CN109803474A - 一种基于物联网的楼宇自动照明节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的楼宇自动照明节能系统，包括上位机和室内照明子系统，各室内照明子系统和上位机位于同一局域网内，且各室内照明子系统的子控制器通过局域网络与上位机通讯连接，室内照明子系统，包括图像采集单元、子控制器、子存储器、智能开关和若干子照明单元；图像采集单元与子控制器通讯连接并将采集的室内图像信息传输给子控制器，子控制器处理后将处理结果存储在子存储器内；各子照明单元并联设置并分别与子控制器通讯连接，子控制器接收并处理后将相应的信息存储在子存储器内；智能开关与子控制器连接，给子控制器发送控制指令。本发明分区域自主性控制，能最大程度贴合实际使用，达到最大程度的节能效果。

Description

一种基于物联网的楼宇自动照明节能系统

技术领域

本发明属于楼宇控制技术领域，具体涉及一种基于物联网的楼宇自动化照明节能系统。

背景技术

随着电子技术、计算机技术、通信技术的不断发展，楼宇自动化技术的普及程度越来越高，但是对人流量大且用电量大的地方，譬如学校教室和图书阅览室等，常规使用的照明系统都是区域全开或全关，控制方式单一，对于房间内零星几个人而言，整个房间全开照明，会造成很大一部分的能源浪费，而且，学生可以随意通过屋内的开关来开启或关闭照明，这无形中也增加了能源浪费。

发明内容

针对现有楼宇照明系统控制方式单一，能源浪费的技术问题，本发明提供一种基于物联网的楼宇自动化照明节能系统，该系统能根据人数和亮度实现小区域内照明的自主明灭。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于物联网的楼宇自动照明节能系统，包括上位机和室内照明子系统，各室内照明子系统和上位机位于同一局域网内，且各室内照明子系统的子控制器通过局域网络与上位机通讯连接，所述室内照明子系统，包括图像采集单元、子控制器、子存储器、智能开关和若干子照明单元；所述图像采集单元与子控制器通讯连接并将采集的室内图像信息传输给子控制器，子控制器处理后将处理结果存储在子存储器内；各子照明单元并联设置并分别与子控制器通讯连接，子控制器接收并处理后将相应的信息存储在子存储器内；智能开关与子控制器连接，给子控制器发送控制指令。本发明将室内划分为若干个子照明单元，根据各子照明区域内的人数和亮度信息，并结合其他子照明区域的情况，控制子照明单元的照明与否，能根据实际情况控制照明，避免无人区域也照明，造成多余电能的损耗。

所述图像采集单元，包括图像采集设备和图像采集卡，图像采集设备设在室内，所述图像采集设备为照相机或摄像头，图像采集设备与图像采集卡连接，图像采集卡经通讯线与子控制器连接，并图像采集设备采集的图像信息传输到子控制器内；子控制器对获得的图像进行处理后将处理信息存储在子存储器内。图像采集设备定时采集室内的实时图像信息，在成熟图像处理的基础上，子控制器从获得的实时图像中分割各子照明区域并得到各子照明区域内人数和空位信息。

所述子照明单元包括子光强度传感器、子继电器、子照明灯、子故障检测元件；子光强度传感器设在室内屋顶该子照明单元对应的中部，与子控制器通讯连接，检测当前自照明单元的亮度信息并传输到子控制器内；子控制器通过子继电器与子照明灯连接控制子照明灯的明灭；子故障检测元件与子照明灯连接，检测子照明灯的状态并将检测信息传输到子控制器，子控制器进行处理并存储在子存储器内。所述子故障检测元件为电流传感器或电压传感器。每个子照明单元都是一个单独的功能模块，既能将检测的子照明单元的环境信息和自身照明灯的信息传输给子控制器，又能接收子控制器的指令实现子照明灯的明灭。根据室内实际使用情况来调节照明区域。

所述智能开关包括身份识别单元和功能按键单元，身份识别单元识别操作人员身份并将识别结果传输给子控制器，子控制器根据身份识别单元的识别结果判断是否接收功能按键单元的输入指令。所述身份识别单元为指纹识别模块或人脸识别模块或射频卡读卡器。只有身份识别通过后，功能按键单元输入的指令才能有效被子控制器接收，进而实现子照明单元照明的调节。

