CN107087336A - 一种基于物联网的风光互补别墅照明系统及控制方法 - Google Patents

一种基于物联网的风光互补别墅照明系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于物联网的风光互补别墅照明系统，采用风力发电机、光伏组件互补发电，弥补了两者在资源上的缺陷，风力发电机、光伏组件在储电装置充电环节是可以通用的，采用风力、光能互补发电的电源模块造价低廉，既经济又可靠；照明系统采用声光控制、人体感应控制、物联网控制分布式控制，模块结构化管理，可靠性高，每个信号输入单元都可单独与控制单元联系输出通讯信号，避免了集中式控制结构一旦出现故障造成整个系统瘫痪的弱点。

Description

一种基于物联网的风光互补别墅照明系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种照明系统，特别是一种基于物联网的风光互补别墅照明系统及控制方法。
背景技术
绿色环保、智能化，已成为高端小区尤其是别墅家居照明的需求。相对于普通家居照明，别墅照明具有三个明显的特点：1、可以每户使用独立的供电系统；2、照明用量大，类型多，包括室内照明、楼道照明和庭院照明三个部分，耗能高；3、人工控制不便利，对个性化的智能控制需求高。然而目前别墅照明普遍采用普通电力220V电压供电，由主电源干线经配电箱分成多个照明支路，向各照明灯具供电，利用串接在照明回路中的单、双极断路器来开或断控制供电线路，实现手动人工控制，无法对照明系统进行智能控制管理。这样的传统别墅照明不再适应现代绿色、智能化高端家居生活的需要，不仅给居住的人造成许多不便利，还造成了电力资源浪费。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种基于物联网的风光互补别墅照明系统及控制方法。
为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于物联网的风光互补别墅照明系统，包括：
电源模块，包括风力发电机、光伏组件、储电装置，所述风力发电机、光伏组件向所述储电装置充电；
照明装置，包括庭院照明装置、走廊照明装置、室内照明装置；
智能控制模块，包括信号输入单元、控制单元、输出执行机构，所述信号输入单元感应外界信号，所述输出执行机构与照明装置电连接，所述控制单元接收所述信号输入单元的信号，并发出控制所述输出执行机构对照明装置输出动作的指令；
所述储电装置向所述智能控制模块、所述照明装置输出电能。
采用上述优选的方案，采用风力发电机、光伏组件互补发电，弥补了两者在资源上的缺陷，风力发电机、光伏组件在储电装置充电环节是可以通用的，采用风力、光能互补发电的电源模块造价低廉，既经济又可靠；照明装置由弱电电源和信号载波控制，灵敏度高，使用寿命长，自动化程度高，节省原本要接到手动开关的线缆，缩短施工工期，降低人工费用的支出，减轻了布线安装难度。
进一步地，所述智能控制模块包括声光控制模块，所述声光控制模块包括声控开关、光敏电阻、声光延时控制单元、庭院照明执行机构，所述声控开关、光敏电阻设置于别墅庭院中，所述庭院照明执行机构与所述庭院照明装置电连接，所述声光延时控制单元接收所述声控开关、光敏电阻的信号，并发出控制所述庭院照明执行机构对所述庭院照明装置输出动作的指令。
进一步地，所述智能控制模块包括人体感应控制模块，所述人体感应控制模块包括红外传感器、红外感应控制单元、走廊照明执行机构，所述红外传感器设置于别墅走廊中，所述走廊照明执行机构与所述走廊照明装置电连接，所述红外感应控制单元接收所述红外传感器的信号，并发出控制所述走廊照明执行机构对所述走廊照明装置输出动作的指令。
进一步地，所述智能控制模块包括物联网控制模块，所述物联网控制模块包括无线通信单元、物联网控制单元、照明执行机构，所述照明执行机构分别与庭院照明装置、走廊照明装置、室内照明装置电连接，所述无线通信单元接收来自移动终端的信号，并传输给所述物联网控制单元，所述物联网控制单元发出控制所述照明执行机构对各照明装置输出动作的指令。
进一步地，所述室内照明装置电连接有手动开关。
采用上述优选的方案，照明系统采用声光控制、人体感应控制、物联网控制分布式控制，模块结构化管理，可靠性高，每个信号输入单元都可单独与控制单元联系输出通讯信号，避免了集中式控制结构一旦出现故障造成整个系统瘫痪的弱点。
