CN108495410B - 一种住宅楼梯智能分区照明节能控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种住宅楼梯智能分区照明节能控制系统及其控制方法。通过设置红外传感器单元、红外摄像单元、信号处理单元、计时模块、门禁单元、开关模块、照明灯、压力传感器模块、重力传感器、遥控单元，并将它们均与中央控制器电性连接，并通过节能控制方法来实现分区照明，随着人的走动，自动开关电灯。本发明通过分区照明和人体跟随照明，有效避免电能的大量浪费，实现了智能照明。
Description
技术领域
本发明涉及节能照明的技术领域，特别涉及一种住宅楼梯智能分区照明节能控制系统及控制方法。
背景技术
声控开关已广泛应用于楼道等地方，但这种控制方式在室内，如自习室、图书馆等较安 静的地方并不合适，且声控开关容易受到其他声源的干扰，如雷声、爆竹等。如专利申请号 为201110214279.X的“一种照明开关的控制装置”，通过声音检测是否有人，实现无人时自动关闭开关，从而达到节能的效果。但是，该方法容易受到噪音的干扰，且在安静情况下，开关容易自动闭合，不便于使用。
现有的楼道照明系统采用光控和声控同时控制，需要开启照明时，常常需要大声喊叫或跺脚才能开启。
对于人体传感(热红外)开关，如专利申请号为201110275818.0的“一种节能自动照明开关系统”，通过传感人体红外线和室内光线的强度控制照明装置的开关，实现有人走进房间且室内光线过弱时，打开照明装置，人员离开房间或室内光线亮度较强时，关闭供电装置。但人体传感模块能感知人体热红外，不能判断人体运动方向，进入或离开房间易误判；且不论人员多少，整个室内照明全部打开，造成电能的浪费。专利申请号为201410531419.X的“一种分区照明节能开关控制系统及其控制方法”，在教室每通过人体传感传感器和摄像头结合的方式来降低人体传感传感器不能判断人体运动方向，进入或离开房间易误判这一缺点，也公开了采用分区照明来节省电能。
但是现有技术中针对楼梯的智能照明还多集中光控和声控，不够智能，费时费力，噪音大的现象；而采用红外传感器和摄像头的技术方案中红外传感器和摄像头存在检测范围有限的问题，容易误判的现象；传统的智能照明系统存在无法做到随着人的走动，自动开关电灯以及照明灯的使用寿命无法检测的缺陷。
发明内容
本发明的目的和解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，针对公共场所照明提出一种住宅楼梯智能分区照明节能控制系统及控制方法，基于传感器技术，并引入分区照明机制，实现人由户外向楼内行走时、人由屋内向屋外行走并上楼时、人由屋内向屋外行走并下楼时、无人在楼梯间行走时的智能照明以及节能，通过分区照明和人体跟随照明，有效的避免电能的浪费，实现智能了照明；在节能的同时也满足了上下楼梯时得到尽可能多的光亮的需求，通过压力传感器与红外传感器、红外摄像头的结合，门禁单元、压力传感器、重力传感器与中央控制器的的结合，实现了设备的在不工作时的节能，是否有人进出的预警以及人位置精确定位，进而实现了系统节能的智能控制。
为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：
一种住宅楼梯智能分区照明节能控制系统包括红外传感器单元、红外摄像单元、信号处理单元、计时模块、门禁单元、开关模块、照明灯、压力传感器模块、重力传感器、遥控单元，红外传感器单元、红外摄像单元、信号处理单元、计时模块、门禁单元、开关模块、照明灯、压力传感器模块、重力传感器、遥控单元均与中央控制器电性连接，照明灯采用大功率发光二极管，发光二极管背侧布置有带有流动液体的PMMA材料，PMMA材料内部微流控沟道，流动液体采用微流控电机驱动；
照明灯设置在每条楼梯中间位置对应的墙面上；照明灯根部涂覆宽0.5～1.5cm的可透光的含金属氧化物的导热硅脂涂层，照明灯顶部贴附有可透光的散热贴。
