CN109831858B - 一种智能照明系统 - Google Patents

Abstract

本实施例提供的一种智能照明系统，该系统包括两芯总线，以及连接在两芯总线的直流驱动器、控制设备与受控设备；直流驱动器、控制设备以及受控设备通过两芯总线进行电能以及串行指令数据帧的传输；直流驱动器与市电和太阳能发电装置连接；控制设备用于生成串行指令数据帧并将串行指令数据帧发送至两芯总线；受控设备用于根据从两芯总线上所接收到的串行指令数据帧进行对应动作；直流驱动器用于提供工作电能至连接在两芯总线上的设备。本发明实施例通过将直流驱动器、控制设备以及受控设备均连接在两芯总线上，降低了成本，以实现分布式控制，提高了系统的可靠性，同时提供将太阳能可再生清洁能源直接用于照明的解决方案。

Description

一种智能照明系统

技术领域

本发明涉及照明领域，尤其涉及一种智能照明系统。

背景技术

智能照明系统，是指利用现代先进的电子技术、软件技术、网络通信技术、传感技术对照明光源进行精确、便捷、远程、自动控制，实现照明效果与照明环境、场景相适应，营造更为适宜的人居光环境，同时达到按需照明、节约能源目的的照明系统。

而在目前的智能照明系统中，DALI(digital addressable lighting interface数字可寻址照明接口)照明系统是主流。但该系统需要独立的供电线路和控制线路，至少需要2根两芯线缆，且该系统是一个集中控制的系统，还需要另外设置主机，在主机故障时，会导致整个照明系统的控制失效，可靠性较低。

发明内容

本发明实施例提供一种智能照明系统，以能够实现分布式控制，提高系统的可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种照明系统，所述照明系统包括两芯总线，以及连接在所述两芯总线的直流驱动器、控制设备与受控设备；

所述直流驱动器、控制设备以及受控设备通过所述两芯总线进行电能以及串行指令数据帧的传输；

所述控制设备用于生成串行指令数据帧并将所述串行指令数据帧发送至两芯总线；

所述受控设备用于根据从两芯总线上所接收到的串行指令数据帧进行对应动作；

所述直流驱动器用于提供工作电能至连接在所述两芯总线上的设备。

可选地，所述照明系统还包括：连接在所述两芯总线的上位机；

所述上位机用于写入唯一标识符至连接在所述两芯总线的设备。

可选地，所述照明系统还包括：连接在所述两芯总线的网关；

所述网关用于将所述照明系统与云端服务器进行信号交互。

可选地，所述直流驱动器与第一电源模块以及第二电源模块连接；所述第一电源模块用于提供高压交流电，所述第二电源模块用于提供低压直流电；

所述直流驱动器包括：

第一开关模块，与开关电源模块连接，用于控制高压交流电的导通或截止；

第二开关模块，与电源合路器连接，用于控制低压直流电的导通或截止；所述低压直流电可以来自太阳能发电系统。

开关电源模块，与电源合路器连接，用于将第一电源模块的高压交流电转换为低压直流电；

电源合路器，与信号隔离器连接，用于将所述第一电源模块与第二电源模块输出的电压合并为一路输出；

信号隔离器，与所述两芯总线连接，用于将所述直流驱动器与所述两芯总线隔离，避免所述直流驱动器对所述两芯总线上的信号造成干扰和损耗；

电压检测控制模块，与所述第一开关模块、第二开关模块、电源合路器连接，用于根据第一电源模块与第二电源模块的电压控制所述第一开关模块与第二开关模块的导通与关断；

其中，当所述电压检测控制模块检测到第一电源模块与第二电源模块的电压均为正常值时，控制所述第二开关模块导通且控制第一开关模块关断；

可选地，所述电源合路器包括：第一二极管、第二二极管以及继电器；

所述第一二极管的输入端与所述开关电源模块连接，输出端与第一信号隔离器连接；所述第二二极管的输入端与所述第二开关模块连接，输出端与所述第一二极管的输出端连接；继电器的第一输入端与所述第二二极管的输入端连接，第二输入端与所述第一二极管的输入端连接，输出端与所述第二二极管的输出端连接，控制端与所述电压检测模块连接。

