CN107529262A - 照明设备控制装置、光控制系统和用于控制能耗的方法 - Google Patents

Abstract

照明设备控制装置包括：能够连接至电源的电力输入部；用于将装置与照明设备连接的电力输出部；电计量装置，其被配置成确定传导至照明设备的电能的量；运动检测器，其包括微波传感器；以及输出控制器，其被配置成基于由运动检测器提供的运动数据并且基于所确定的电能的量来控制电力输出部输出的电能。

Description

照明设备控制装置、光控制系统和用于控制能耗的方法

技术领域

本发明的实施方式涉及照明设备控制装置、光控制系统、用于控制能耗的方法。

背景技术

在常规照明系统中，光源和照明设备的相应的能耗由安装在墙壁上的灯开关控制。更复杂的照明控制产品一直致力于为用户提供更多的舒适感，以及通过使用优化来降低能耗。这些解决方案包括不同的方法和若干单独的装置。

发明内容

本发明的实施方式涉及一种照明设备控制装置。在具体实施方式中，本发明涉及一种能够基于微波运动检测器的数据来控制照明设备的能耗的装置。本发明的实施方式还涉及一种包括多个照明设备控制装置的光控制系统。本发明的其他实施方式涉及一种用于控制光源的能耗的方法。在具体实施方式中，本发明涉及一种基于所测量的运动来控制能耗的方法。

根据本发明的一个方面，提供一种照明设备控制装置。该装置包括：能够连接至电源的电力输入部；用于将该装置与照明设备连接的电力输出部；电计量装置，其被配置成确定传导至照明设备的电能的量；运动检测器，其包括微波传感器；输出控制器，输出控制器被配置成基于由运动检测器提供的运动数据并且基于所确定的电能的量来控制电力输出部输出的电能。

根据第二方面，一种光控制系统包括根据第一方面的多个光控制装置。多个光控制装置的每个光控制装置被配置成与所述多个光控制装置的其他光控制装置通信。该系统还包括基于云的服务。光控制系统被配置成将多个光控制装置的所确定的电能的量和由运动检测器提供的数据提供至基于云的服务。光控制系统被配置成接收控制数据，该控制数据包括用于控制电能输出的控制信息。任何种类的传感器信息都可以被推送至基于云的服务。

根据第三方面，提供了一种用于控制光源的能耗的方法。该方法包括以下步骤：利用微波运动传感器测量预定区域内的运动；确定光源的电能耗；根据所测量的运动和所确定的电能耗来修改光源的光输出。

所描述的装置、系统和方法使得单个控制箱能够用于电力计量、能耗控制和光控制。因此，安装和操作装置和系统是容易的。多个元件被组合在单个单元中。装置、系统和方法分别与不同种类的照明设备和光源兼容。照明设备需要与装置、系统和方法的控制功能中的至少之一兼容。将功耗降低至目标水平是容易的。使用装置、系统和方法，例如可以优化与一个传感器或更多传感器检测到的环境条件有关的能耗。该控制基于来自运动检测器并且特别是环境光传感器的传感器输入。该控制例如基于运动检测器数据和环境光传感器数据的组合。装置、系统和方法被配置成将运动传感器和环境光传感器作为传感器输入而考虑进来，以修改能量输出，从而修改能耗。例如，光源的光输出主要设置为根据传感器的信息优化的限定的光输出水平。因此，装置、系统和方法方便并且用户友好。

例如，控制电能输出包括向照明设备发送改变负载的信号，执行切换以及执行调光功能中的至少之一。

根据另一实施方式，基于云的系统包括处理器和存储要由处理器执行的程序的非暂态计算机可读存储介质。该程序包括用于以下的指令：接收来自远程位置处的照明控制系统的信息，所接收到的信息与远程位置处的多个照明单元的能耗和运动有关；根据与照明单元的能耗和运动有关的信息确定控制信息；以及将控制信息发送至照明控制系统，使得照明控制系统能够控制照明单元的电能输出。

例如，照明控制系统可以包括多个照明控制装置，多个照明控制装置均被配置成经由相应的无线通信接口与其他光控制装置通信。从照明控制系统接收的信息包括由照明控制装置中的每一个照明控制装置确定的信息。