进一步地，还包括安装在别墅庭院中的人流检测装置，所述庭院照明装置包括多个彩色LED光源，所述LED光源可设置为多种发光模式，根据所述人流检测装置检知的人流度对所述庭院照明装置设置对应的发光模式。
采用上述优选的方案，可以增加庭院照明的光照可变性，以适应不同的环境氛围，既能适时节能又提高了居住人心情愉悦度，提升整个别墅的美观度。
进一步地，所述储电装置还与220V居民供电网连接，所述储电装置与所述220V居民供电网之间设有指示所述储电装置电量的上拉开关；所述电源模块还包括储电量检测模块、风电电流检测模块、光电电流检测模块，所述储电量检测模块检测所述储电装置的电量信号，所述风电电流检测模块检测所述风力发电机的发电电流信号，所述光电电流检测模块检测所述光伏组件的发电电流信号，所述智能控制模块接收所述电源模块检测的电量、发电电流信号，并输出控制所述输出执行机构、所述上拉开关动作的信号。
采用上述优选的方案，对电源模块各发电装置、储电装置进行电流、电量监测，确保储电装置能稳定充放电。
一种基于物联网的风光互补别墅照明系统的控制方法，在别墅内各区域分别设置信号输入单元，通过声光控制模块、物联网控制模块控制庭院照明装置；通过人体感应控制模块、物联网控制模块控制走廊照明装置；通过物联网控制模块、手动开关控制室内照明装置。
采用上述优选的方案，所有照明装置均可通过手机或电脑等移动终端进行控制，控制方便，智能程度高；为适应不同人群，如老人、孩子及客人，庭院照明装置还可通过声光控制，走廊照明装置还可通过红外感应控制，避免打扰其他居住者，室内照明装置还可采用手动开关控制，提高了照明装置使用便利性。
进一步地，所述庭院照明装置发光模式设置有柔和模式、高亮模式、运动模式，所述柔和模式对应点亮庭院照明装置中1/3的LED光源；所述高亮模式对应点亮全部庭院照明装置，光源颜色为80％以上白光；所述运动模式为交替点亮庭院照明装置中1/2的LED光源；根据检测的人流度控制所述庭院照明装置设置对应的发光模式；通过移动终端自主设置庭院照明装置的LED光源点亮数量、颜色、闪动频率。
采用上述优选的方案，能根据庭院人流环境，智能控制庭院照明装置的发光模式，提升别墅照明美观度，节省了电力。
进一步地，所述储电量检测模块检测所述储电装置的电量信号，当储电电量≤电量最小阀值时，所述上拉开关合闸，所述储电装置与220V居民供电网连接充电，所述照明装置全部断开，只保留室内照明装置的手动开关方式；当电量最小阀值＜储电电量≤电量充足阀值，风电发电电流与光电发电电流之和＜电流阀值时，所述上拉开关合闸，所述走廊照明装置、室内照明装置正常运行；当电量最小阀值＜储电电量≤电量充足阀值，风电发电电流与光电发电电流之和≥电流阀值时，所述上拉开关分闸，所述走廊照明装置、室内照明装置正常运行；当储电电量＞电量充足阀值时，所述上拉开关分闸，所述照明装置正常运行。
采用上述优选的方案，根据检测的电量、发电电流信号，设定不同的供电模式，确保储电装置能稳定充放电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施方式的结构示意图；
图2是本发明另一种实施方式的结构示意图；
图3是本发明另一种实施方式的结构示意图；
图4是本发明声光控制模块一种实施方式的电路结构示意图；
图5是本发明人体感应控制模块一种实施方式的电路结构示意图；
图6是本发明物联网控制模块一种实施方式的电路结构示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件的名称：
1-电源模块；11-风力发电机；111-风电电流检测模块；12-光伏组件；121-光电电流检测模块；13-储电装置；131-储电量检测模块；14-上拉开关；2-照明装置；21-庭院照明装置；22-走廊照明装置；23-室内照明装置；3-智能控制模块；301-信号输入单元；302-控制单元；303-输出执行机构；311-声控开关；311′-光敏电阻；312-声光延时控制单元；313-庭院照明执行机构；321-红外传感器；322-红外感应控制单元；323-走廊照明执行机构；331-无线通信单元；332-物联网控制单元；333-照明执行机构；4-手动开关。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
