CN108925023A - 一种适用于大空间、大数量照明的无线智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种适用于大空间、大数量照明的无线智能控制系统，该控制系统基于WF‑IoT融合物联网技术，利用现成的智能产品，实现大空间、大数量无线照明系统的智能控制；其中：照明采用智能灯具，控制采用融合网关、动能开关、场景面板和智能触屏控制器，配合人体传感器、接近传感器、照度传感器和智能门磁，灯具之间、传感器和控制组成照明物联网，它们之间以无中心、自由组网、无线形式进行“物”与“物”之间直接通信，有本地控制、定时控制、自动控制、场景控制等功能。另外，通过融合网关，还可以实现照明物联网的扩展，实现照明物联网与内部IP网的互联互通；WF‑IoT云端管理服务器的监测与管理，利用监控大屏、管理计算机或移动管理终端，即可实现对照明物联网的远程管理与控制。

Description

一种适用于大空间、大数量照明的无线智能控制系统

技术领域

本发明属于智能照明技术领域，具体来讲是一种适用于大空间、大数量照明的无线智能控制系统。

背景技术

工业厂房、运动场馆、候车厅、侯机厅、展览厅、豪华酒店、大型商场、高端写字楼等现代建筑设施，一般都具有高大空间、大体量的特点，需要配置数量巨大的灯具，才能满足成百上千人的工作、生活、休闲需求。

随着社会的快速进步，人们希望生活的更加舒适，充分的享受生活。在传统的理念中，越舒适的生活意味着能源的消耗越大。若采用传统的照明工程，上述现代建筑的单位功耗远远超过一般建筑。今天，科技进步及人类环保、节能观念的加强，崇尚节约能源的低碳生活已是世界的趋势。人们对照明领域给予了更多的关注，促使照明控制技术突飞猛进的发展，且其应用也日益广泛。

智能化照明控制系统是一个集多种控制方式、现代数字控制技术和网络技术、照明技术于一身的控制系统。智能照明控制系统由系统单元、输入单元和输出单元三部分组成。除电源设备外，每一单元设置唯一的单元地址，并用软件设定其功能。

智能化照明是随计算机、传感器、通讯、网络与自动控制技术而发展起来的综合技术，正以惊人的速度向各个专业领域渗透。智能化是任何电子产品必然的发展方向之一。智能照明控制技术的发展可以使照明更加省电、节能、使用更便捷，在需要的时间给需要的地方以最舒适和高效的照明，提升照明环境质量。智能化照明更是使照明进一步走向绿色和可持续发展的重要方向。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种基于融合物联网技术的大规模无线智能照明控制方法，进而降低建设投资和使用成本，实现对大空间、大数量照明系统的智能控制，便于推广应用。

为实现上述目的，本发明是这样实现的，提供一种适用于大空间、大数量照明的无线智能控制系统，其特征在于：

该控制系统基于WF-IoT融合物联网技术，利用现成的智能产品，实现大空间、大数量无线照明系统的智能控制；其中：照明采用智能灯具，控制采用融合网关、动能开关、场景面板和智能触屏控制器，配合人体传感器、接近传感器、照度传感器和智能门磁，灯具之间、传感器和控制组成照明物联网，它们之间以无中心、自由组网、无线形式进行“物”与“物”之间直接通信，有本地控制、定时控制、自动控制、场景控制等功能。另外，通过融合网关，还可以实现照明物联网的扩展，实现照明物联网与内部IP网（既可以是搭载在移动通信网的VPN专用网络，也可以是单位内部的传统通信网络）的互联互通；WF-IoT云端管理服务器的监测与管理，利用监控大屏、管理计算机或移动管理终端，即可实现对照明物联网的远程管理与控制。

所述智能照明控制系统具有传感器和控制器，因此可全自动运行；系统可设定有若干个不同照度的基本状态，这些状态可以按预先设定的程序进行切换。对于不同的场景模式，只要在相应的控制面板上进行操作即可调入所需的场景，用户还可以通过可编程控制面板对场景进行实时调节以适应不同要求，甚至可以平滑调光，以便将照度调整到需要的状态；

智能照明控制系统能对大多数灯具（包括LED灯、无极灯、可调光的荧光灯、配以调光镇流器的钠灯、金卤灯等）进行智能调光，在需要的地方、在需要的时间给以充分的照明，及时关掉不需要的灯具，调节灯具的亮度。

采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的"预设置"控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。

WF-IoT融合物联网技术（Wide area Fusion Internet of Things）基于RFID技术，能够超远距离无线传输，提供一种简单的能实现远距离、大容量、中高速、免付费、低功耗的物联网系统，WF-IoT使用的频段分别为780MHz、2.45GHz，均为免执照频段，单个物联网设备对单个物联网设备的通信距离无遮挡时可达三百米，通过物联网设备组网，通信可达到数十公里，其每个子网，可以控制超过65000个支持ALL协议的物联网设备，采用64bit或128bit加密算法，响应时间小于1ms，完全满足大数量、大数量智能照明系统的控制要求。