附图说明

将参照附图描述本发明的各种实施方式。在附图中，相同的附图标记用于不同实施方式的相同元件。

图1示出了根据本发明的实施方式的照明设备控制装置的示意性实现；

图2示出了根据本发明的实施方式的照明设备控制装置的示意图；

图3示出了根据本发明的实施方式的光控制系统的示意图；以及

图4示出了根据本发明的实施方式的用于控制光源的能耗的操作方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了光控制装置100的示意性实现。

光控制装置100被设计为如例如图2中示意性地示出的。

光控制装置100被实现为具有电力输入部101的单个电子单元。电力输入部101连接至电源102。电源102可以是将安装装置100的地点或房间连接至能量供应商的供电线。该地点可以是住宅(例如公寓或房屋)或者商业区(例如办公楼、工厂或仓库)。电源102的电能经由电力输入部101传导至光控制装置100。

光控制装置100包括电力输出部103。光控制装置100经由电力输出部103连接至照明设备104。电源102的电能经由光控制装置100传导至照明设备104。在照明设备104中安装有光源105。光源105可以是产生可见光的任何种类的电灯。光源105是例如灯泡和/或包括LED。

光控制装置100被配置成分别修改照明设备104和光源105的光输出。特别地，光控制装置100与现有的照明设备104兼容。因此，光控制装置100可以集成到该地点的现有照明系统中。光控制装置100遵循可改装的方法，并且因此与连接至电源102的多个不同种类的照明设备104兼容。

电源连接部108(例如电力线)将照明设备104与光控制装置100连接。另外的控制连接部109是可选的。控制连接部109例如是总线控制系统。例如，照明设备104包括用于经由控制连接部109从光控制装置100接收控制信号的数据总线。控制连接部109可以是无线连接或有线连接。

如图2中更详细所示，光控制装置100包括运动检测器120。运动检测器120包括微波传感器121。例如，微波传感器121具有3米至20米的检测范围(墙壁安装)。其他检测范围也是可以的。此外，运动检测器120可以包括无源红外运动传感器或能够确定运动的其他传感器。运动检测器120被配置成测量在其视场区域190中的对象的运动。例如，对象是在具有运动检测器120的光控制装置100的视场中移动的人106。

运动检测器120发射和接收微波122。由运动检测器120发射的微波122被人106反射。当人106相对于为微波传感器121发生源而移动通过微波122时，由运动检测器120接收到的反射微波的频率变化是可检测的。当人106离开光控制装置100时，反射微波的波长增加。当人106接近光控制装置100时，反射微波的波长减小。频率和波长的变化分别用于检测在区域190中的人106的运动。因此，具有运动检测器120的光控制装置100使用多普勒频移来检测光控制装置100的视场中的运动。

由于微波122能够穿过对象，所以光控制装置100可以安装在天花板107的后面。由于在运动检测器120中使用微波传感器121，所以光控制装置100可以被安装成使得对于人106来说不可见。光控制装置100可以安装在墙壁中或任何对于微波122至少部分透明但对于可见光不透明的覆盖物的后面。

光控制装置100还包括电计量装置110。电计量装置110允许分别测量连接至光控制装置100的照明设备104和光源105的能耗。根据另外的实施方式，不止一个照明设备104连接至光控制装置100的电力输出部103。例如，房间中的所有照明设备104连接至分配给该房间的单个光控制装置100。电力计量装置110确定传导至照明设备104的电能的量。

光控制装置100还包括输出控制器130。输出控制器的输出可以是经由电力线108的调光或经由控制连接部109的控制输出信号。

在一个实施方式中，输出控制器130仅包括开关132。在该实施方式中，光控制装置100通过切换开关132从而使至照明设备104的电接通及关断来修改照明设备104的电能耗。

例如，当运动检测器120检测到人106在区域190中的运动时，输出控制器130切换开关132，使得光源105被接通并且由光源105发出可见光。由此而消耗的电能由电计量装置110确定。当已检测不到人106的运动时，输出控制器130例如在给定的延迟之后关断光源105。例如，根据电能耗的给定阈值来给出延迟。例如，阈值是照明设备104在给定的时间段(例如，一天、一星期或一个月)中被允许消耗的最大量的电能。当由电力计量装置110确定的电能的量接近阈值或超过阈值时，延迟可能缩短或者甚至为零。

