一种智慧照明节能方法、装置及嵌入式系统
技术领域
本发明属于照明设备技术领域,尤其涉及一种智慧照明节能方法、装置及嵌入式系统。
背景技术
智慧城市作为未来城市发展的最新理念,并已经初步得到实践。智慧城市理念要考虑经济、交通、环保、等,但各部门的信息体统、系统基本是单独搭建,自主管理,相互之间并没有很完整的信息交互平台。因此,建设高度信息化和智慧化的新型城市,就是要将上述各种智能系统整合到一个平台上,需要花费大量人力物力来重新构建网络。在城市、区县或乡镇及道路中照明路灯是必不可少的生活设施,基本遍布整个生活区域,从而形成纵横交错的网络。道路照明作为每个城市的重要基础建设一直以来发挥着巨大的作用,给人们的生活带来了极大的方便。
随着社会发展和科技进步,智慧照明是城市道路照明的一种发展趋势。为了保证智慧照明的正常稳定运行,对智慧照明的监控是必不可少的。但是,现有的一些照明系统控制方式单一,例如,规定早上五点到下午七点灯灭,晚上七点到次日早晨五点灯亮。这样的控制方式会浪费更多电力,也无法根据具体的光线亮度控制灯的亮度或者灯亮的时间。可见,现有技术存在工作方式单一,电能浪费的问题。
发明内容
本发明提供一种智慧照明节能方法,旨在解决照明的工作方式单一,电能浪费的问题。
本发明是这样实现的,提供一种智慧照明节能方法,包括下述步骤:
判断时间是否进入第一时间区间内,若进入,则获取所述光敏传感器模块采集到的光敏值;
对所述光敏值进行判断,若所述光敏值低于或等于预先设置的光敏阈值,则发送开启指令控制单灯开启;
判断时间是否进入第二时间区间内,若进入,开启雷达传感器进行检测,并将所有单灯或灯组设为延时熄灭模式;
获取所述雷达传感器采集到的移动物信号,根据所述移动物信号更新所述单灯或灯组的延时熄灭起始时间。
更进一步地,所述对所述光敏值进行判断的具体步骤包括:
将所述光敏值与所述光敏阈值进行比对;
若所述光敏值高于所述光敏阈值,则发送关闭指令,控制单灯关闭。
更进一步地,所述获取所述雷达传感器采集到的移动物信号,所述根据所述移动物信号更新所述单灯或灯组的延时熄灭起始时间具体包括步骤:
判断所述雷达传感器的扫描区域是否存在移动物,其中,所述扫描区域可调节;
若所述扫描区域存在所述移动物,则生成开启指令,通过第二通信模块将所述开启指令发送到灯组,所述灯组亮灯后自动开启所述延时熄灭模式。
更进一步地,所述方法还包括步骤:
所述单灯或灯组的延时熄灭起始时间完成更新后,则将采集到的所述移动物信号以及对应生成的指令通过第一通信模块进行转换后,发送到控制监控平台。
本发明还提供一种如上述任一具体实施例中所述的一种智慧照明节能方法的装置,包括:
中间控制器、与所述中间控制器通信连接的单灯控制器、以及与所述中间控制器与所述单灯控制器通信连接的雷达传感器;
其中,所述中间控制器包括第一通信模块、与所述第一通信模块连接的第一控制模块、与所述第一控制模块连接的光敏传感器;
所述单灯控制器包括第二控制模块、用于所述第二控制模块与所述中间控制器进行通信的第二通信模块。
更进一步地,装置还包括控制监控平台,所述控制监控平台包括服务器以及客户端。
更进一步地,所述雷达传感器包括雷达模块、与雷达模块连接的第三控制模块、以及用于所述第二控制模块与所述第三控制模块进行通信连接的第三通信模块。
更进一步地,所述中间控制器还包括温湿度传感器模块以及高压转低压的第一开关电源电路。
更进一步地,所述单灯控制器还包括继电器以及高压转低压的第二开关电源电路,所述单灯控制器包括单灯或灯组。
本发明还提供一种智慧照明节能嵌入式系统,包括应急机制、及多个如上述具体实施例五至九中所述的一种智慧照明节能装置;