可选地，所述受控设备包括：

PLC模块，与第一控制器连接，用于将所述受控设备与两芯总线进行信号交互；

第一控制器，与PWM信号发生器连接，用于根据两芯总线的信号控制所述PWM信号发生器的动作；

PWM信号发生器，与光源驱动器模块连接，用于生成PWM信号；

光源驱动器模块，与光源连接，用于根据PWM信号控制所述光源进行工作。

可选地，所述控制设备包括：

PLC模块，与第二控制器连接，用于将所述控制设备与两芯总线进行信号交互；

信号生成模块，与所述第二控制器连接，用于生成响应信号，控制所述第二控制器进行动作；

第二控制器，用于根据信号生成模块发送的响应信号生成对应的串行指令数据帧发送至PLC模块。

可选地，所述信号生成模块包括人机接口模块、通讯模块和/或传感器模块。

可选地，所述上位机还包括：

PLC模块，与第三控制器连接，用于将所述上位机与两芯总线进行信号交互；

第三控制器，与转换模块连接，用于接收或者发送串行指令数据帧至所述PLC模块以及转换模块；

转换模块，与智能终端连接，用于将所述第三控制器或者智能终端的信号转换成对应的格式。

可选地，所述网关包括：

PLC模块，与第四控制器连接，用于将所述网关与两芯总线进行信号交互；

第四控制器，与通讯模块连接，用于接收或者发送串行指令数据帧至所述PLC模块以及通讯模块；

通讯模块，用于接收云端服务器发送的信号。

可选地，所述PLC模块包括：

PLC信号发送单元，与转换开关单元连接，用于将串行指令数据帧转换成PLC信号并发送至两芯总线中；

PLC信号接收单元，与转换开关单元连接，用于从所述两芯总线中获取PLC信号并转换成串行指令数据帧；

转换开关单元，与所述两芯总线连接，用于将PLC模块的状态在发送状态和接收状态之间转换；

第二信号隔离器，与极性转换器连接，用于将所述极性转换器与两芯总线进行隔离；

极性转换器，与直流电源单元连接，用于使所述直流电源单元不用区分所述两芯总线的极性；

直流电源单元，用于将所述两芯总线中的直流电压转换成符合该设备的直流电压。

可选地，所述第二电源模块为太阳能发电装置。

本发明实施例的有益效果在于：本实施例提供的一种智能照明系统，所述智能照明系统包括两芯总线，以及连接在所述两芯总线的直流驱动器、控制设备与受控设备；所述直流驱动器、控制设备以及受控设备通过所述两芯总线进行电能以及串行指令数据帧的传输；所述控制设备用于生成串行指令数据帧并将所述串行指令数据帧发送至两芯总线；所述受控设备用于根据从两芯总线上所接收到的串行指令数据帧进行对应动作；所述直流驱动器用于提供工作电能至连接在所述两芯总线上的设备。本发明实施例通过将所述直流驱动器、控制设备以及受控设备均连接在所述两芯总线上，降低了成本，以实现分布式控制，提高了系统的可靠性。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供的一种智能照明系统的架构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种直流驱动器的原理框图；

图3是本发明实施例提供的一种电源合路器的原理框图；

图4是本发明实施例提供的一种受控设备的原理框图；

图5是本发明实施例提供的一种控制设备的原理框图；

图6是本发明实施例提供的一种上位机的原理框图；

图7是本发明实施例提供的一种网关的原理框图；

图8是本发明实施例提供的PLC模块的原理框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。再者，本发明所采用的“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

图1为本发明实施例提供的一种智能照明系统，所述智能照明系统包括两芯总线11，以及连接在所述两芯总线11的直流驱动器12、控制设备14、受控设备13；

所述直流驱动器12、控制设备14以及受控设备13通过所述两芯总线11进行电能以及串行指令数据帧的传输；

所述控制设备14用于生成串行指令数据帧并将所述串行指令数据帧发送至两芯总线11；

所述受控设备13用于根据从两芯总线11上所接收到的串行指令数据帧进行对应动作；

所述直流驱动器12用于提供工作电能至连接在所述两芯总线11上的设备。

所述智能照明系统还包括分别连接在所述两芯总线11的上位机15与网关16；

所述上位机15用于写入唯一标识符至连接在所述两芯总线11的各个设备；

所述网关16用于将所述照明系统与云端服务器进行信号交互。

优选地，将多个直流驱动器并连在照明总线上并联工作，形成备份，防止单一直流驱动器故障时造成整个照明系统失电，提高照明系统的可靠性。

优选地，将多个直流驱动器并连在照明总线的不同位置并联工作，提高对照明总线的供电功率。

具体地，连接在所述两芯总线11上的设备均通过所述两芯总线11进行信号交互。例如，控制设备14发送一个控制所述受控设备13进行对应动作的串行指令数据帧至两芯总线11上，所述受控设备13从两芯总线11上获取该串行指令数据帧，并根据所述串行指令数据帧进行对应的动作。需要说明的是，所述两芯总线11是采用PLC(电力线通信)技术，将供电线路和控制信号的传输线路合并，形成仅需两芯线路的两芯总线11。所述两芯总线11同时承担供电和控制信号传输的双重功能。并且，所述照明总线中流通的是低压直流电，从而所述两芯总线11能够实现更高速的信号(串行指令数据帧)传输，以提高整个智能照明系统的控制实时性和控制规模。

优选地，所述低压直流电，是DC24V到DC100V之间的适合电压的直流电。

优选地，连接在所述两芯总线11上的设备通过串行指令数据帧进行信号交互。

进一步地，所述直流驱动器12连接的外部电源可为低压直流电也可为高压交流电(例如市电)，当所述外部电源为高压交流电时，所述直流驱动器将所述高压交流电转换成符合设备工作的低压直流电，再通过两芯总线传输至连接在所述两芯总线的设备。所述低压直流电的外部电源可为可再生能源，例如太阳能转换的低压直流电，所述直流驱动器将所述低压直流电连接到两芯总线发送至设备。需要说明的是，所述直流驱动器可接入多个外部电源，且检测到多个外部电源均能供电时，则会优先选择可再生能源。例如太阳能发电与市电同时接入所述直流驱动器，且两者均处于正常状态，则优先选择太阳能发电供电。当提供至两芯总线11上的低压直流电低于一定值时，所述直流驱动器则进行告警。

具体地，所述直流驱动器12、控制设备14、受控设备13并联地接入所述两芯总线11中，且所述控制设备14、受控设备13均能进行数据的处理并能直接通信，相对于现有技术中的照明系统需要一个主机进行所有数据的集中处理，且该系统在主机损坏之时，整个系统均处于瘫痪状态，而本申请的分布式控制的智能照明系统因能够将每种数据的处理分成多个执行主体，而不需要另设主机，能够进一步地提高系统的可靠性与安全性。

具体地，所述上位机15为连接在两芯总线11上的所有设备配置唯一标识符(UID，unique identifier)。所述上位机15将所述唯一标识符发送至连接在所述两芯总线11的设备上，每个设备对应一个唯一标识符，每个设备对应的唯一标识符均不相同。例如，所述控制设备14的唯一标识符是UID20，所述受控设备13的唯一标识符是UID21。并且，当其中一设备损坏之后，重新配备相同类型的设备至所述智能照明系统，所损坏的设备对应的UID码也相应空白，新的设备则配备新的唯一标识符。本发明实施例的智能照明系统，通过所述上位机15为连接在所述两芯总线11上的设备进行配备唯一标识符，建立了按唯一标识符给连接在所述两芯总线11上的设备进行编址的机制，从而实现设备的在线编址，提高所述智能照明系统的方便性与智能化。

需要说明的是，在所述上位机15对连接在所述两芯总线11上的设备进行唯一标识符的写入时，所述两芯总线上的目标设备有且只有一个，以保证所述唯一标识符的唯一性。以此类推，将需要设置在所述智能照明系统的目标设备依次单独进行唯一标识符的写入，以配备每个设备对应的唯一标识符。