根据另外的实施方式，输出控制器130另外地包括调光器131。调光器131被配置成调节光源105的亮度。具体地，调光器131用于降低光源105的亮度从而降低电能耗。例如，当在给定的时间段内由计量装置110确定的能耗接近阈值或超过阈值时，调光器131降低由光源105发射的光的亮度，以减少电能耗。另一方面，如果检测到由控制装置100监测的特定房间中的光强度低于给定阈值，则调光器131用于增加光源105的亮度以达到房间里的光强度的阈值。

根据另外的实施方式，输出控制器130包括光控制器140。光控制器140可以附加至调光器131和/或开关132，或者可以代替调光器131和开关132来提供。光控制器140被配置成产生用于照明设备104的控制信号。控制信号例如包括用于接通或关断光源105或者调节由光源105发射的光的亮度的信息。因此可以经由光控制器140来控制由照明设备104消耗的电能。光控制器140经由控制连接部109与照明设备104连接。在光控制装置100与可由控制信号控制的一种照明设备104连接时，可以使用光控制器140。当总线控制系统可用时，光控制器140控制照明设备104。

具有电计量装置110、运动检测器120和输出控制器130的光控制装置100给照明设备104添加了传感器交互作用以用于与环境的交互作用以及电力计量功能。

根据实施方式，运动检测器120是传感器装置150的一部分。除了运动检测器120之外，传感器装置150还包括环境光传感器151、温度传感器152、湿度传感器153、烟雾传感器154和气体传感器155中至少之一。

传感器装置150的传感器151至155被配置成提供关于区域190中的环境条件的信息。输出控制器130被配置成基于由传感器装置提供的数据来控制传导到照明设备104的电能输出。输出控制器130或光控制器分别被配置成基于来自传感器151至155中的一个或更多个传感器的输出或从传感器151至155中的一个或更多个传感器接收的更多的值来分别控制能量输出和能耗。例如，根据环境光特别是自然光或除了光源105之外的其他光源的强度来调节光源105的亮度。光源105的亮度降低到这样的最低水平：环境光传感器151检测到区域190中的给定亮度。因此，可以通过包括其他光源的亮度来减少由照明设备104消耗的电能。借助于环境光传感器151，实现了区域190中的最小环境亮度，并且尽可能多地减少由光源105消耗的电能。可以相应地使用传感器装置150的其他传感器的数据。

例如，气体传感器155可以用于与其他传感器数据无关的紧急警报和全亮度水平。湿度传感器153可以用于将传感器数据转移到基于云的服务，并且允许在工业或诸如实验室的医疗环境中的条件事件上控制照明设备。温度传感器、湿度传感器和气体传感器对节能不产生主要贡献，但是如果传感器的参数超过某些阈值，则系统将允许特定的警告并且反映在照明行为中，例如恒定的上调/下降以提醒用户。

根据一个实施方式，输出控制器130被配置成将由传感器装置150提供的数据与预设的环境条件进行比较。例如，预设的环境条件被存储在光控制装置100的存储器160中。根据另外的实施方式，预设的环境条件被存储在基于云的服务202(图3)的存储中。根据所确定的环境条件与预设的环境条件之间的比较以及由运动检测器120检测的运动，由光控制装置100控制经由电力连接部108传导到照明设备104的电能。例如，区域190的给定的最小环境亮度取决于一天中的时间。在办公室中，在工作时间期间最低环境亮度高于夜间的最低环境亮度。当在办公时间外检测到区域190中的运动时，例如由于安全员进入区域190，光控制装置100控制照明设备104，使得光源105仅发射具有低亮度的光以节约并减少电力。

电力计量装置110包括通信接口170。通信接口170被配置成提供与如图3所示的另外的光控制装置的通信接口。另外地或替代地，通信接口170提供与基于云的服务202的通信接口。

根据实施方式，通信接口170包括无线传输系统171。例如，无线传输系统171被配置成基于IEEE 802.15.4标准来交换数据。因此，光控制装置100可以与其他装置100进行无线通信以成组地操作。另外，可以远程地触发光控制装置100。由传感器装置150和/或电计量装置110确定的信息可以在网络内通信，以允许网关单元将信息上行到基于云的服务202的云服务器。

可以经由通信接口170施加用于电力节约和减少的远程触发。因此，可以根据在基于云的服务202中定义的预设来控制传导到照明设备104的电能，以基于由相关区域190中的运动检测器120检测到的运动来控制照明设备104的电能耗。经由通信接口170启用成组的信息收集以及控制编排。可以利用用于性能跟踪的反馈通道接收用于配置和功耗降低到目标水平的远程触发。