其中，所述红外传感器单元包括第一红外线传感器、第二红外线传感器，所述红外摄像单元包括第一红外摄像头、第二红外线摄像头，每条楼梯都具有上端和下端，所述第一红外线传感器、所述第一红外摄像头可拆卸的安装在每条楼梯下端第一阶梯正对的楼顶上，所述第二红外线传感器、所述第二红外线摄像头可拆卸的安装在每条楼梯上端第一阶梯正对的楼顶上；
所述压力传感器模块包括压力传感器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在每户住户防盗门与上门框间上都安装有压力传感器Ⅰ，压力传感器Ⅰ固定在上门框上，根据压力变化检测门是否被打开；楼门门内地面上安装有重力传感器，重力传感器与面积为0.6-1.5m2的平板连接，人体重力通过平板传递到重力传感器；在每条楼梯下端的第一、二阶梯上沿长度方向开槽可拆卸布置多个压力传感器Ⅱ；在每条楼梯上端的第一、二阶梯上沿长度方向开槽可拆卸布置多个压力传感器Ⅲ；各压力传感器Ⅲ间的间距为2-4cm，各压力传感器Ⅱ间的间距为2-4cm。
重力传感器、压力传感器模块、红外传感器单元检测的模拟信号通过信号处理单元处理后传送到中央控制器中。
信号处理单元包括滤波器、模数转换器、信号放大器、处理器，滤波器、模数转换器、信号放大器、处理器依次电性连接。
计时单元用于显示每个照明灯照明总时间以及每个照明单次照明的时间。
遥控单元可以为手机、遥控器或者其它移动终端，遥控单元设置有系统打开按钮、系统关闭按钮，以及对应每一楼梯照明灯开按钮、关按钮和门禁开按钮，按下系统打开按钮开始遥控功能后，按下门禁开按钮就可以通过中央控制器打开门禁单元，单一按下某一楼梯照明灯开按钮或者同时选择某几楼梯照明灯开按钮就可以通过中央控制器选择性的打开某一或者某几层楼梯的照明灯，单一按下某一楼梯照明灯关按钮或者同时选择某几楼梯照明灯关按钮就可以通过中央控制器选择性的关闭某一或者某几层楼梯的照明灯。当遥控单元通过系统关闭按钮被关闭遥控功能后，遥控单元上的照明灯开按钮、关按钮和门禁开按钮将失去其功能。
一种住宅楼梯智能分区照明节能控制的方法，包括如下步骤：
1）人由户外向楼内行走时：
步骤1：当有人用门禁卡打开门禁单元并触发门内地面上的重力传感器时，门禁单元及重力传感器向中央控制器发送信号，中央控制器控制红外摄像单元由睡眠状态转入工作状态；
步骤2：当压力传感器Ⅱ检测到压力变化,第一红外摄像头拍摄到人体图像和/或第一红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器开启人站立的楼梯所对应的照明灯；
步骤3：当压力传感器Ⅲ检测到压力变化,第二红外摄像头拍摄到人体图像和/或第二红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器保持步骤2中人站立的楼梯的照明并开启步骤2中人站立的楼梯相邻的两层楼梯所对应的照明灯；
2）人由屋内向屋外行走并上楼时：
步骤4：当压力传感器Ⅰ检测到压力变化时，压力传感器Ⅰ中央控制器发送信号，中央控制器控制红外摄像单元由睡眠状态转入工作状态；在压力传感器Ⅱ检测到压力变化,第一红外摄像头拍摄到人体图像和/或第一红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器开启人站立的楼梯所对应的照明灯；
步骤5：当压力传感器Ⅲ检测到压力变化,第二红外摄像头拍摄到人体图像和/或第二红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器保持步骤4中人站立楼梯的照明并开启步骤4中人站立的楼梯的相邻的两层楼梯所对应的照明灯；
3）人由屋内向屋外行走并下楼时：
步骤6：当压力传感器Ⅰ检测到压力变化时，压力传感器Ⅰ中央控制器发送信号，中央控制器控制红外摄像单元由睡眠状态转入工作状态；在压力传感器Ⅲ检测到压力变化，第二红外摄像头拍摄到人体图像和/或第二红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器开启人站立的楼梯所对应的照明灯；
步骤7：压力传感器Ⅱ检测到压力变化，第一红外摄像头拍摄到人体图像和/或第一红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器保持步骤6中人站立楼梯的照明并开启步骤6中人所站立的楼梯的相邻的两层楼梯所对应的照明灯；