另外，所述唯一标识符还标识在该唯一标识符对应的设备的外表面，以供工作人员方便查看与操作。并且，通过所述上位机15为连接在所述两芯总线11上的设备进行配置唯一标识符，建立了按唯一标识符给连接在所述两芯总线11上的设备进行编址的机制，从而实现设备的在线编址，提高所述智能照明系统的方便性与智能化。

一般情况下，上位机设置设备的UID，应该在设备工厂制造环节完成。

进一步地，所述智能照明系统还包括：连接在所述两芯总线11的网关；

具体地，所述网关16用于将所述照明系统与云端服务器进行信号交互。

在本实施例中，所述网关16用作所述照明系统与外界服务器进行信号交互的窗口。所述照明系统可通过所述网关16接收所述外界服务器发送的控制指令，从而进行对应的动作。例如，工作人员通过云端服务器发送控制指令,所述控制指令经所述网关16进入所述智能照明系统(所述网关将所述控制指令转换成对应的串行指令数据帧)，受控设备13通过两芯总线11接收云端服务器发送的控制指令对应的串行指令数据帧，并根据该串行指令数据帧进行对应的动作，以实现工作人员远程控制所述智能照明系统中的设备。

本发明实施例的有益效果在于：本实施例提供的一种智能照明系统，所述智能照明系统包括两芯总线，以及连接在所述两芯总线的直流驱动器、控制设备与受控设备；所述直流驱动器、控制设备以及受控设备通过所述两芯总线进行电能以及串行指令数据帧的传输；所述控制设备用于生成串行指令数据帧并将所述串行指令数据帧发送至两芯总线；所述受控设备用于根据从两芯总线上所接收到的串行指令数据帧进行对应动作；所述直流驱动器用于提供工作电能至连接在所述两芯总线上的设备。本发明实施例通过将所述直流驱动器、控制设备以及受控设备均连接在所述两芯总线上，降低了成本，以实现分布式控制，提高了系统的可靠性。

具体地，请参阅附图2，所述直流驱动器12与第一电源模块121以及第二电源模块122连接；所述第一电源模块121用于提供高压交流电，所述第二电源模块122用于提供低压直流电；所述直流驱动器12包括：第一开关模块123，与开关电源模块125连接，用于控制高压交流电即第一电源模块121的导通或截止；

第二开关模块124，与电源合路器126连接，用于控制低压直流电即第二电源模块122的导通或截止；

开关电源模块125，与电源合路器126连接，用于将第一电源模块121的高压交流电转换为低压直流电；

电源合路器126，与第一信号隔离器127连接，用于将所述第一电源模块121与第二电源模块122输出的电能合并为一路输出；

第一信号隔离器127，与所述两芯总线11连接，用于将所述直流驱动器12与所述两芯总线11隔离，避免所述直流驱动器12对所述两芯总线11上的信号造成干扰和损耗；

电压检测控制模块128，与所述第一开关模块123、第二开关模块124、电源合路器126的输出端均连接，用于根据第一电源模块121与第二电源模块122的电压控制所述第一开关模块123与第二开关模块124的导通与关断；

其中，当所述电压检测控制模块128检测到第一电源模块121与第二电源模块122的电压均为正常值时，控制所述第二开关模块124导通且控制第一开关模块123关断。

进一步地，所述电压检测模块128还与告警模块129连接；所述电压检测模块128在所述电源合路器126的输出端的电压异常时，控制所述告警模块129进行告警。同时，当所述电压检测模块128检测到所述第一电源模块121与第二电源模块122的电压均为非正常值时，控制所述告警模块129进行告警。

其中，所述第一电源模块121提供的是高压交流电，所述第二电源模块122提供的是低压直流电，优选地，所述第一电源模块121可为市电，所述第二电源模块122为太阳能发电装置，用于将太阳能转换成电能。所述第一开关123与所述第二开关模块124可为一个双刀双掷继电器。当所述第一开关模块123处于导通状态时，所述第二开关模块124处于截止状态；当所述第一开关模块123处于截止状态时，所述第二开关模块124处于导通状态。所述开关电源模块125为现有技术中所记载的开关电源技术，目的是将所述第一电源模块121输出的高压交流电转换为低压直流电。所述电源合路器125的作用是将两路电源合并为一路输出，以防止两个输入电源模块之间短路。所述第一信号隔离器127的作用是阻止两芯总线11上携带串行指令数据帧的PLC信号的能量被直流驱动器12的内部电路所消耗，造成信号衰减。另外，所述智能照明系统可以通过所述第二电源模块122、第二开关模块124直接、高效地将太阳能发电装置产生的电能用于照明。

所述电源检测模块126用于检测所述第一电源模块121与第二电源模块122的输出电压，并根据所述第一电源模块121与第二电源模块122的输出电压，控制所述第一开关模块123与第二开关模块124的导通与关断。当所述第一电源模块121的输出电压为正常值，且所述第二电源模块122的输出电压为非正常值时，控制所述第一开关模块123为导通状态，且控制所述第二开关模块124为关断状态。当所述第一电模块121的输出电压为非正常值，且所述第二电源模块122的输出电压为正常值时，控制所述第一开关模块123为截止状态，且控制所述第二开关模块124为导通状态。当所述第一电源模块121与第二电源模块122的输出电压均为正常值时，控制所述第一开关模块123为截止状态，且控制所述第二开关模块124为导通状态。当所述第一电源模块121与第二电源模块122的输出电压均为非正常值时，控制告警模块129进行告警。同时，所述电压检测控制模块128还与所述电源合路器126的输出端连接，所述电源合路器126的输出电能支持所述电压检测控制模块进行工作。

优选地，所述告警模块129可为声音告警与视觉告警。

此外，现有的智能照明系统，缺少直接与太阳能发电系统直接连接的措施(比如要通过逆变器)，不能直接高效地使用太阳能可再生清洁能源照明，这也是一个亟需解决的技术问题。

具体地，图3为直流驱动器12的电源合路器126的原理框图。所述电源合路器126包括：第一二极管T1、第二二极管T2以及继电器G；

所述第一二极管T1的输入端与所述开关电源模块125连接，输出端与第一信号隔离器127连接；所述第二二极管T2的输入端与所述第二开关模块124连接，输出端与所述第一二极管T1的输出端连接；继电器G的第一输入端与所述第二二极管T2的输入端连接，第二输入端与所述第一二极管T1的输入端连接，输出端与所述第二二极管T2的输出端连接，控制端与所述电压检测控制模块128连接。