根据本申请的光控制装置100至少将电计量装置110、运动检测器120和输出控制器130组合成单个电子单元。光控制装置100集成为在单个壳体180内的单个电子单元。

图3示出了包括光控制装置100A、100B和100C的集201的光控制系统200。根据另外的实施方式，光控制装置的集201包括三个以上的光控制装置100，例如四个或更多个装置100。当然，光控制装置的集201可以包括两个光控制装置100。光控制装置的集201的光控制装置100A、100B和100C被配置成如关于光控制装置100所说明的。

光控制装置100A和100B经由其相应的通信接口170连接。光控制装置100B和100C经由其相应的通信接口170连接。光控制装置100A和100C经由光控制装置100B连接。因此，光控制装置的集201中的光控制装置100可以彼此直接地或间接地连接。

光控制装置100A和100B经由其相应的通信接口170连接至基于云的服务202。光控制装置100C经由光控制装置100B连接至基于云的服务202。因此，光控制系统200的光控制装置100可以直接或间接地连接至基于云的服务202。

例如，光控制装置100A被布置成检测第一房间203中的运动并且确定第一房间203中的由照明设备104消耗的电能的量。光控制装置100B和100C被布置在第二房间204中以检测第二房间204中的运动并且确定第二房间204中的由照明设备104消耗的电能的量。根据另外的实施方式，光控制装置100在房间中的位置可以是不同的，并且可以由光控制系统200监测更多或更少的房间。

在一个实施方式中，基于云的系统包括处理器和存储要由处理器执行的程序的非暂态计算机可读存储介质。所述程序包括用于以下的指令：接收来自在远程位置处的照明控制系统201的信息，所接收的信息与远程位置处的多个照明单元104的能耗和运动有关；根据与照明单元104的能耗和运动有关的信息确定控制信息；以及将控制信息发送至照明控制系统201，使得照明控制系统201能够控制照明单元104的电能输出。

在该示例中，照明控制系统包括光控制装置的集201。每个光控制装置被配置成经由相应的无线通信接口与其他光控制装置通信。从照明控制系统接收的信息包括由光控制装置的集201确定的信息。

图4示出了用于控制光源例如光源105的能耗的步骤。步骤301至303可以由光控制装置100执行。

在第一步骤301中，例如通过微波运动传感器121测量预定区域190内的运动。

在步骤302中，确定光源105的电能耗。例如，通过电计量装置110确定电能耗。

在步骤303中，根据所测量的运动和所确定的电能耗来修改光源105的光输出。例如，光源105的光输出被修改成尽可能多地减少电能耗，但是当检测到运动时仍然提供足够的光输出。

根据另外的实施方式，接收用于修改光输出的定义的设置。根据接收的设置来修改光源的光输出。例如，上述设置包括在预定区域190中的环境亮度的给定最小值。

光控制装置100是将照明设备104的电力计量功能和控制功能集成在单个单元中的组合单元。光控制装置100能够插入到供应照明设备104的电源线之间。光控制装置100插入在电源102与照明设备104之间。利用电计量装置110来监测照明设备104的操作。由于光控制装置100安装在电路中，所以开关132(例如继电器开关单元)以及可选的调光器131(例如DC或AC调光单元)可以切断电源或提供电力线108上的调光功能。

此外，光控制装置100能够利用光控制器140产生控制信号。控制信号可以是0-10V、PWM或DALI标准，用于将调光控制信号传送到控制可用的照明设备104。可以预见进一步的协议增强。

具有基于微波多普勒效应的运动检测器120、温度传感器152、湿度传感器153、环境光传感器151、烟雾传感器154、气体传感器155和/或火焰传感器的传感器装置150传送关于区域190内的环境条件的信息。

具有无线传输系统171的通信接口170能够经由ZigBee或类似的无线通信协议与其他光控制装置100(网状网络)通信。通信接口170是能够接收配置和设置信息以及报告传感器的当前状态和功耗的数据接口。此外，可以从网络接收手动触发信号，以降低给定下限的饱和度的能耗，以进一步降低功耗。这样做的条件可以是最小功耗的目标设置以及特定光水平的保持以相对于母系统准则降低功耗。接收和发射的收发器可以是系统内的第二个节点或者到母系统(主机控制器或云解决方案)的网关。系统200的网状能够经由无线通信更新光控制装置100的配置信息直至达到更换全部固件的程度。

