调器2可以脱离监控中心1独立工作，在接收到新的控制命令之前，按照之前的控制模式实现对LED终端节点3的照明控制。此外，协调器2还具有对LED灯具终端节点3的通信状态进行监测，如果出现通信故障，则将通信故障信息上传给监控中心1的功能。

本系统的ZigBee网络结构采用的是星型网络，它是由一个协调器和多个终端节点组成。协调器是整个ZigBee网络的发起者，所有的LED灯具终端节点3只能和协调器2进行通信。

协调器硬件电路由电源电路、射频收发器、振荡电路、复位电路、存储器电路、实时时钟电路、RS485接口、DEBUG接口组成。ZigBee网络由协调器发起，与LED灯具终端节点3组成星状网络。协调器2通过RS-485接口与监控中心1进行通信，完成监控中心1控制命令和数据请求命令的接收，并完成LED灯具终端节点3相关数据的存储及上传。

在监控中心1，管理员根据需求通过RS-485总线4，向协调器2发送控制命令，完成照明模式及相关参数的设置，协调器2实现对LED照明的控制。LED照明控制按照功能划分包括恒照度控制、节能照明控制、定时照明控制。按照区域控制划分包括同一区域LED灯具分组控制和不同区域的LED灯具组合控制。

在监控中心1还可以实时查询终端节点的环境照度、照明模式及工作状态，也可以查询终端节点相关的历史数据。如果LED灯具终端节点3工作异常，监控中心1发出报警信号，通知用户及时维修。

Claims (3)

1.一种LED智能照明系统，包括LED灯具终端节点、协调器及监控中心，其特征在于：

所述LED灯具终端节点包括控制电路和驱动电路；

所述协调器包括电源电路、射频收发器、振荡电路、复位电路、存储器电路、实时时钟电路、RS485接口和EDBUG接口；

所述协调器通过RS－485接口与监控中心进行通信，完成监控中心与控制命令和数据请求命令的接收，并完成LED灯具终端节点相关数据的存储及上传；

所述协调器与所述LED灯具终端节点通过ZigBee无线通信网络进行通信。

2.根据权利要求1所述的LED智能照明系统，其特征在于：所述控制电路以控制核心为中心，由电源电路、外围电路、温度传感电路、照度传感电路、红外传感器电路和继电器电路组成。

3.根据权利要求1所述的LED智能照明系统，其特征在于：所述驱动电路包括AC/AD转换电路、PFC功率因数校正电路、DC/DC降压电路和恒流源。