CN106304494A - 一种场景识别的led灯智能控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种场景识别的LED灯智能控制系统，该系统包括环境感知模块、场景识别和设定模块、多级智能调节模块、中央管理系统模块、网络通信接口模块和LED照明调节和驱动模块，其中环境感知模块用于感知环境一些因素的变化，场景识别模块根据一些变化的环境因素识别并设定场景模式，多级智能调节模块负责根据优先级计算并设定LED灯的照明情况，LED照明调节和驱动模块用于接收PWM脉冲信号并驱动和改变LED照明，中央管理系统负责管理LED照明和记录场景情况，通信网络接口模块用于在上位机与下位机之间传送数据。该控制方法能有效根据环境情况智能控制户外LED的照明。

Description

一种场景识别的LED灯智能控制系统及方法

技术领域

本发明涉及照明控制系统，尤其涉及一种场景识别的LED灯智能控制系统及方法。

背景技术

LED灯具有节能、寿命长和适用性好的特点，作为一种新型的绿色光源产品得到了广泛的推广，由于LED灯可以实现智能控制，在照明领域得到了广泛的应用。

为了迎合照明节能需求，户外智能化的LED灯照明控制变得越来越重要，一些重要网络标准协议、智能设备和算法等不断被开发并应用到实践中，如：最新的TALQ标准协议就是一个权威的LED户外照明网络控制接口国际标准，还有GPRS协议、Zigbee协议和Wifi协议等。

由于户外照明环境多变性，需要对不同环境采用不同的智能照明控制，而具体到不同复杂环境中某个灯的智能控制，目前实现难度较大，实现成本较高，更现实的是对一定范围内的环境LED灯进行智能管理和控制。

发明内容

本发明基于目前的协议标准的基础上，通过对户外环境的场景定义，提出一种根据户外环境的变化情况进行智能LED户外照明网络控制系统及方法。

本发明的一方面提供一种场景识别的LED灯智能控制系统，该系统包括：环境感知模块、场景识别和设定模块、多级智能调节模块、中央管理系统模块、网络通信接口模块和LED照明调节和驱动模块，所述的环境感知模块与所述的场景识别和设置模块连接，所述的多级智能调节模块与所述的场景识别和设置模块连接，所述的LED照明调节和驱动模块与所述的多级智能调节模块连接，所述的中央管理系统与所述的网络通信接口模块连接，所述的网络通信接口模块分别与所述的场景识别和设定模块及所述的多级智能调节模块连接；

所述的环境感知模块用于感知环境因素的变化，并把环境数据与之前记录的数据进行比较，把变化数据传送到场景识别和设定模块；

所述的场景识别和设定模块用于根据变化的环境因素识别并设定场景模式，根据接收数据进行数据场景归类和场景设置，并把场景情况通知多级智能调节模块和中央管理系统模块；

所述的多级智能调节模块用于根据优先级计算并设定LED灯的照明情况，多级智能调节模块根据中央管理系统及场景识别和设置模块传送过来的数据，计算并发送指令到LED照明调节和驱动模块；