4）无人在楼梯间行走时：
步骤8：通过计时单元检测到照明灯在开启10-20s时，若压力传感器模块没有检测到压力变化，红外摄像单元没有拍摄到人体图像和/或红外传感器单元没有接收到人体红外辐射时，中央控制器楼梯关闭照明灯。
本发明的有益效果为：
（1）一种住宅楼梯智能分区照明节能控制系统及控制方法其基于传感器技术，并引入分区照明机制，实现人由户外向楼内行走时、人由屋内向屋外行走并上楼时、人由屋内向屋外行走并下楼时、无人在楼梯间行走时的智能照明以及节能，通过分区照明和人体跟随照明，有效的避免电能的浪费，实现智能了照明，也满足了某些人在上下楼梯时希望能够得到尽可能多的光亮的需求；
（2）通过压力传感器与红外传感器、红外摄像头的结合，门禁单元、压力传感器、重力传感器与中央控制器的的结合，实现了设备的在不工作时的节能，是否有人进出的预警以及人位置精确定位，进而实现了系统节能的智能控制；
（3）同时计时单元的设置可以有效监测照明灯的照明时间，便于其寿命的预测，通过计时单元的设置还可以有效监控各照明灯单次照明时间，以利于后续的继续照明还是关闭的判断；
（4）通过遥控单元可以实现对照明灯和门禁系统的开闭，增强了照明灯的智能控制，同时也有利于省电以及照明灯寿命的延长。
附图说明
图1是本发明一种分区照明节能开关控制系统的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述：
实施例1：
如图1所示，一种住宅楼梯智能分区照明节能控制系统包括红外传感器单元、红外摄像单元、信号处理单元、计时模块、门禁单元、开关模块、照明灯、压力传感器模块、重力传感器，红外传感器单元、红外摄像单元、信号处理单元、计时模块、门禁单元、开关模块、照明灯、压力传感器模块、重力传感器均与中央控制器电性连接，照明灯采用大功率发光二极管，发光二极管背侧布置有带有流动液体的PMMA材料，PMMA材料内部微流控沟道，流动液体采用微流控电机驱动；
照明灯设置在每条楼梯中间位置对应的墙面上；照明灯根部涂覆宽0.5～1.5cm的可透光的含金属氧化物的导热硅脂涂层，照明灯顶部贴附有可透光的散热贴。
其中，所述红外传感器单元包括第一红外线传感器、第二红外线传感器，所述红外摄像单元包括第一红外摄像头、第二红外线摄像头，每条楼梯都具有上端和下端，所述第一红外线传感器、所述第一红外摄像头可拆卸的安装在每条楼梯下端第一阶梯正对的楼顶上，所述第二红外线传感器、所述第二红外线摄像头可拆卸的安装在每条楼梯上端第一阶梯正对的楼顶上；
所述压力传感器模块包括压力传感器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在每户住户防盗门与上门框间上都安装有压力传感器Ⅰ，压力传感器Ⅰ固定在上门框上，根据压力变化检测门是否被打开；楼门门内地面上安装有重力传感器重力传感器与面积为0.6-1.5m2的平板连接，人体重力通过平板传递到重力传感器；在每条楼梯下端的第一、二阶梯上沿长度方向开槽可拆卸布置多个压力传感器Ⅱ；在每条楼梯上端的第一、二阶梯上沿长度方向开槽可拆卸布置多个压力传感器Ⅲ；各压力传感器Ⅲ间的间距为2cm，各压力传感器Ⅱ间的间距为3cm。
重力传感器、压力传感器模块、红外传感器单元检测的模拟信号通过信号处理单元处理后传送到中央控制器中。
信号处理单元包括滤波器、模数转换器、信号放大器、处理器，滤波器、模数转换器、信号放大器、处理器依次电性连接。
计时单元用于显示每个照明灯照明总时间以及每个照明单次照明的时间。
一种住宅楼梯智能分区照明节能控制的方法，包括如下步骤：
1）人由户外向楼内行走时：
步骤1：当有人用门禁卡打开门禁单元并触发门内地面上的重力传感器时，门禁单元及重力传感器向中央控制器发送信号，中央控制器控制红外摄像单元由睡眠状态转入工作状态；
步骤2：当压力传感器Ⅱ检测到压力变化,第一红外摄像头拍摄到人体图像和/或第一红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器开启人站立的楼梯所对应的照明灯；