而基于物联网的楼宇自动照明节能系统的控制方法，步骤如下：

S1，子照明系统的图像采集设备全面采集室内图像信息，并通过图像采集卡传输到分控制器内，分控制器对获得的图像进行处理，获得室内各子照明单元对应区域的人数和空位；

S2，分控制器根据各子照明单元对应区域按人数多到人数少顺序排列；

S3，设定各子照明单元的处理顺序；人数多的子照明单元优先处理。

S4，首个子照明单元的子光强度传感器检测区域亮度信息并传输给子控制器，子控制器将实时亮度与亮度设定值比较，若实时亮度大于亮度设定值，则进行步骤S5；反之，进行步骤S6；

S5，子控制器通过子继电器控制子照明灯熄灭，并进行步骤S7；

S6，子控制器通过子继电器通电，启动子照明灯，并且每个子照明灯的故障检测元件将检测信息传输到子控制器，子控制器进行处理并存储在分存储器内，并进行步骤S7；

S7，将下一个子照明单元的实时人数与该子照明单元的人数下限值比较，若实时人数大于人数下限值，则进行步骤S8，反之，进行步骤S9；

S8，子控制器控制下一子照明单元亮灯，并进行步骤S14；

S9，比较下一子照明单元实时人数与当前子照明单元的空位，若下一子照明单元实时人数远远小于当前子照明单元的空位，则进行步骤S13；若下一子照明单元实时人数大于当前子照明单元的空位，则进行步骤S10；

S10，子控制器接收下一子照明单元的光照度传感器的检测信号，并将实时亮度与该子照明单元的设定亮度进行比较；若实时亮度小于设定亮度，则进行步骤S11，反之，进行步骤S12；

S11，子控制器控制下一子照明单元亮灯，并且每个子照明灯的故障检测元件将检测信息传输到子控制器，子控制器进行处理并存储在分存储器内，并进行步骤S14；

S12，子控制器控制下一子照明单元熄灯，并进行步骤S14；

S13，子控制器控制下一子照明单元熄灯并广播让学生移位到当前子照明单元，并进行步骤S14；

S14，重复步骤S7-S13，直至每个子照明单元都处理一遍；

S15，定时循环步骤S1-S14，每次循环结束子控制器将分存储器内存储的故障通过局域网传输到上位机中，所述故障包括故障位置和故障数量，当故障数量达到设定数量时，上位机给上位机或报警器一个信号，进行提醒管理人员，并且将故障生成列表，打印出来后可以使采购人员清楚知晓需要采购多少，维修人员知晓维修位置。

本发明将一个建筑内各照明教室构建在一个局域网内，各照明教室通过局域网与上位机通讯，并且每个照明教室又被分割为若干个子照明单元，对每个子照明单元根据实际使用情况控制照明与否，能避免一股脑的全开或全闭管理方式，能跟贴近实际情况，当人数很少且太分散时，还能起到引导集中分布，尽量减少需开的子照明单元，达到节约能源的效果，而且室内各子照明单元的开启顺序不是直接设定的，而是根据实际人数来实现改变的，更人性化，以求达到最大程度的节能效果。而且，各子照明单元将各自的故障检测信息传输到子控制器，子控制器处理后存储在分存储器内，并将故障位置和故障数量传输到上位机内，上位机融合处理，生成列表，列表可指导采购和维修。本发明分区域自主性控制，能最大程度贴合实际使用，达到最大程度的节能效果。

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为本发明的原理框图。

图2为本发明的系统流程图。

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付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。

实施例1：一种基于物联网的楼宇自动照明节能系统，如图1所示，包括上位机和室内照明子系统，各室内照明子系统和上位机位于同一局域网内，且各室内照明子系统的子控制器通过局域网络与上位机通讯连接，所述室内照明子系统，包括图像采集单元、子控制器、子存储器、智能开关和若干子照明单元；所述图像采集单元与子控制器通讯连接并将采集的室内图像信息传输给子控制器，子控制器处理后将处理结果存储在子存储器内；各子照明单元并联设置并分别与子控制器通讯连接，子控制器接收并处理后将相应的信息存储在子存储器内；智能开关与子控制器连接，给子控制器发送控制指令。

所述图像采集单元，包括图像采集设备和图像采集卡，图像采集设备设在室内，所述图像采集设备为照相机或摄像头，图像采集设备与图像采集卡连接，图像采集卡经通讯线与子控制器连接，并图像采集设备采集的图像信息传输到子控制器内；子控制器对获得的图像进行处理后将处理信息存储在子存储器内。图像采集设备定时采集室内的实时图像信息，在成熟图像处理的基础上，子控制器从获得的实时图像中分割各子照明区域并得到各子照明区域内人数和空位信息。