其中，所述第一二极管T1与第二二极管T2与所述继电器G并联，是在所述继电器G进行切换动作时，并联的第一二极管T1与第二二极管T2能够确保供电的连续性。

所述电源合路器126的继电器G受所述电压检测控制模块128的控制。当电压检测控制模块128控制第一开关模块123连通时，将同时控制继电器G的输出端与第二输入端连通；反之，当电压检测控制模块128控制第二开关模块124连通时，将同时控制继电器G的输出端与第一输入端连通。

优选地，所述第一二极管T1与所述第二二极管T2为大功率二极管。所述继电器G为单刀双掷继电器。

具体地，图4为本发明的另外一个实施例提供的一种智能照明系统的受控设备的原理框图。所述受控设备13包括：

PLC模块20，与第一控制器131连接，用于将所述受控设备与两芯总线进行信号交互；

第一控制器131，与PWM信号发生器132连接，用于根据PLC模块131从两芯总线11上所接收到的串行指令数据帧控制所述PWM信号发生器的动作；

PWM信号发生器132，与光源驱动器模块133连接，用于生成PWM信号；

光源驱动器模块133，与光源模块134连接，用于根据PWM信号控制所述光源模块134进行工作。

需要说明的是，所述PLC模块20从所述两芯总线11接收串行指令数据帧，所述第一控制器131将所述PLC模块20所接收的串行指令数据指令帧转换为对应的控制信号，控制所述PWM信号发生器132生成对应的PWM信号并发送至光源驱动模块133，所述光源驱动模块133根据所述PWM信号驱动所述光源模块134进行工作。

其中，所述光源模块134包括至少一个光源，且所述光源的类型可为不同。比如，所述光源包括六个，且分别为红光LED、绿光LED、蓝光LED、冷白光LED、暖白光LED和紫外光LED。需要说明的是，所述光源驱动模块133也包括至少一个光源驱动器，且所述光源驱动器的数量与所述光源的数量相同，并一个光源驱动器对应一个光源。当然，所述光源与光源驱动器的数量根据用户的需要可自行定义。

优选地，所述第一控制器131采用集成电路芯片LPC812，所述PWM信号发生器采用集成电路芯片SM16912P及其周边电路实现。

具体地，请参阅附图5，本发明的控制设备的原理框图包括：

PLC模块20，与第二控制器141连接，用于将所述控制设备14与两芯总线11进行信号交互；

信号生成模块142，与所述第二控制器141连接，用于生成响应信号，以触发所述第二控制器141进行动作；

第二控制器141，用于根据信号生成模块142发送的响应信号生成对应的串行指令数据帧发送至PLC模块20。

其中，所述信号生成模块142可生成对应的信号并发送至第二控制器141，所述第二控制器141根据所述信号生成对应的串行指令数据帧，所述PLC模块20将所述第二控制器141发送的串行指令数据帧转换成对应的PLC信号发送至两芯总线11，以控制所述受控设备13进行对应的动作。

进一步地，所述控制设备14与受控设备13的信号交互是通过串行指令数据帧实现的。所述控制设备14可通过发送所述串行指令数据帧实现对所述受控设备13编址、光通量设置、场景设置、场景切换以及开关灯控制。进一步地，所述串行指令数据帧包括：编址帧，设置光通量帧，场景设置帧，场景切换帧，开灯帧，关灯帧。

优选地，所述编址帧包括以下字节：

Byte0：帧起始码，取0xf0

Byte1：帧ID，取0x24

Byte2：组号,非0xf0

Byte3：组内地址,非0xf0

Byte4：目标设备UID0,非0xf0

Byte5：目标设备UID1,非0xf0

Byte6：目标设备UID2,非0xf0

Byte7：目标设备UID3,非0xf0

Byte8：目标设备UID4,非0xf0

Byte9：固定255

Byte10：校验字节，是byte0～byte9的简单和，进位忽略。当这个和为0xf0时，取0xf1。接收设备据此判断帧传输是否出错，接收设备忽略出错帧。

Byte11：冗余字节，固定为0x0

所述编址帧向照明总线11上的目标设备(控制设备和受控设备)编入“组号”和“组内地址”。接收到该帧的设备，经校验、识别，核对该帧中的唯一标识符和自身的唯一标识符是否相符。若相符，则将该帧中的“组号”和“组内地址”取出作为自己的“组号”和“组内地址”，并永久保存。

优选地，所述设置光通量帧包括以下字节：

Byte0：帧起始码，取0xf0

Byte1：帧ID，取0x2

Byte2：目标组。为255时，对所有组有效

Byte3：目标组中的目标设备。为255时，对目标组中的所有设备有效

Byte4：ch0的光通量值

Byte5：ch1的光通量值

Byte6：ch2的光通量值

Byte7：ch3的光通量值

Byte8：ch4的光通量值

Byte9：ch5的光通量值

Byte10：校验字节，是byte0～byte9的简单和，进位忽略。当这个和为0xf0时，取0xf1。接收设备据此判断帧传输是否出错，接收设备忽略出错帧。

Byte11：冗余字节，固定为0x0

光通量值ch0/ch1/ch2/ch3/ch4/ch5/ch6通常为0～254，非0xf0，255则保持当前光通量不变。

所述受控设备从照明总线11接收到“设置光通量帧”后，经过校验、识别，核对该“设置光通量帧”所带的组号、组内地址与本设备是否相符。若相符，则取出该帧中的光通量数据值(红光、绿光、蓝光、冷白光、暖白光的光通量数据值)，用于设置相应的光源驱动器，控制对应光源的光通量。