为了达到本发明的目的，如图1-2所示，本发明的一种实施方式为：一种基于物联网的风光互补别墅照明系统，包括：
电源模块1，包括风力发电机11、光伏组件12、储电装置13，风力发电机11、光伏组件12向储电装置13充电；
照明装置2，包括庭院照明装置21、走廊照明装置22、室内照明装置23；
智能控制模块3，包括信号输入单元301、控制单元302、输出执行机构303，信号输入单元301感应外界信号，输出执行机构303与照明装置2电连接，控制单元302接收信号输入单元301的信号，并发出控制输出执行机构303对照明装置2输出动作的指令；
储电装置13向智能控制模块3、照明装置2输出电能。
采用上述技术方案的有益效果是：采用风力发电机11、光伏组件12互补发电，弥补了两者在资源上的缺陷，风力发电机11、光伏组件12在储电装置13充电环节是可以通用的，采用风力、光能互补发电的电源模块造价低廉，既经济又可靠；照明装置由弱电电源和信号载波控制，灵敏度高，使用寿命长，自动化程度高，节省原本要接到手动开关的线缆，缩短施工工期，降低人工费用的支出，减轻了布线安装难度。
在本发明的另一些实施方式中，为了达到模块化管理照明装置的目的，智能控制模块3包括声光控制模块，所述声光控制模块包括声控开关311、光敏电阻311′、声光延时控制单元312、庭院照明执行机构313，声控开关311、光敏电阻311′设置于别墅庭院中，庭院照明执行机构313与庭院照明装置21电连接，声光延时控制单元312接收声控开关311、光敏电阻311′的信号，并发出控制庭院照明执行机构313对庭院照明装置21输出动作的指令；智能控制模块3包括人体感应控制模块，所述人体感应控制模块包括红外传感器321、红外感应控制单元322、走廊照明执行机构323，红外传感器321设置于别墅走廊中，走廊照明执行机构323与走廊照明装置22电连接，红外感应控制单元322接收红外传感器321的信号，并发出控制走廊照明执行机构323对走廊照明装置22输出动作的指令；智能控制模块3包括物联网控制模块，所述物联网控制模块包括无线通信单元331、物联网控制单元332、照明执行机构333，照明执行机构333分别与庭院照明装置21、走廊照明装置22、室内照明装置23电连接，无线通信单元331接收来自移动终端的信号，并传输给物联网控制单元332，物联网控制单元332发出控制照明执行机构333对各照明装置2输出动作的指令；室内照明装置23电连接有手动开关4。采用上述技术方案的有益效果是：照明系统采用声光控制、人体感应控制、物联网控制分布式控制，模块结构化管理，可靠性高，每个信号输入单元都可单独与控制单元联系输出通讯信号，避免了集中式控制结构一旦出现故障造成整个系统瘫痪的弱点。
如图4所示，在本发明的另一些实施方式中，所述声光控制模块采用光敏电阻RG625A、声控开关BM、三极管VT9014、IC与非门CD4011、继电器MZ、触点K，声控开关BM经电阻R1与12V电压正负级连接、经电容C1与三极管VT基极连接，三极管VT基极经电阻R2连12V电压正极，三极管VT集电极与IC的2脚连接，三极管VT发射极连接GND，光敏电阻RG625A一端连IC的1脚连接、另一端连GND，继电器MZ一端与IC10、11、12、13脚连接、另一端连GND，触点K与照明装置L串联在12V电压正负级。白天光敏电阻RG阻值较小当用手轻轻拍驻极体或当有声音输入驻极体时，三极管VT载止输出高电平不能使与非门CD4011翻转，继电器MZ失电，触点K断开照明灯不亮，晚上光敏电阻RG阻值增大当用手轻轻拍驻极体或当有声音输入驻极体时，三极管VT导通输出低电平与非门CD4011翻转，继电器MZ得电，触点K闭合照明灯点亮。当电路正常延时到CPU设定的时间后(自已设定)自动熄灭。
如图5所示，在本发明的另一些实施方式中，所述人体感应控制模块采用热释放红外感应D03A(CN1)、处理芯片CS9803GP(IC1)。人体感应控制是采用D03A热释放红外感应接收人体的热源信号，当人在感应器前运动时，感应器感应出的信号由2脚进入处理芯片CS9803GP的4脚受控开始计时，进入延时状态后由11脚控制输出感应信号控制驱动三极管Q1导通或载止，满足CPU设定的时间常数后(自已设定)，输出设定的信号使灯光点亮，人走延时灯灭。