步骤3：当压力传感器Ⅲ检测到压力变化,第二红外摄像头拍摄到人体图像和/或第二红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器保持步骤2中人站立的楼梯的照明并开启步骤2中人站立的楼梯相邻的两层楼梯所对应的照明灯；
2）人由屋内向屋外行走并上楼时：
步骤4：当压力传感器Ⅰ检测到压力变化时，压力传感器Ⅰ中央控制器发送信号，中央控制器控制红外摄像单元由睡眠状态转入工作状态；在压力传感器Ⅱ检测到压力变化,第一红外摄像头拍摄到人体图像和/或第一红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器开启人站立的楼梯所对应的照明灯；
步骤5：当压力传感器Ⅲ检测到压力变化,第二红外摄像头拍摄到人体图像和/或第二红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器保持步骤4中人站立楼梯的照明并开启步骤4中人站立的楼梯的相邻的两层楼梯所对应的照明灯；
3）人由屋内向屋外行走并下楼时：
步骤6：当压力传感器Ⅰ检测到压力变化时，压力传感器Ⅰ中央控制器发送信号，中央控制器控制红外摄像单元由睡眠状态转入工作状态；在压力传感器Ⅲ检测到压力变化，第二红外摄像头拍摄到人体图像和/或第二红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器开启人站立的楼梯所对应的照明灯；
步骤7：压力传感器Ⅱ检测到压力变化，第一红外摄像头拍摄到人体图像和/或第一红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器保持步骤6中人站立楼梯的照明并开启步骤6中人所站立的楼梯的相邻的两层楼梯所对应的照明灯；
4）无人在楼梯间行走时：
步骤8：通过计时单元检测到照明灯开启15s时，若压力传感器模块没有检测到压力变化，红外摄像单元没有拍摄到人体图像和/或红外传感器单元没有接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器楼梯关闭照明；
实施例2：
智能住宅楼梯智能分区照明节能控制系统和方法除具有实施例1中的功能和使用方法外，还设置有遥控单元，遥控单元与中央控制器电性连接；遥控单元可以为手机、遥控器或者其它移动终端，遥控单元设置有系统打开按钮、系统关闭按钮，以及对应每一楼梯照明灯开按钮、关按钮和门禁开按钮，按下系统打开按钮开始遥控功能后，按下门禁开按钮就可以通过中央控制器打开门禁单元，单一按下某一楼梯照明灯开按钮或者同时选择某几楼梯照明灯开按钮就可以通过中央控制器选择性的打开某一或者某几层楼梯的照明灯，单一按下某一楼梯照明灯关按钮或者同时选择某几楼梯照明灯关按钮就可以通过中央控制器选择性的关闭某一或者某几层楼梯的照明灯。当遥控单元通过系统关闭按钮被关闭遥控功能后，遥控单元上的照明灯开按钮、关按钮和门禁开按钮将失去其功能。
本实施例只是本发明的较优实施方式，需要说明的是，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和 变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种住宅楼梯智能分区照明节能控制系统，其特征在于：红外传感器单元、红外摄像单元、信号处理单元、计时模块、门禁单元、开关模块、照明灯、压力传感器模块、重力传感器、遥控单元均与中央控制器电性连接；
照明灯设置在每条楼梯中间位置对应的墙面上；
其中，所述红外传感器单元包括第一红外线传感器、第二红外线传感器，所述红外摄像单元包括第一红外摄像头、第二红外线摄像头，每条楼梯都具有上端和下端，所述第一红外线传感器、所述第一红外摄像头可拆卸的安装在每条楼梯下端第一阶梯正对的楼顶上，所述第二红外线传感器、所述第二红外线摄像头可拆卸的安装在每条楼梯上端第一阶梯正对的楼顶上；