本方案所涉及的名词：

（1）无线自组网：是一种不需要中心的对等结构（或网格结构）的无线通信模式，网络中所有联网设备可以在移动过程中动态组网。

（2）Air Lamp商用物联网照明组网控制协议（即，Air Lamp Light Link，简称ALL协议）：是基于WF-IoT融合物联网技术的一套包括无线组网、能耗采集、开关控制、调光控制、调色控制、电源管理等灯控信息的传递协议。

（3）分组控制：当进行开关、调光、调色等操作时，编在同一个控制组内的全部智能灯具同时受到控制。

（4）场景控制：当选定某一种场景时，所有受控智能灯具自动按照该场景预设的灯光控制策略（包括开关、调光、调色）进行控制。

本方案所涉及的智能灯具、动能开关、人体探测器、接近传感器、照度传感器、智能门磁、融合网关、场景面板和智能触屏控制器等，均为支持ALL协议的物联网设备。具体如下：

（1）智能灯具：是一种照明器具，其原理是利用无线通讯数据传输、计算机智能化信息处理及节能控制等技术等，组成无线遥测、遥控、遥讯的照明控制系统，可以实现照明灯具根据环境变化自动控制灯光亮度强弱，具有调光、调色、灯光软启动、定时控制、开关控制、场景设置等功能。

（2）动能开关：是一种开关控制器，它不需要连接电源线，也不需要安装充电电池或干电池，可以机械动能转化为电能，无线通信方式，无需布线，随意放置，即可对编在同一控制组的全部智能灯具进行统一的开关、调光和调色控制。

（3）人体探测器：是一种入侵探测器，其原理是采集人体发出的10微米左右的红外辐射，通过热释电元件检测红外辐射温度的变化，处理后通过无线通信模块发出报警。

（4）接近传感器：是检测移动目标的一种入侵探测器，通过无线通信模块发出报警。

（5）照度传感器：是一种可以将可见光转换为电信号的无线智能传感器，电信号的大小对应光照度的强弱。

（6）智能门磁：是一种探测门的开关状态的一种入侵探测器，通过无线通信模块发出报警。

（7）融合网关：是一种既可以计算处理，又包含两种或更多种通信能力移动通信（如4G/5G）、红外通信、RJ45网线通信、RFID通信等。

（8）场景面板：通过无线通信方式，使编在同一控制组的全部智能灯具按预先设置的场景进行开关、调光和调色控制，以满足不同场景的照明需求。

（9）智能触屏控制器：通过无线通信方式，为操作人员提供触屏交互，使编在同一控制组的全部智能灯具具有场景控制、统一开关控制、任意单灯调节、能耗监测等功能。

本发明具有如下优点：

a）、全自动调光：智能照明控制系统由于配用了各种传感器和控制器，因此可全自动运行。系统可设定有若干个不同照度的基本状态，这些状态可以按预先设定的程序进行切换。对于不同的场景模式，只要在相应的控制面板上进行操作即可调入所需的场景，用户还可以通过可编程控制面板对场景进行实时调节以适应不同要求，甚至可以平滑调光，以便将照度调整到需要的状态。

b）运行节能：智能照明控制系统能对大多数灯具（包括LED灯、无极灯、可调光的荧光灯、配以调光镇流器的钠灯、金卤灯等）进行智能调光，在需要的地方、在需要的时间给以充分的照明，及时关掉不需要的灯具，调节灯具的亮度。

采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的"预设置"控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。这种自动调节照度的方式，充分利用室外的自然光，只有当必需时才把灯点亮或点到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，一般可达30%以上。此外，智能照明控制系统中对荧光灯等进行调光控制，由于荧光灯采用了有源滤波技术的可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提高了功率因数，降低了低压无功损耗。

c）延长光源寿命：众所周知，光源和电器损坏的主要原因是电网的浪涌电压和过电压，采取智能调光则可以延长光源的寿命。智能照明控制系统采用软启动的稳压方式，能控制电网在运行时，尤其是开关过程中的冲击电压和浪涌电压，从而大大延长设备的使用寿命。延长光源寿命不仅可以节省大量资金，而且大大减少更换灯管的工作量，降低了照明系统的运行费用，管理维护也变得更加简单。

d）改善工作环境，提高工作效率：良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。良好的设计，合理地选用光源、灯具及优良的照明控制系统，都能提高照明质量。智能照明控制系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具，可以有效地控制各房间内整体的照度值，从而提高照度均匀性。同时，这种控制方式内所采用的电气元件解决了频闪效应，不会使人产生不舒适、头昏脑胀、眼睛疲劳的感觉。

e）实现多种照明效果：多种照明控制方式，可以使同一建筑物具备多种艺术效果，为建筑增色不少。现代建筑物中，照明不单纯地为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备多种的控制方案，使建筑物更加生动，艺术性更强，给人丰富的视觉效果和美感。以某工程为例，建筑物内的展厅、报告厅、大堂、中庭等，如果配以智能照明控制系统，按其不同时间、不同用途、不同的效果，采用相应的预设置场景进行控制，可以达到丰富的艺术效果。

f）管理维护更方便：智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，照明预置场景的参数以数字式存储在EPROM中，这些信息的设置和更换十分方便，使照明管理和设备维护变得更加简单。

h）较高的经济回报率：本智能照明系统完全有别于传统智能照明的布线方式和控制方式，所有照明仅布置电源线，无须考虑灯具的分组控制，也不用布置繁琐的通讯线缆，利用建筑内的以太网即可，此举可节约大量的管线、有色金属以及大幅减少施工安装人员和安装时间，为投资方节约可观的费用。采用了智能照明系统，后期的用电量会有明显的节约，根据经验，3至5年即可回收投资成本。