优选地，所述场景设置帧包括以下字节：

Byte0：帧起始码，取0xf0

Byte1：帧ID，取0x7

Byte2：目标组。为255时，对所有组有效

Byte3：固定为255，即对目标组中的所有设备有效

Byte4：目标场景号0～15。

Byte5：固定为0

Byte6：固定为0

Byte7：固定为0

Byte8：固定为0

Byte9：固定为0

Byte10：校验字节，是byte0～byte9的简单和，进位忽略。当这个和为0xf0时，取0xf1。接收设备据此判断帧传输是否出错，接收设备忽略出错帧。

Byte11：冗余字节，固定为0x0

所述场景设置帧作用是把某个组内的所有受控设备的当前状态设置为某个场景(以帧中的“目标场景号”表示)。例如，受控设备13从两芯总线11接收到“场景设置帧”后，经过校验、识别，核对该“场景设置帧”所带的组号与本设备的组号是否相符。若相符，则将本设备的当前状态，如红光、绿光、蓝光、冷白光、暖白光的当前光通量数据值保存到指定的场景数据存储器单元中。

优选地，所述场景切换帧包括以下字节：

Byte0：帧起始码，取0xf0

Byte1：帧ID，取0x8

Byte2：目标组。为255时，对所有组有效

Byte3：目标组中的目标设备。通常为255，即对目标组中的所有设备有效

Byte4：目标场景号0～15

Byte5：固定为0

Byte6：固定为0

Byte7：固定为0

Byte8：固定为0

Byte9：固定为0

Byte10：校验字节，是byte0～byte9的简单和，进位忽略。当这个和为0xf0时，取0xf1。接收设备据此判断帧传输是否出错，接收设备忽略出错帧。

Byte11：冗余字节，固定为0x0

所述场景切换帧作用是把某个组内的所有受控设备13切换到某个场景(以帧中的“目标场景号”表示)状态。例如，受控设备13从两芯总线11接收到“场景切换帧”后，经过校验、识别，核对该“场景切换帧”所带的组号与本设备的组号是否相符。若相符，则按该“场景切换帧”所携带的场景号，从场景数据存储器中取出该场景下的状态数据，如红光、绿光、蓝光、冷白光、暖白光的光通量数据值，用于设置对应光源的驱动器，控制对应光源的光通量。

优选地，所述开灯帧包括以下字节：

Byte0：帧起始码，取0xf0

Byte1：帧ID，取0x0A

Byte2：目标组。为255时，对所有组有效

Byte3：目标组中的目标设备。为255，对目标组中的所有设备有效

Byte4：ch0的操作数

Byte5：ch1的操作数

Byte6：ch2的操作数

Byte7：ch3的操作数

Byte8：ch4的操作数

Byte9：ch5的操作数

Byte10：校验字节，是byte0～byte9的简单和，进位忽略。当这个和为0xf0时，取0xf1。接收设备据此判断帧传输是否出错，接收设备忽略出错帧。

Byte11：冗余字节，固定为0x0

“操作数”为0时，则“开灯”，其他值时，保持当前状态不变。

所谓“开灯”，是指：

1、“原状态”为全黑(光通量值为0)，将目标设备亮度值设为128；

2、“原状态”非全黑，回复原状态。

所述开灯帧作用是把目标灯的光源的光通量恢复为“关灯”前的光通量。例如，受控设备13接收到“开灯帧”后，经过识别、校验，核对该“开灯帧”所带的组号和组内地址号与本设备是否相符。若相符，则将本设备“关灯”前保存的各个光源的光通量数据，如红光、绿光、蓝光、冷白光、暖白光的光通量数据值取出，用于设置各光源的驱动器，将所述设备的各个光源的光通量恢复为“关灯”前的光通量。

优选地，所述关灯帧包括以下字节：

Byte0：帧起始码，取0xf0

Byte1：帧ID，取0x0B

Byte2：目标组。为255时，对所有组有效

Byte3：目标组中的目标设备。为255，对目标组中的所有设备有效

Byte4：ch0的操作数

Byte5：ch1的操作数

Byte6：ch2的操作数

Byte7：ch3的操作数

Byte8：ch4的操作数

Byte9：ch5的操作数

Byte10：校验字节，是byte0～byte9的简单和，进位忽略。当这个和为0xf0时，取0xf1。接收设备据此判断帧传输是否出错，接收设备忽略出错帧。

Byte11：冗余字节，固定为0x0

“操作数”为0时，则“关灯”，其他值时，保持当前状态不变。

所谓“关灯”，是指：

1、“当前状态”为全黑(光通量值为0)，不动作；

2、“当前状态”非全黑，将“当前状态”保存为原状态，将目标设备亮度设为0。

所述关灯帧“关灯帧”作用是把目标灯的所有光源均设置为全黑。例如，受控设备13从两芯总线11上接收到“关灯帧”后，经过校验、识别，核对该“关灯帧”所带的组号和组内地址号与本设备是否相符。若相符，则将本设备当前各个光源的光通量数据，如红光、绿光、蓝光、冷白光、暖白光的光通量数据值进行保存，然后用数据0设置各光源的驱动器，将所有光源均设置为全黑。

优选地，所述第二控制器141采用集成电路芯片LPC812。

具体地，所述信号生成模块142包括人机接口模块、通讯模块和/或传感器模块。

可选地，所述信号生成模块142可为人机接口模块。

其中，所述人机接口模块用于提供用户进行操作的平台，用户可根据人机接口模块预设的软件等其他方式，控制所述人机接口模块生成响应信号发送至第二控制器141。优选地，所述人机接口模块可为电容感应触控按键、机械式按键、液晶触控显示屏。

需要说明的是，人机接口模块可设置对应的密码验证，所述密码验证可为指纹密码验证、数字密码验证或者人脸识别密码验证。当用户对所述人机接口模块进行对应操作时，需要先通过所述密码验证之后，才能实现对所述人机接口模块进行操作。

优选地，所述当人机接口模块是电容感应触控按键时，采用集成电路芯片ADPT008及其周边电路实现。当人机接口模块是液晶触控显示屏时，采用派诺西智能科技(苏州)有限公司出品的3.2英寸TFT真彩触摸屏。