如图6所示，在本发明的另一些实施方式中，所述物联网控制模块采用从机模块CH-06、单片机STC89C52。利用WIFI+手机和CPU组成，当用手机或电脑发出信号后从机模块CH-06接收到手机发来指令，然后通过从机模块CH-06的2、3脚和CPU的10、11脚进行串口通信。CPU根据接收到相应指令，分别从23、24脚输出高低电平信号控制各驱动电路。
在本发明的另一些实施方式中，为了达到增加庭院照明智能度的目的，还包括安装在别墅庭院中的人流检测装置，所述庭院照明装置包括多个彩色LED光源，所述LED光源可设置为多种发光模式，根据所述人流检测装置检知的人流度对所述庭院照明装置设置对应的发光模式。采用上述技术方案的有益效果是：可以增加庭院照明的光照可变性，以适应不同的环境氛围，既能适时节能又提高了居住人心情愉悦度，提升整个别墅的美观度。
如图3所示，在本发明的另一些实施方式中，为了达到稳定供电的目的，储电装置13还与220V居民供电网连接，储电装置13与所述220V居民供电网之间设有指示储电装置13电量的上拉开关14；电源模块1还包括储电量检测模块131、风电电流检测模块111、光电电流检测模块121，储电量检测模块131检测储电装置13的电量信号，风电电流检测模块111检测风力发电机11的发电电流信号，光电电流检测模块121检测光伏组件12的发电电流信号，智能控制模块3接收电源模块1检测的电量、发电电流信号，并输出控制输出执行机构303、上拉开关14动作的信号。采用上述技术方案的有益效果是：对电源模块各发电装置、储电装置进行电流、电量监测，确保储电装置能稳定充放电。
一种基于物联网的风光互补别墅照明系统的控制方法，在别墅内各区域分别设置信号输入单元，通过声光控制模块、物联网控制模块控制庭院照明装置；通过人体感应控制模块、物联网控制模块控制走廊照明装置；通过物联网控制模块、手动开关控制室内照明装置。
采用上述技术方案的有益效果是：所有照明装置均可通过手机或电脑等移动终端进行控制，控制方便，智能程度高；为适应不同人群，如老人、孩子及客人，庭院照明装置还可通过声光控制，走廊照明装置还可通过红外感应控制，避免打扰其他居住者，室内照明装置还可采用手动开关控制，提高了照明装置使用便利性。
在本发明的另一些实施方式中，为了达到增加别墅庭院夜景灯光美观度的目的，所述庭院照明装置发光模式设置有柔和模式、高亮模式、运动模式，所述柔和模式对应点亮庭院照明装置中1/3的LED光源；所述高亮模式对应点亮全部庭院照明装置，光源颜色为80％以上白光；所述运动模式为交替点亮庭院照明装置中1/2的LED光源；根据检测的人流度控制所述庭院照明装置设置对应的发光模式；通过移动终端自主设置庭院照明装置的LED光源点亮数量、颜色、闪动频率。采用上述技术方案的有益效果是：能根据庭院人流环境，智能控制庭院照明装置的发光模式，提升别墅照明美观度，节省了电力。
在本发明的另一些实施方式中，为了达到稳定供电的目的，所述储电量检测模块检测所述储电装置的电量信号，当储电电量≤电量最小阀值时，所述上拉开关合闸，所述储电装置与220V居民供电网连接充电，所述照明装置全部断开，只保留室内照明装置的手动开关方式；当电量最小阀值＜储电电量≤电量充足阀值，风电发电电流与光电发电电流之和＜电流阀值时，所述上拉开关合闸，所述走廊照明装置、室内照明装置正常运行；当电量最小阀值＜储电电量≤电量充足阀值，风电发电电流与光电发电电流之和≥电流阀值时，所述上拉开关分闸，所述走廊照明装置、室内照明装置正常运行；当储电电量＞电量充足阀值时，所述上拉开关分闸，所述照明装置正常运行。采用上述技术方案的有益效果是：根据检测的电量、发电电流信号，设定不同的供电模式，确保储电装置能稳定充放电。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的风光互补别墅照明系统，其特征在于，包括：
电源模块，包括风力发电机、光伏组件、储电装置，所述风力发电机、光伏组件向所述储电装置充电；
照明装置，包括庭院照明装置、走廊照明装置、室内照明装置；
智能控制模块，包括信号输入单元、控制单元、输出执行机构，所述信号输入单元感应外界信号，所述输出执行机构与照明装置电连接，所述控制单元接收所述信号输入单元的信号，并发出控制所述输出执行机构对照明装置输出动作的指令；