所述压力传感器模块包括压力传感器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在每户住户防盗门与上门框之间都安装有压力传感器Ⅰ，压力传感器Ⅰ固定在上门框上，根据压力变化检测门是否被打开；楼门门内地面上安装有重力传感器；在每条楼梯下端的第一、二阶梯上沿长度方向开槽可拆卸布置多个压力传感器Ⅱ；在每条楼梯上端的第一、二阶梯上沿长度方向开槽可拆卸布置多个压力传感器Ⅲ；
重力传感器、压力传感器模块、红外传感器单元检测的模拟信号通过信号处理单元处理后传送到中央控制器中，照明灯采用大功率发光二极管，发光二极管背侧布置有带有流动液体的PMMA材料，PMMA材料内部形成微流控沟道，流动液体采用微流控电机驱动，
计时模块用于显示每个照明灯照明总时间以及每个照明灯单次照明的时间。
2.根据权利要求1所述的一种住宅楼梯智能分区照明节能控制系统，其特征在于：所述信号处理单元包括滤波器、模数转换器、信号放大器、处理器，滤波器、模数转换器、信号放大器、处理器依次电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种住宅楼梯智能分区照明节能控制系统，其特征在于：照明灯根部涂覆宽0.5～1.5cm的可透光的含金属氧化物的导热硅脂涂层，照明灯顶部贴附有可透光的散热贴。
4.一种利用权利要求3所述的住宅楼梯智能分区照明节能控制系统进行住宅楼梯智能分区照明节能控制的方法，包括如下步骤：
1）人由户外向楼内行走时：
步骤1：当有人用门禁卡打开门禁单元并触发门内地面上的重力传感器时，门禁单元及重力传感器向中央控制器发送信号，中央控制器控制红外摄像单元由睡眠状态转入工作状态；
步骤2：当压力传感器Ⅱ检测到压力变化,第一红外摄像头拍摄到人体图像和/或第一红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器开启人站立的楼梯所对应的照明灯；
步骤3：当压力传感器Ⅲ检测到压力变化,第二红外摄像头拍摄到人体图像和/或第二红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器保持步骤2中人站立的楼梯的照明并开启步骤2中人站立的楼梯相邻的两层楼梯所对应的照明灯；
2）人由屋内向屋外行走并上楼时：
步骤4：当压力传感器Ⅰ检测到压力变化时，压力传感器Ⅰ向中央控制器发送信号，中央控制器控制红外摄像单元由睡眠状态转入工作状态；在压力传感器Ⅱ检测到压力变化,第一红外摄像头拍摄到人体图像和/或第一红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器开启人站立的楼梯所对应的照明灯；
步骤5：当压力传感器Ⅲ检测到压力变化,第二红外摄像头拍摄到人体图像和/或第二红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器保持步骤4中人站立楼梯的照明并开启步骤4中人站立的楼梯的相邻的两层楼梯所对应的照明灯；
3）人由屋内向屋外行走并下楼时：
步骤6：当压力传感器Ⅰ检测到压力变化时，压力传感器Ⅰ向中央控制器发送信号，中央控制器控制红外摄像单元由睡眠状态转入工作状态；在压力传感器Ⅲ检测到压力变化，第二红外摄像头拍摄到人体图像和/或第二红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器开启人站立的楼梯所对应的照明灯；
步骤7：压力传感器Ⅱ检测到压力变化，第一红外摄像头拍摄到人体图像和/或第一红外线传感器接收到人体红外辐射时向中央控制器发出信号，中央控制器保持步骤6中人站立楼梯的照明并开启步骤6中人所站立的楼梯的相邻的两层楼梯所对应的照明灯；
4）无人在楼梯间行走时：
步骤8：通过计时单元检测到照明灯在开启10-20s时，若压力传感器模块没有检测到压力变化，红外摄像单元没有拍摄到人体图像和/或红外传感器单元没有接收到人体红外辐射时，中央控制器控制楼梯间关闭照明灯。
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