所述的中央管理系统模块用于管理LED照明和记录场景情况；

所述的网络通信接口模块用于在上位机与下位机之间传送数据，包括协议转换及数据通信；

所述的LED照明调节和驱动模块用于接收PWM脉冲信号并驱动和改变LED照明。

本发明的另一方面提供一种场景识别的LED灯智能控制方法，包括：

S1，接收传感器群传递的环境数据，根据检测的环境数据来确定所属的场景，根据所属场景对应的LED灯调节数据实现LED灯的智能调节；

S2，判断检测数据与上个时间点的环境是否发生变化；

S3,当检测值发生变化时，查找该检测值与之对应的场景，根据所属场景对应的LED灯调节数据实现LED灯的智能调节。

本发明的有益效果：

一般效果良好的照明，应该是考虑到一定范围环境的整体效果，而不是某个灯具照明范围内的效果，很明显一定范围环境的整体效果实际意义远大于某灯具照明范围内效果的实际意义，因此，本发明通过设定一定范围的环境并设定环境对应的变化场景来分级智能控制环境照明，具有很好的实际意义，既可以按照环境变化的一般要求来智能设定场景照明模式实现节能，也可以按照高级要求通过复杂算法进一步节能优化控制环境照明，还可以通过中央管理系统不断优化修改环境与场景的映射关系及相应的照明模式，实现自适应的智能控制。相对单灯智能控制的系统，本系统方法更侧重于考虑环境里的整体效果，而且控制方法和通信量相对简化，而单灯控制，则需要计算每个灯的情况，以及单灯的频繁控制，需要较大的计算和通信工作量，且环境整体照明效果不一定良好。

附图说明

图1 本发明一种场景识别的LED灯智能控制系统的结构示意图；

图2一种场景识别的LED灯智能控制方法流程示意图；

图3环境、场景和组播地址的映射关系的实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如图1所示，一种场景识别的LED灯智能控制方法，包括环境感知模块104、场景识别和设定模块103、多级智能调节模块106、中央管理系统101模块、网络通信接口模块102和LED照明调节和驱动模块107。整个系统通过传感器群105把环境数据传送到环境感知模块104，环境感知模块104把环境数据与之前记录的数据进行比较，把变化数据传送到场景识别和设置模块103，场景识别和设置模块103根据接收数据进行数据场景归类和场景设置，并把场景情况通知多级智能调节模块106和中央管理系统101模块；多级智能调节模块106根据中央管理系统101及场景识别和设置模块103传送过来的数据，计算并发送指令到LED照明调节和驱动模块107；LED照明调节和驱动模块107负责驱动和调节LED灯；中央管理系统101负责协调管理整个系统；网络通信接口模块102负责上位机和下位机的协议转换及数据通信。

其中环境感知模块104在于存储记录传感器群数据，并比较前组数据及当前数据变化情况，数据值是增加还是减少以及增加或者减少的量，并把变化量传送到场景识别和设置模块103。

其中场景识别和设置模块103在于根据不同的环境设置不同的场景，此处所指场景是影响某环境照明的主要影响因素所组成的集合，比如：场景A={亮度，温度，环境人口密度，天气情况等}，某一环境可以对应若干个场景，主要根据该环境主要影响因素的量值决定，当接收到环境感知模块传送过来的数据时，根据数据及智能算法识别和设置某一环境中的一个场景。另外该模块还可以接收来自中央管理系统发送过来的数据修改场景智能设置的算法，包括修改环境与场景一对多的映射表。该模块还及时向中央管理系统汇报场景识别和设置的具体情况。

其中多级智能调节模块106在于接收场景识别和设置模块发送过来的数据，也接收中央管理系统发送过来的数据，两个模块发送过来的数据都包含优先级，如果在一个短时间来，同时接收到两个模块数据时，优先级别高的数据被选择，经处理后发送到LED照明调节和驱动模块用以驱动调节对应环境LED灯实现智能控制，其中两个模块所发送过来的数据主要包括识别环境的ID、环境里经编码的场景号，经多级智能调节模块处理后的数据主要包括对应环境ID号的某局域网地址（组播地址）及驱动LED灯的PWM信号数据。该模块还及时向中央管理系统汇报智能调节情况。

其中LED照明调节和驱动模块107特征在于根据传送过来的LED灯局域网地址（组播地址）及PWM信号控制相应的LED灯群108，从而实现智能照明。其中一个LED灯群108对应一个环境。

网络通信接口模块102在于转换上位机和下位机的数据信息，其中与中央管理系统通信的数据是上位机信息，与场景识别和设置模块及多级智能控制模块通信的下位机信息，因此网络通信接口模块可以采用一些国际通用标准，如：最新的TALQ协议（一个权威的LED户外照明网络控制接口国际标准）、GPRS协议、Zigbee协议及Wifi等。