所述子照明单元包括子光强度传感器、子继电器、子照明灯、子故障检测元件；子光强度传感器设在室内屋顶该子照明单元对应的中部，与子控制器通讯连接，检测当前自照明单元的亮度信息并传输到子控制器内；子控制器通过子继电器与子照明灯连接控制子照明灯的明灭；子故障检测元件与子照明灯连接，检测子照明灯的状态并将检测信息传输到子控制器，子控制器进行处理并存储在子存储器内。所述子故障检测元件为电流传感器或电压传感器。每个子照明单元都是一个单独的功能模块，既能将检测的子照明单元的环境信息和自身照明灯的信息传输给子控制器，又能接收子控制器的指令实现子照明灯的明灭。根据室内实际使用情况来调节照明区域。

所述智能开关包括身份识别单元和功能按键单元，身份识别单元识别操作人员身份并将识别结果传输给子控制器，子控制器根据身份识别单元的识别结果判断是否接收功能按键单元的输入指令。所述身份识别单元为指纹识别模块或人脸识别模块或射频卡读卡器。只有身份识别通过后，功能按键单元输入的指令才能有效被子控制器接收，进而实现子照明单元照明的调节。

本发明将室内划分为若干个子照明单元，根据各子照明区域内的人数和亮度信息，并结合其他子照明区域的情况，控制子照明单元的照明与否，能根据实际情况控制照明，避免无人区域也照明，造成多余电能的损耗。

实施例2：一种基于物联网的楼宇自动照明节能系统的控制方法，如图2所示，步骤如下：

S1，子照明系统的图像采集设备全面采集室内图像信息，并通过图像采集卡传输到分控制器内，分控制器对获得的图像进行处理，获得室内各子照明单元对应区域的人数和空位。

S2，分控制器根据各子照明单元对应区域按人数多到人数少顺序排列。

S3，设定各子照明单元的处理顺序；人数多的子照明单元优先处理。

S4，首个子照明单元的子光强度传感器检测区域亮度信息并传输给子控制器，子控制器将实时亮度与亮度设定值比较，若实时亮度大于亮度设定值，则进行步骤S5；反之，进行步骤S6。

S5，子控制器通过子继电器控制子照明灯熄灭，并进行步骤S7。

S6，子控制器通过子继电器通电，启动子照明灯，并且每个子照明灯的故障检测元件将检测信息传输到子控制器，子控制器进行处理并存储在分存储器内，并进行步骤S7。

S7，将下一个子照明单元的实时人数与该子照明单元的人数下限值比较，若实时人数大于人数下限值，则进行步骤S8，反之，进行步骤S9。

S8，子控制器控制下一子照明单元亮灯，并进行步骤S14。

S9，比较下一子照明单元实时人数与当前子照明单元的空位，若下一子照明单元实时人数远远小于当前子照明单元的空位，则进行步骤S13；若下一子照明单元实时人数大于当前子照明单元的空位，则进行步骤S10。

S10，子控制器接收下一子照明单元的光照度传感器的检测信号，并将实时亮度与该子照明单元的设定亮度进行比较；若实时亮度小于设定亮度，则进行步骤S11，反之，进行步骤S12。