可选地，所述信号生成模块142为蓝牙模块，且所述蓝牙模块与通讯设备连接。

其中，所述通讯设备通过与所述蓝牙模块的通讯连接，所述通讯设备预先安装了与所述智能照明系统对应的APP，用户通过所述APP发出响应信号，并通过所述蓝牙模块发送至第二控制器141，所述第二控制器141根据所述响应信号生成相对应的串行指令数据帧发送给PLC模块20，所述PLC模块20将所述串行指令数据帧转换为PLC信号发送至两芯总线11，所述受控设备从所述两芯总线11上接收到该串行指令数据帧时，进行相应动作。

优选地，所述蓝牙模块为STB1132-25。所述通讯设备为智能手机。

可选地，还可设置时钟与所述第二控制器141连接。通讯设备可以把4G通信系统的时钟信息发送到第二控制器141，由第二控制器141按照这个时钟信息设置时钟，从而实现时钟和4G通信系统的时钟同步，即对时。同时，通讯设备还可以把定时控制指令和时序控制指令发给第二控制器141，第二控制器141中的软件通过查询时钟得到当前时刻。当到达指定时刻时，第二控制器141中的软件自动执行，实现定时控制和时序控制功能。

优选地，所述第二控制器141为集成电路芯片LPC824。所述时钟为集成电路芯片PCF85163。

可选地，所述信号生成模块142为传感器模块。所述传感器模块可包括人体移动传感器、温度传感器和/或照度传感器。

当所述传感器为人体移动传感器，所述人体移动传感器在其检测范围内检测到有人存在时，将向第二控制器141发出“有人”指示信号，第二控制器141收到这个信号后，将按预设规则通过PLC模块20向两芯总线11发出串行指令数据帧，控制相应的受控设备(如照明灯具)产生相应动作(如开灯)；

当人体移动传感器在其检测范围内检测到没有人存在时，将向第二控制器141发出“无人”指示信号，第二控制器141收到这个信号后，将按预设规则通过PLC模块20向两芯总线11发出串行指令数据帧，控制相应的受控设备(如照明灯具)产生相应动作(如关灯)。

优选地，人体移动传感器为AM622-Z。

当所述传感器模块为温度传感器，且处于工作时，第二控制器141不间断查询温度传感器，获取当前照明环境的温度值，按预设规则发出串行指令数据帧，控制目标照明灯的色温与当前照明环境的温度相适应，从而营造舒适的人居光环境。

当所述传感器模块为照度传感器，且处于工作时，第二控制器141不间断查询照度传感器，获取当前照明环境某个参考点的照度值，按预设规则发出串行指令数据帧，控制目标照明灯的光通量，使该参考点的照度始终保持在预设值不变。

优选地，温度传感器为集成电路芯片DS18B20，照度传感器为集成电路芯片BH1750。

具体地，请参阅附图6，本发明的一种智能照明系统的上位机15包括：

PLC模块20，与第三控制器151连接，用于将所述上位机15与两芯总线11进行信号交互；

第三控制器151，与转换模块152连接，用于接收或者发送信号至所述PLC模块20以及转换模块152；

转换模块152，与智能终端连接，用于将所述第三控制器151或者智能终端的信号转换成对应的格式。

其中，所述上位机15通过转换模块152的USB接口与外界PC机或者笔记本电脑连接，所述PC机或者笔记本电脑预先设有为实现本智能照明系统的控制和设置功能而研发的软件。通过所述软件发出的控制指令经转换模块152，发送给第三控制器151，然后再经PLC模块20发送给照明总线11。同时，照明总线11上传送的串行指令数据帧，也可以经PLC模块20，第三控制器151，转换模块152发给PC机或笔记本电脑，由PC或笔记本电脑中的软件作进一步的处理。

需要说明的是，所述上位机15用于向连接在所述两芯总线11上的设备(直流驱动器、控制设备、受控设备、上位机等)写入唯一标识符。具体为：所述上位机15通过所述串行指令数据指令帧实现对所述设备的唯一标识符的写入，其中，所述串行指令帧包括：

UID(unique identifier唯一标识符)写入帧、

UID应答帧

以及UID查询应答帧。

优选地，所述UID写入帧包括以下字节：

Byte0：帧起始码，取0xf0

Byte1：帧ID，取0XAA

Byte2：固定为0XAA

Byte3：固定为0XAA

Byte4：UID0，非0xf0

Byte5：UID1，非0xf0

Byte6：UID2，非0xf0

Byte7：UID3，非0xf0

Byte8：UID4，非0xf0

Byte9：固定为0XAA

Byte10：校验字节，是byte0～byte9的简单和，进位忽略。当这个和为0xf0时，取0xf1。接收设备据此判断帧传输是否出错，接收设备忽略出错帧。

Byte11：冗余字节，固定为0x0

需要说明的是，所述UID写入帧的作用是向设备写入唯一标识符，所述设备从所述两芯总线11接收到此帧时，经过校验与识别等信号处理，获取对应该设备的唯一标识符，并永久保存。

优选地，UID查询帧包括以下字节：

Byte0：帧起始码，取0xf0

Byte1：帧ID，取0x20

Byte2：目标组，非0xf0。为255时，对所有组有效

Byte3：组内地址，非0xf0。为255时，即对目标组中的所有设备有效

Byte4：固定为1

Byte5：固定为2

Byte6：固定为3

Byte7：固定为4

Byte8：固定为5

Byte9：固定为6

Byte10：帧校验字节，是byte0～byte9的简单和，进位忽略。当这个和为0xf0时，取0xf1。接收设备据此判断帧传输是否出错，接收设备忽略出错帧。

Byte11：冗余字节，固定为0x0

所述UID查找帧作用是让目标设备上报自身的唯一标识符。

优选地，UID查找应答帧包括以下字节：

Byte0：帧起始码，取0xf0

Byte1：帧ID，取0x21

Byte2：组号

Byte3：组内地址

Byte4：UID0

Byte5：UID1

Byte6：UID2

Byte7：UID3

Byte8：UID4

Byte9：固定为255

Byte10：校验字节，是byte0～byte9的简单和，进位忽略。当这个和为0xf0时，取0xf1。接收设备据此判断帧传输是否出错，接收设备忽略出错帧。

Byte11：冗余字节，固定为0x0

所述UID查询应答帧是由各个设备(例如，连接在两芯总线上的控制设备、受控设备等)发出的，作用是向其他设备报告自身的唯一标识符。

特别地，当设备收到以广播方式发来的UID查询帧时(所谓广播方式指组号或组内地址为255)，考虑到这时可能有多个设备发送UID查询应答帧，这时应答设备应随机延时一个时间段再发出UID查询应答帧，以尽可能地避免总线冲突。并且，所述上位机15为连接在所述两芯总线11上的设备进行配置唯一标识符，从而建立按唯一标识符给设备编址的机制，实现设备的在线编址。