如图2所示，为本发明的涉及的LED灯智能控制方法，包括：

步骤S1，接收传感器群传递的环境数据，根据检测的环境数据来确定所属的场景，根据所属场景对应的LED灯调节数据实现LED灯的智能调节。

首先需要定义一个环境可以对应多个场景，一个环境的不同参数值可以对应不同场景，一个场景对应一定的照明控制。

传感器群定时检测某一环境主要数据，比如：环境A={温度、亮度、能见度…}，传感器群把对应的数据传送给环境感知模块。

中央管理系统首先把描述环境的数据及环境与场景的对应关系信息表，通过网络通信接口模块发送到场景识别和设置模块并初始化该模块，该模块存储信息表。另外，中央管理系统可以随时发送信息到场景识别和设置模块修改该信息表。场景识别和设置模块把环境数据发送到环境感知模块并进行初始化。传送过程中，中央管理系统从数据库中读取相关数据后，形成XML语言描述的数据报文，通过在网络通信和接口模块中的TALQ协议、GPRS协议、Zigbee协议及Wifi等协议，把上位机数据报文转化为下位机报文进行传送。类似地，中央管理系统把环境ID和对应的场景以及及相应的调光数据发送到多级智能调节模块，并进行优先级别和计划模式等的初始化，另外，中央管理系统可以随时发送数据修改多级智能调节模块的相应设置。多级智能调节模块把当前场景设置、优先级和调光数据等信息向中央管理系统汇报，过程类似把下位机的信息转化成上位机信息，解析为XML语言描述格式，并写入中央管理系统模块的数据库中。

步骤S2，判断检测数据与上个时间点的环境是否发生变化；

步骤S3,当检测值发生变化时，查找该检测值与之对应的场景，根据所属场景对应的LED灯调节数据实现LED灯的智能调节。

传感器群把对应的数据传送给环境感知模块，环境感知模块通过与上个时间点的检测值进行对比，如果发现发生了变化，环境感知模块把变化的环境数据发送给场景识别和设置模块，场景识别和设置模块根据环境变化数据按照一定算法查找该环境与场景一对多的关系信息表，从而确定该环境数据是属于哪个场景，比如：查到是对应环境A的场景A003，确定该环境的某个场景后，在该模块存储该环境的当前场景信息，如：存储环境A的当前场景为A003，表示为Enviroment A：Scene A003。然后再把环境和场景的相关信息发送到中央管理系统模块和多级智能调节模块，多级智能调节模块收到环境和场景变化信息后，查找该环境下对应场景的LED灯调节数据，并查找该环境对应的LED灯组播地址，等待设定时间后，如果没有收到中央管理信息系统更高级别指示，该模块就把LED灯调节数据以PWM信号的方式按对应的LED灯组播地址发送到LED照明调节和驱动模块，从而实现LED灯的智能调节。而中央管理系统收到环境和场景信息后，查找是否有更优的智能算法或者特殊情况，如果有，就计算出该环境的LED灯调节数据，然后加上较高优先级别发送到多级智能调节模块，多级智能调节模块接收到中央管理系统模块更高级别的指令后，按照所发过来的LED灯调节数据发送到LED调节和驱动模块，从而实现LED灯的智能调节。当收到多个LED灯调节数据指令时，多级智能调节模块优先选择优先级别高的LED灯调节数据指令。

系统运行后，多级智能调节模块先按照计划模式发送数据（PWM信号）到LED照明调节和驱动模块，其中环境ID号与LED灯的组地址一一对应。

环境、场景和组播地址的映射关系如图3所示，仅仅列举了一种情况，环境A301包括亮度、温度、天气情况等，LED灯组播地址304和环境301相对应。场景302分为场景A001为雾天，场景A002为雨天，场景A003为雪天，每个场景对应一个PWM信号303。