S11，子控制器控制下一子照明单元亮灯，并且每个子照明灯的故障检测元件将检测信息传输到子控制器，子控制器进行处理并存储在分存储器内，并进行步骤S14。

S12，子控制器控制下一子照明单元熄灯，并进行步骤S14。

S13，子控制器控制下一子照明单元熄灯并广播让学生移位到当前子照明单元，并进行步骤S14。

S14，重复步骤S7-S13，直至每个子照明单元都处理一遍。

S15，定时循环步骤S1-S14，每次循环结束子控制器将分存储器内存储的故障通过局域网传输到上位机中，所述故障包括故障位置和故障数量，当故障数量达到设定数量时，上位机给上位机或报警器一个信号，进行提醒管理人员，并且将故障生成列表，打印出来后可以使采购人员清楚知晓需要采购多少，维修人员知晓维修位置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的楼宇自动照明节能系统，包括上位机和室内照明子系统，其特征在于：各室内照明子系统和上位机位于同一局域网内，且各室内照明子系统的子控制器通过局域网络与上位机通讯连接，所述室内照明子系统，包括图像采集单元、子控制器、子存储器、智能开关和若干子照明单元；所述图像采集单元与子控制器通讯连接并将采集的室内图像信息传输给子控制器，子控制器处理后将处理结果存储在子存储器内；各子照明单元并联设置并分别与子控制器通讯连接，子控制器接收并处理后将相应的信息存储在子存储器内；智能开关与子控制器连接，给子控制器发送控制指令。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的楼宇自动照明节能系统，其特征在于：所述图像采集单元，包括图像采集设备和图像采集卡，图像采集设备设在室内；图像采集设备（摄像头）与图像采集卡连接，图像采集卡经通讯线与子控制器连接，并图像采集设备采集的图像信息传输到子控制器内；子控制器对获得的图像进行处理后将处理信息存储在子存储器内。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的楼宇自动照明节能系统，其特征在于：所述图像采集设备为照相机或摄像头。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的楼宇自动照明节能系统，其特征在于：所述子照明单元包括子光强度传感器、子继电器、子照明灯、子故障检测元件；子光强度传感器设在室内屋顶该子照明单元对应的中部，与子控制器通讯连接，检测当前自照明单元的亮度信息并传输到子控制器内；子控制器通过子继电器与子照明灯连接控制子照明灯的明灭；

子故障检测元件与子照明灯连接，检测子照明灯的状态并将检测信息传输到子控制器，子控制器进行处理并存储在子存储器内。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的楼宇自动照明节能系统，其特征在于：所述子故障检测元件为电流传感器或电压传感器。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的楼宇自动照明节能系统，其特征在于：所述智能开关包括身份识别单元和功能按键单元，身份识别单元识别操作人员身份并将识别结果传输给子控制器，子控制器根据身份识别单元的识别结果判断是否接收功能按键单元的输入指令。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的楼宇自动照明节能系统，其特征在于：所述身份识别单元为指纹识别模块或人脸识别模块或射频卡读卡器。

8.根据权利要求1-7中任一所述的基于物联网的楼宇自动照明节能系统的控制方法，其特征在于，步骤如下：

S1，子照明系统的图像采集设备全面采集室内图像信息，并通过图像采集卡传输到分控制器内，分控制器对获得的图像进行处理，获得室内各子照明单元对应区域的人数和空位；

S2，分控制器根据各子照明单元对应区域按人数多到人数少顺序排列；

S3，设定各子照明单元的处理顺序；

S4，首个子照明单元的子光强度传感器检测区域亮度信息并传输给子控制器，子控制器将实时亮度与亮度设定值比较，若实时亮度大于亮度设定值，则进行步骤S5；反之，进行步骤S6；

S5，子控制器通过子继电器控制子照明灯熄灭，并进行步骤S7；

S6，子控制器通过子继电器通电，启动子照明灯，并且每个子照明灯的故障检测元件将检测信息传输到子控制器，子控制器进行处理并存储在分存储器内，并进行步骤S7；

S7，将下一个子照明单元的实时人数与该子照明单元的人数下限值比较，若实时人数大于人数下限值，则进行步骤S8，反之，进行步骤S9；

S8，子控制器控制下一子照明单元亮灯，并进行步骤S14；

S9，比较下一子照明单元实时人数与当前子照明单元的空位，若下一子照明单元实时人数远远小于当前子照明单元的空位，则进行步骤S13；若下一子照明单元实时人数大于当前子照明单元的空位，则进行步骤S10；

S10，子控制器接收下一子照明单元的光照度传感器的检测信号，并将实时亮度与该子照明单元的设定亮度进行比较；若实时亮度小于设定亮度，则进行步骤S11，反之，进行步骤S12；

S11，子控制器控制下一子照明单元亮灯，并且每个子照明灯的故障检测元件将检测信息传输到子控制器，子控制器进行处理并存储在分存储器内，并进行步骤S14；

S12，子控制器控制下一子照明单元熄灯，并进行步骤S14；

S13，子控制器控制下一子照明单元熄灯并广播让学生移位到当前子照明单元，并进行步骤S14；

S14，重复步骤S7-S13，直至每个子照明单元都处理一遍；

S15，定时循环步骤S1-S14，每次循环结束子控制器将分存储器内存储的故障通过局域网传输到上位机中，上位机处理后进行警报和生成列表。