所述储电装置向所述智能控制模块、所述照明装置输出电能。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的风光互补别墅照明系统，其特征在于，所述智能控制模块包括声光控制模块，所述声光控制模块包括声控开关、光敏电阻、声光延时控制单元、庭院照明执行机构，所述声控开关、光敏电阻设置于别墅庭院中，所述庭院照明执行机构与所述庭院照明装置电连接，所述声光延时控制单元接收所述声控开关、光敏电阻的信号，并发出控制所述庭院照明执行机构对所述庭院照明装置输出动作的指令。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的风光互补别墅照明系统，其特征在于，所述智能控制模块包括人体感应控制模块，所述人体感应控制模块包括红外传感器、红外感应控制单元、走廊照明执行机构，所述红外传感器设置于别墅走廊中，所述走廊照明执行机构与所述走廊照明装置电连接，所述红外感应控制单元接收所述红外传感器的信号，并发出控制所述走廊照明执行机构对所述走廊照明装置输出动作的指令。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的风光互补别墅照明系统，其特征在于，所述智能控制模块包括物联网控制模块，所述物联网控制模块包括无线通信单元、物联网控制单元、照明执行机构，所述照明执行机构分别与庭院照明装置、走廊照明装置、室内照明装置电连接，所述无线通信单元接收来自移动终端的信号，并传输给所述物联网控制单元，所述物联网控制单元发出控制所述照明执行机构对各照明装置输出动作的指令。
5.根据权利要求1-4任一所述的基于物联网的风光互补别墅照明系统，其特征在于，所述室内照明装置电连接有手动开关。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的风光互补别墅照明系统，其特征在于，还包括安装在别墅庭院中的人流检测装置，所述庭院照明装置包括多个彩色LED光源，所述LED光源可设置为多种发光模式，根据所述人流检测装置检知的人流度对所述庭院照明装置设置对应的发光模式。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的风光互补别墅照明系统，其特征在于，所述储电装置还与220V居民供电网连接，所述储电装置与所述220V居民供电网之间设有指示所述储电装置电量的上拉开关；所述电源模块还包括储电量检测模块、风电电流检测模块、光电电流检测模块，所述储电量检测模块检测所述储电装置的电量信号，所述风电电流检测模块检测所述风力发电机的发电电流信号，所述光电电流检测模块检测所述光伏组件的发电电流信号，所述智能控制模块接收所述电源模块检测的电量、发电电流信号，并输出控制所述输出执行机构、所述上拉开关动作的信号。
8.一种基于物联网的风光互补别墅照明系统的控制方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的别墅照明系统，在别墅内各区域分别设置信号输入单元，通过声光控制模块、物联网控制模块控制庭院照明装置；通过人体感应控制模块、物联网控制模块控制走廊照明装置；通过物联网控制模块、手动开关控制室内照明装置。
9.根据权利要求8所述的基于物联网的风光互补别墅照明系统的控制方法，其特征在于，所述庭院照明装置发光模式设置有柔和模式、高亮模式、运动模式，所述柔和模式对应点亮庭院照明装置中1/3的LED光源；所述高亮模式对应点亮全部庭院照明装置，光源颜色为80％以上白光；所述运动模式为交替点亮庭院照明装置中1/2的LED光源；根据检测的人流度控制所述庭院照明装置设置对应的发光模式；通过移动终端自主设置庭院照明装置的LED光源点亮数量、颜色、闪动频率。
10.根据权利要求9所述的基于物联网的风光互补别墅照明系统的控制方法，其特征在于，所述储电量检测模块检测所述储电装置的电量信号，当储电电量≤电量最小阀值时，所述上拉开关合闸，所述储电装置与220V居民供电网连接充电，所述照明装置全部断开，只保留室内照明装置的手动开关方式；当电量最小阀值＜储电电量≤电量充足阀值，风电发电电流与光电发电电流之和＜电流阀值时，所述上拉开关合闸，所述走廊照明装置、室内照明装置正常运行；当电量最小阀值＜储电电量≤电量充足阀值，风电发电电流与光电发电电流之和≥电流阀值时，所述上拉开关分闸，所述走廊照明装置、室内照明装置正常运行；当储电电量＞电量充足阀值时，所述上拉开关分闸，所述照明装置正常运行。
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