所述应急机制用于对所述智慧照明节能装置进行紧急控制。
本发明所达到的有益效果:本发明由于先对时间进行判断,当进入所述第一时间区间时,会通过所述光敏传感器采集所述光敏值,对所述光敏值进行判断,是否满足预设的所述光敏阈值,然后根据判断结果生成对应的指令并发送到所述单灯控制器,对所有的单灯进行统一的控制;若是检测到时间进入第二时间区间,即可进行工作模式切换,通过设置的所述雷达传感器进行检测,并根据所述雷达传感器采集到的所述移动物信号,生成对应的指令控制单灯或灯组的延时熄灭起始时间,所以,本发明能够通过在不同的时间段开启不同的工作模式,实现对不同信号的采集,并对应生成指令对单灯或灯组进行控制,有利于按需照明、节约电能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种智慧照明节能方法的具体流程示意图;
图2是本发明实施例提供的另一种智慧照明节能方法的具体流程示意图;
图3是本发明实施例提供的另一种智慧照明节能方法的具体流程示意图;
图4是本发明实施例提供的另一种智慧照明节能方法的具体流程示意图;
图5是本发明实施例提供的一种智慧照明节能装置的具体结构框图;
图6是本发明实施例提供的另一种智慧照明节能装置的具体结构框图;
图7是本发明实施例提供的一种智慧照明节能装置的具体示意图;
图8是本发明实施例提供的另一种智慧照明节能装置的具体示意图;
图9是本发明实施例提供的另一种智慧照明节能装置的具体示意图;
图10是本发明实施例提供的另一种智慧照明节能装置的具体示意图。
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仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明由于先对时间进行判断,当进入第一时间区间时,会通过光敏传感器采集光敏值,对光敏值进行判断,是否满足预设的光敏阈值,然后根据判断结果生成对应的指令并发送到单灯控制器,对所有的单灯进行统一的控制;若是检测到时间进入第二时间区间,即可进行工作模式切换,通过设置的雷达传感器进行检测,并根据雷达传感器采集到的移动物信号,生成对应的指令控制单灯或灯组的延时熄灭起始时间。所以,本发明能够通过在不同的时间段结合不同的工作模式,实现对不同信号的采集,并对应生成指令对单灯或灯组进行控制,有利于按需照明、节约电能。
实施例一
如图1所示,为本发明实施例的一种智慧照明节能方法的具体流程图。一种智慧照明节能方法,包括下述步骤:
S101、判断时间是否进入第一时间区间内,若进入,则获取光敏传感器模块采集到的光敏值;
S102、对光敏值进行判断,若光敏值低于或等于预先设置的光敏阈值,则发送开启指令控制单灯开启;
S103、判断时间是否进入第二时间区间内,若进入,开启雷达传感器进行检测,并将所有单灯或灯组设为延时熄灭模式;
S104、获取雷达传感器采集到的移动物信号,根据移动物信号更新单灯或灯组的延时熄灭起始时间。
在本实施例中,第一时间区间可以是在车流量和/或人流量比较多的时间的时间段,例如:下午六点到晚上十一点。上述光敏传感器采集光敏值控制单灯开启/熄灭的模式可以是整体控制模式,整体控制模式可以是对所有的单灯进行整体控制,例如:在第一时间区间内,根据光敏值与光敏阈值的关系控制所有的单灯全亮,或者全灭。在第一时间区间段内,可以根据具体的光敏值来控制灯的开启或关闭,对应不同的季节、每天或者每月,都可以通过客户端对第一控制模块的工作模式或者工作时间进行具体地调整,例如:在夏季的六点光敏值比冬季高,所以在夏季六点的时灯未开启,在冬季的六点已经开启。灯的亮度还可以根据光敏值的高低进行匹配控制。