附图说明

图1是本发明对应的实施原理图。

具体实施方式

下面将结合附图1对本发明进行详细说明，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。

本发明在此提供一种适用于大空间、大数量照明的无线智能控制系统，该控制系统基于WF-IoT融合物联网技术，利用现成的智能产品，实现大空间、大数量无线照明系统的智能控制；其中：照明采用智能灯具，控制采用融合网关、动能开关、场景面板和智能触屏控制器，配合人体传感器、接近传感器、照度传感器和智能门磁，灯具之间、传感器和控制组成照明物联网，它们之间以无中心、自由组网、无线形式进行“物”与“物”之间直接通信，有本地控制、定时控制、自动控制、场景控制等功能。另外，通过融合网关，还可以实现照明物联网的扩展，实现照明物联网与内部IP网（既可以是搭载在移动通信网的VPN专用网络，也可以是单位内部的传统通信网络）的互联互通；WF-IoT云端管理服务器的监测与管理，利用监控大屏、管理计算机或移动管理终端，即可实现对照明物联网的远程管理与控制。

一、设计与施工：

（1）按照国家规范 GB50034-2013 建筑照明设计标准对环境照度进行设计，选用智能照明灯具，照明回路仅需要根据回路容量进行配电即可，无须考虑灯具的控制；照度传感器、人体探测器、接近传感器、融合网关、动能开关、场景面板、智能触屏控制器等物联网设备的选择、布置设计，参照说明书执行。

（2）按照国家安装规范进行安装。

二、调试与配置：由智能照明厂商专业工程师进行调试和配置，可根据实际使用情况或者用户的习惯进行程序的编制和控制的设定。后期使用方对照明控制有任何的要求，可随时进行更改。

三、验收与使用：根据使用方提出的控制方式进行相关的验收，并进行联动测试等。

应用实例：本方案2017年在咸阳彩虹光电科技有限公司的动力中心、ACF厂房和OC厂房进行了首次应用，智能照明覆盖面积超过20万平方米，使用智能灯具超过32000盏、动能开关1268个、场景面板60个、融合网关234个、人体探测器560个、照度传感器37个、接近传感器560个、智能门磁138个、智能触屏控制器2个，共物联网设备近3万5千个。

实现的主要功能有：

a、在控制中心实现了照明的远程集中可视化控制；

b、在值班室实现了照明的一键式触摸屏控制；

c、在功能区（会议室、会客室等）实现了照明的一键式智能场景控制；

d、在公共区间（卫生间、楼道、大厅等）实现了照明的全自动按需照明控制；

e、在车间及工作现场实现了照明的按需现场控制和自动控制。

通过实例获得的有益效果在于：简化了电气回路，减少了设计和施工的工作量，节约大量的线缆、有色金属；节能效果十分显著；控制效果更加丰富；管理维护更加简单高效。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的智能照明控制方式可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种适用于大空间、大数量照明的无线智能控制系统，其特征在于：

该控制系统基于WF-IoT融合物联网技术，利用现成的智能产品，实现大空间、大数量无线照明系统的智能控制；其中：照明采用智能灯具，控制采用融合网关、动能开关、场景面板和智能触屏控制器，配合人体传感器、接近传感器、照度传感器和智能门磁，灯具之间、传感器和控制组成照明物联网，它们之间以无中心、自由组网、无线形式进行“物”与“物”之间直接通信，有本地控制、定时控制、自动控制、场景控制等功能；另外，通过融合网关，还可以实现照明物联网的扩展，实现照明物联网与内部IP网（既可以是搭载在移动通信网的VPN专用网络，也可以是单位内部的传统通信网络）的互联互通；WF-IoT云端管理服务器的监测与管理，利用监控大屏、管理计算机或移动管理终端，即可实现对照明物联网的远程管理与控制；

所述智能照明控制系统具有传感器和控制器，因此可全自动运行；系统可设定有若干个不同照度的基本状态，这些状态可以按预先设定的程序进行切换；

对于不同的场景模式，只要在相应的控制面板上进行操作即可调入所需的场景，用户还可以通过可编程控制面板对场景进行实时调节以适应不同要求，甚至可以平滑调光，以便将照度调整到需要的状态；

智能照明控制系统能对大多数灯具（包括LED灯、无极灯、可调光的荧光灯、配以调光镇流器的钠灯、金卤灯等）进行智能调光，在需要的地方、在需要的时间给以充分的照明，及时关掉不需要的灯具，调节灯具的亮度；

采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的"预设置"控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。