具体地，请参阅附图7，本发明的一种智能照明系统的网关16包括：

PLC模块20，与第四控制器连接161，用于将所述网关16与两芯总线11进行信号交互；

第四控制器161，与通讯模块162连接，用于接收或者发送信号至所述PLC模块20以及通讯模块162；

通讯模块162，用于接收云端服务器发送的信号。

其中，所述网关16通过通讯模块162与外界的云端服务器建立远程连接关系。所述云端服务器可通过通讯模块162向所述第四控制161发送相应指令，所述PLC模块20依据所述云端服务器发送的指令转换成对应串行指令数据指令帧并发送至两芯总线，控制智能照明系统内的受控设备产生相应动作。同时，所述云端服务器也可通过所述网关16接收所述照明系统的串行指令数据指令帧，从而进行进一步的处理。

具体地，所述通讯模块包括以太网接口、WIFI模块、4G模块(未来可以升级为5G模块)和/或NB-IOT模块。

优选地，所述第四控制器为嵌入式核心电脑板，型号为派诺智能科技(苏州)有限公司出品的COREX-MG6688。

优选地，WIFI模块采用EMW3280实现；

优选地，4G模块采用B311As-853实现。

优选地，NB-IOT模块采用NB-IOT-BC28实现。

具体地，参阅附图8，本发明的一种智能照明系统的PLC模块20包括：

PLC信号发送单元21，与转换开关单元23连接，用于将串行指令数据帧转换成PLC信号并发送至两芯总线11中；

PLC信号接收单元22，与转换开关单元23连接，用于从所述两芯总线11中获取PLC信号并转换成串行指令数据帧；

转换开关单元23，与所述两芯总线11连接，用于将PLC模块20的状态在发送状态和接收状态之间转换；

第二信号隔离器24，与极性转换单元25连接，用于将所述极性转换器25与两芯总线11进行隔离；

极性转换器25，与直流电源单元26连接，用于使所述直流电源单元26不用区分所述两芯总线11的极性；

直流电源单元26，用于将所述两芯总线11中的直流电压转换成对应设备所需的合适的直流电压。

其中，所述PLC信号发送单元21将串行指令数据帧转换成对应的PLC信号发送至两芯总线11，以供连接在所述两芯总线11上的设备接收。所述PLC信号接收单元22从两芯总线11上接收PLC信号，并将所述PLC信号转换成串行指令数据帧，从而使得该设备能对所述串行指令数据指令帧进行解析。所述极性转换器25，与直流电源单元26连接，用于使所述直流电源单元26不用区分所述两芯总线11的极性；直流电源单元26，用于将所述两芯总线11中的直流电压转换成对应设备的直流电压。需要说明的是，本实施例中的PLC模块20适用于上述实施例中控制设备、受控设备、网关与上位机中的PLC模块。

其中，所述PLC模块20在没有接收到切换至发送状态信号时，转换开关单元23是一直保持在接收状态(将两芯总线11和PLC信号接收单元22连通)。当所述PLC模块需要发送串行指令数据帧时，通过将转换开关单元23切换至发送状态(将两芯总线11和PLC信号发送单元21连通)，再适当延时，如延时1ms，待各相关电路稳定后，再将所述串行指令数据指令帧转换为PLC信号发送至两芯总线。在串行指令帧1发送完成后，状态转换开关23再转换到空闲的接收状态。极性转换器25的输出接往直流电源单元26，所述直流电源单元26可为DC TODC单元。直流电源单元26的作用是，把从两芯总线11上输入的电压值控制在一定范围，如DC24V～DC100V的直流电，转换成稳定的、电压值合适的直流电，如DC12V，输出给设备内部的电路使用。

优选地，所述智能照明系统采用半双工通信模式。空闲状态下并连在两芯总线11上的所有设备的PLC模块20均处于接收状态，当需要发送数据帧时，切换到发送状态，适当延时，如1ms，待相关电路状态稳定后发送数据帧。发送完毕再适当延时，如1ms，再切换为接收状态，将两芯总线11恢复为空闲状态。

优选地，所述PLC信号发送单元21为集成电路芯片LW580及其周边电路。

优选地，所述PLC信号接收单元22为集成电路芯片LW570及其周边电路。

优选地，所述极性转换器25用桥堆实现。

优选地，所述转换开关单元23为双刀双掷继电器。

本发明实施例的有益效果在于：本实施例提供的一种智能照明系统，所述智能照明系统包括两芯总线，以及连接在所述两芯总线的直流驱动器、控制设备与受控设备；所述直流驱动器、控制设备以及受控设备通过所述两芯总线进行电能以及串行指令数据帧的传输；所述控制设备用于生成串行指令数据帧并将所述串行指令数据帧发送至两芯总线；所述受控设备用于根据从两芯总线上接收到的串行指令数据帧进行对应动作；所述直流驱动器用于提供工作电能至连接在所述两芯总线上的设备。本发明实施例通过将所述直流驱动器、控制设备以及受控设备均连接在所述两芯总线上，降低了成本，以实现分布式控制，提高了系统的可靠性。并且，还可以通过连接在两芯总线的上位机对连接在所述两芯总线上的设备进行唯一标识符的配备，从而实现设备的在线编址功能。同时，也可以通过连接在所述两芯总线上的网关实现所述智能照明系统与外界服务器进行信号交互，从而实现所述智能照明系统的远程控制与远程信息采集和传输。此外，还可以将低压直流的可再生能源，如太阳能发电装置输出的电能直接用于照明。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种智能照明系统，其特征在于，所述智能照明系统包括两芯总线，以及连接在所述两芯总线的直流驱动器、控制设备与受控设备；