通过场景和中央管理系统智能算法相结合，从而实现灵活和适当的智能户外LED灯照明控制，当智能控制程度不是很高时，可以采用场景方法直接控制，而当智能控制程度要求很高时，可以结合中央管理系统的先进智能算法进行智能控制。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种场景识别的LED灯智能控制系统，其特征在于，包括：环境感知模块、场景识别和设定模块、多级智能调节模块、中央管理系统模块、网络通信接口模块和LED照明调节和驱动模块，所述的环境感知模块与所述的场景识别和设置模块连接，所述的多级智能调节模块与所述的场景识别和设置模块连接，所述的LED照明调节和驱动模块与所述的多级智能调节模块连接，所述的中央管理系统与所述的网络通信接口模块连接，所述的网络通信接口模块分别与所述的场景识别和设定模块及所述的多级智能调节模块连接；所述的环境感知模块用于感知环境因素的变化，并把环境数据与之前记录的数据进行比较，把变化数据传送到场景识别和设定模块；

所述的场景识别和设定模块用于根据变化的环境因素识别并设定场景模式，根据接收数据进行数据场景归类和场景设置，并把场景情况通知多级智能调节模块和中央管理系统模块；

所述的多级智能调节模块用于根据优先级计算并设定LED灯的照明情况，多级智能调节模块根据中央管理系统及场景识别和设置模块传送过来的数据，计算并发送指令到LED照明调节和驱动模块；

所述的中央管理系统模块用于管理LED照明和记录场景情况；

所述的网络通信接口模块用于在上位机与下位机之间传送数据，包括协议转换及数据通信；

所述的LED照明调节和驱动模块用于接收PWM脉冲信号并驱动和改变LED照明。

2.根据权利要求1所述的LED灯智能控制系统，其特征在于，所述环境感知模块存储记录传感器群数据，并比较前组数据及当前数据变化情况，数据值是增加还是减少以及增加或者减少的量，并把变化量传送到场景识别和设置模块。

3.根据权利要求1所述的LED灯智能控制系统，其特征在于，所述场景识别和设置模块根据不同的环境设置不同的场景，并及时向中央管理系统汇报场景识别和设置的具体情况，同时可以接收来自中央管理系统发送过来的数据修改场景智能设置的算法，包括修改环境与场景一对多的映射表。

4.根据权利要求1所述的LED灯智能控制系统，其特征在于，所述多级智能调节模块接收场景识别和设置模块发送过来的数据，也接收中央管理系统发送过来的数据，两个模块发送过来的数据都包含优先级，如果在一个短时间内，同时接收到两个模块数据时，优先级别高的数据被选择，经处理后发送到LED照明调节和驱动模块用以驱动调节对应环境LED灯实现智能控制。

5.根据权利要求5所述的LED灯智能控制系统，其特征在于，所述设置模块发送过来的数据包括识别环境的ID、环境里经编码的场景号；所述多级智能调节模块发送的数据包括对应环境ID号的某局域网地址或组播地址及驱动LED灯的PWM信号数据。

6.根据权利要求1所述的LED灯智能控制系统，其特征在于，所述网络通信接口模块与中央管理系统通信的数据是上位机信息，与场景识别和设置模块及多级智能控制模块通信的数据是下位机信息。

7.根据权利要求1所述的LED灯智能控制系统，其特征在于，所述网络通信接口模块包括TALQ协议、GPRS协议、Zigbee协议及Wifi中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的LED灯智能控制系统，其特征在于，所述中央管理系统接收来自场景识别和设置模块及多级智能调节模块的数据，并协调管理场景识别和设置模块及多级智能调节模块，包括发送信息设置和修改场景识别和设置模块中的场景，发送指令信息到多级智能调节模块用以驱动和调节LED灯。

9.根据权利要求1所述的LED灯智能控制系统，其特征在于，所述中央管理系统拥有多种智能算法，可以发送最高级别的指令信息到多级智能调节模块。

10.一种场景识别的LED灯智能控制方法，其特征在于，包括：

S1，接收传感器群传递的环境数据，根据检测的环境数据来确定所属的场景，根据所属场景对应的LED灯调节数据实现LED灯的智能调节；

S2，通过与上个时间点的检测值进行对比来判断环境是否发生变化；

S3,当检测值发生变化时，查找该检测值与之对应的场景，根据所属场景对应的LED灯调节数据实现LED灯的智能调节。