可以利用各种另外的传感器来增强传感器装置150。另外的传感器可以在内部或外部地直接附接至光控制装置100或者经由通信接口170连接至光控制装置100。可以物理地和/或作为软件添加多个数据总线协议。光控制装置100可以配备有用于手动配置的USB端口。无线键盘可以传送自动功能以及暂时或永久地更改设置的手动覆写功能。

光控制装置100提供照明设备104的自动化控制，以减少电能耗并且基于诸如占用率或日光可用性的条件进行调节。光控制装置100可以基于给定的预设来控制光源105的光输出，以获得一些美观或实用的效果，从而考虑由电计量装置110和在扫描区域190中运动的存在而确定的能耗。

Claims (17)

1.一种照明设备控制装置，包括：

能够连接至电源的电力输入部；

用于将所述装置与照明设备连接的电力输出部；

电计量装置，所述电计量装置被配置成确定被所述电力输出部输出至所述照明设备的电能的量；

包括微波传感器的运动检测器；以及

输出控制器，所述输出控制器被配置成基于由所述运动检测器提供的运动数据并且基于所确定的电能的量来控制所述电力输出部输出的电能。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述输出控制器包括光控制器，所述光控制器被配置成产生用于所述照明设备的控制信号以控制电能输出。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述运动检测器是传感器装置的一部分，所述传感器装置还包括以下至少之一：环境光传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和气体传感器，其中，所述输出控制器被配置成基于由所述传感器装置提供的数据来控制所述电力输出部输出的电能。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述输出控制器被配置成将由所述传感器装置提供的数据与预设的环境条件进行比较，并且基于所述比较来控制所述电力输出部输出的电能。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述输出控制器被配置成将所确定的电能的量与阈值进行比较，并且当所确定的电能的量超过所述阈值时减小电能输出。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述照明设备控制装置被集成在单个电子单元中。

7.根据权利要求1所述的装置，包括与另外的光控制装置和/或基于云的服务进行通信的通信接口。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述通信接口包括无线传输系统。

9.一种光控制系统，包括：

根据权利要求7所述的多个照明设备控制装置，其中，每个光控制装置被配置成经由相应通信接口与其他光控制装置进行通信，

基于云的服务，其中，所述光控制系统被配置成将多个光控制装置的所确定的电能的量和由所述运动检测器提供的数据提供给所述基于云的服务，并且所述光控制系统被配置成接收控制数据，所述控制数据包括用于控制电能输出的控制信息。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述光控制系统被配置成由所述基于云的服务直接控制。

11.一种用于控制光源的能耗的方法，所述方法包括：

使用微波运动传感器来测量预定区域内的运动；

确定所述光源的电能耗；以及

根据所测量的运动和所确定的电能耗来修改所述光源的光输出。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括接收用于修改光输出的所定义的设置，其中，修改光输出包括根据所接收的设置来修改所述光源的光输出。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括将所确定的电能耗与阈值进行比较，其中，修改光输出包括当所确定的电能耗超过所述阈值时减少光输出。

14.根据权利要求11所述的方法，还包括测量环境条件并且将所测量的环境条件与预设的环境条件进行比较，其中，修改光输出包括基于所述比较的结果来修改所述光源的光输出。

15.一种基于云的系统，包括处理器和存储要由所述处理器执行的程序的非暂态计算机可读存储介质，所述程序包括用于以下操作的指令：

接收来自远程位置处的照明控制系统的信息，所接收到的信息与所述远程位置处的多个照明单元的能耗和运动有关；

根据与所述照明单元的能耗和运动有关的信息确定控制信息；以及

将所述控制信息发送至所述照明控制系统，使得所述照明控制系统能够控制所述照明单元的电能输出。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述照明控制系统包括多个照明控制装置，每个光控制装置被配置成经由相应的无线通信接口与其他光控制装置进行通信，从照明控制系统接收的所述信息包括由所述照明控制装置中的每一个照明控制装置确定的信息。

17.根据权利要求16所述的系统，还包括接收与所述远程位置处的环境光、温度、湿度、烟雾或气体有关的另外的信息，其中，还基于所述另外的信息确定所述控制信息。