所述直流驱动器、控制设备以及受控设备通过所述两芯总线进行电能以及串行指令数据帧的传输；

所述控制设备用于生成串行指令数据帧并将所述串行指令数据帧发送至两芯总线；

所述受控设备用于根据从两芯总线上所接收到的串行指令数据帧进行对应动作；

所述直流驱动器用于提供工作电能至连接在所述两芯总线上的设备；

所述控制设备包括：PLC模块以及第二控制器；

PLC模块，与第二控制器连接，用于将所述控制设备与两芯总线进行信号交互；

所述PLC模块包括：PLC信号发送单元、PLC信号接收单元、转换开关单元、第二信号隔离器、极性转换器以及直流电源单元；

PLC信号发送单元，与转换开关单元连接，用于将串行指令数据指令帧转换成PLC信号并发送至两芯总线中；

PLC信号接收单元，与转换开关单元连接，用于从所述两芯总线中获取PLC信号并转换成串行指令数据帧；

转换开关单元，与所述两芯总线连接，用于将PLC模块的状态在发送状态和接收状态之间转换；

第二信号隔离器，与极性转换器连接，用于将所述极性转换器与两芯总线进行隔离；

极性转换器，与直流电源单元连接，用于使所述直流电源单元不用区分所述两芯总线的极性；

直流电源单元，用于将所述两芯总线中的直流电压转换成符合该设备的直流电压。

2.根据权利要求1所述的智能照明系统，其特征在于：所述智能照明系统还包括：连接在所述两芯总线的上位机；

所述上位机用于写入唯一标识符至连接在所述两芯总线的各个设备。

3.根据权利要求1所述的智能照明系统，其特征在于，所述智能照明系统还包括：连接在所述两芯总线的网关；

所述网关用于将所述照明系统与云端服务器进行信号交互。

4.根据权利要求1所述的智能照明系统，其特征在于，所述直流驱动器与第一电源模块以及第二电源模块连接；所述第一电源模块用于提供高压交流电，所述第二电源模块用于提供低压直流电；

所述直流驱动器包括：第一开关模块、第二开关模块、开关电源模块、电源合路器、第一信号隔离器以及电压检测控制模块；

第一开关模块，与开关电源模块连接，用于控制高压交流电的导通或截止；

第二开关模块，与电源合路器连接，用于控制低压直流电的导通或截止；

开关电源模块，与电源合路器连接，用于将第一电源模块的高压交流电转换为低压直流电；

电源合路器，与第一信号隔离器连接，用于将所述第一电源模块与第二电源模块输出的电压合并为一路输出；

第一信号隔离器，与所述两芯总线连接，用于将所述直流驱动器与所述两芯总线隔离，避免所述直流驱动器对所述两芯总线上的信号造成干扰和损耗；

电压检测控制模块，与所述第一开关模块、第二开关模块、电源合路器均连接，用于根据第一电源模块与第二电源模块的电压控制所述第一开关模块与第二开关模块的导通与关断；

其中，当所述电压检测控制模块检测到第一电源与第二电源模块的电压均为正常值时，控制所述第二开关模块导通且控制第一开关模块关断。

5.根据权利要求4所述的智能照明系统，其特征在于：所述电源合路器包括：第一二极管、第二二极管以及继电器；

所述第一二极管的输入端与所述开关电源模块连接，输出端与第一信号隔离器连接；所述第二二极管的输入端与所述第二开关模块连接，输出端与所述第一二极管的输出端连接；继电器的第一输入端与所述第二二极管的输入端连接，第二输入端与所述第一二极管的输入端连接，输出端与所述第二二极管的输出端连接，控制端与所述电压检测控制模块连接。

6.根据权利要求1所述的智能照明系统，其特征在于：所述受控设备包括：PLC模块、第一控制器、PWM信号发生器以及光源驱动器模块；

PLC模块，与第一控制器连接，用于将所述受控设备与两芯总线进行信号交互；

第一控制器，与PWM信号发生器连接，用于根据所述PLC模块从两芯总线所接收的串行指令数据帧控制所述PWM信号发生器的动作；

PWM信号发生器，与光源驱动器模块连接，用于生成PWM信号；

光源驱动器模块，与光源模块连接，用于根据PWM信号控制所述光源模块进行工作。

7.根据权利要求1所述的智能照明系统，其特征在于：所述控制设备包括：信号生成模块；

信号生成模块，与所述第二控制器连接，用于生成响应信号，以控制所述第二控制器进行动作；

第二控制器，用于根据信号生成模块发送的响应信号生成对应的串行指令数据指令帧发送至PLC模块。

8.根据权利要求7所述的智能照明系统，其特征在于，所述信号生成模块包括人机接口模块、通讯模块和/或传感器模块。

9.根据权利要求2所述的智能照明系统，其特征在于，所述上位机还包括：PLC模块、第三控制器以及转换模块；

PLC模块，与第三控制器连接，用于将所述上位机与两芯总线进行信号交互；

第三控制器，与转换模块连接，用于接收或者发送信号至所述PLC模块以及转换模块；

转换模块，与智能终端连接，用于将所述第三控制器或者智能终端的信号转换成对应的格式。

10.根据权利要求3所述的智能照明系统，其特征在于，所述网关包括：PLC模块、第四控制器以及通讯模块；

PLC模块，与第四控制器连接，用于将所述网关与两芯总线进行信号交互；

第四控制器，与通讯模块连接，用于接收或者发送信号至所述PLC模块以及通讯模块；

通讯模块，用于接收云端服务器发送的信号。

11.根据权利要求4所述的智能照明系统，其特征在于，所述第二电源模块为太阳能发电装置。

12.根据权利要求1所述的智能照明系统，其特征在于，所述串行指令数据帧包括：UID写入帧、UID应答帧、UID查询应答帧、编址帧、设置光通量帧、场景设置帧、场景切换帧、开灯帧以及关灯帧。

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