更具体的,第二时间区间可以是行人和/或车辆较少的时间段,例如:凌晨一点到凌晨五点。可以根据雷达传感器采集到的移动物信号转换为开关控制信号后,发出开启或者关闭指令控制灯组的延时熄灭时间,即灯组是由雷达传感器检测到的移动物信号自动控制,而不是由光敏传感器控制,这种控制模式可以是自动控制模式。当雷达传感器在扫描区域内检测到车辆和/或行人进入时,雷达信号表示为高电平,对应车辆和/或行人位置的灯以及前后的灯开启,当灯的延时模式时间到后,灯组或单灯关闭,雷达信号变为低电平。其中,对应车辆和/或行人位置的灯以及前面的单灯可以是一个灯组,当然,灯组还可以是5、10颗等,可以根据需求具体设置。当然,对应车辆或者行人,可以开启不同数量的灯组,例如:检测到是车辆时,可以亮起4组,检测到是行人时,可以亮起5组。延时熄灭模式可以是当行人/车辆离开检测区域后,过2min或5min再熄灭,延时长短可以根据路段具体设置。
这样,通过在不同的时间段分成整体控制以及分组控制的两种控制模式,可以根据光敏传感器采集的光敏值,控制单灯的开启/熄灭情况,以及通过雷达传感器采集的移动物信号,更新单灯或灯组的延时熄灭起始时间,避免在一个时间段内一直亮灯或者一直关灯的情况,有利于按需照明,节约了电能。
实施例二
如图2所示,为本发明实施例的另一种智慧照明节能方法的具体流程图。在实施例一的基础上,S102具体步骤包括:
S201、将光敏值与光敏阈值进行比对;
S202、若光敏值高于光敏阈值,则发送关闭指令,控制单灯关闭。
在本实施例中,光敏值可以是光敏传感器检测到的实时数据,光敏阈值可以是客户端通过第一通信模块在第一控制模块上预先设置的数据,第一控制模块可以是单片机,第一通信模块可以是ZigBee通信模块、4G模块、WiFi(Wireless-Fidelity)模块、NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)模块、LoRa(Long Range Radio)模块等中的一种或者多种。光敏值高于光敏阈值,可以表示光线亮度足够支持行人和/或车辆通过,无需亮灯。所以控制模块会发出关闭指令控制单灯熄灭,例如:早上5到7点。
这样,根据检测到的光敏值转换为控制信号,通过第一通信模块传输到第二控制模块发出开启或者关闭指令控制单灯的开关状态,有利于按需照明,节约电能。
实施例三
如图3所示,为本发明实施例的另一种智慧照明节能方法的具体流程图。在实施例一至二的基础上,步骤S104包括:
S301、判断雷达传感器的扫描区域是否存在移动物,其中,扫描区域可调节;
S302、若扫描区域存在移动物,则生成开启指令,通过第二通信模块将开启指令发送到灯组,灯组亮灯后自动开启延时熄灭模式。
在本实施例中,雷达传感器的扫描区域可以是固定的区域,也可以是根据实际路况进行调节的区域,雷达传感器还可以进行多角度检测。当雷达传感器检测到有移动物进入扫描区域,会对采集的数据(移动物信号)进行处理通过第二通信模块传输到第二控制模块发出开启指令控制灯组,在灯组上设置有延时关闭模式,延时时间保证人和车能完全通过灯组间的距离,并且在重新感应的人或车时,将进行重新计时,也即是对时间进行更新。当然,雷达传感器可以设置在对应灯组的位置,还可以是设置在灯组的前方200m、400m处等。例如:以车为中心,提前亮400m以外的灯组,始终保证200m安全视距2倍以外的亮灯距离;再例如:感应到人时,以人为中心,为了满足以人为本的亮灯要求,将灯组控制为前800m和后800m灯组亮灯,保证1.6公里前后照明。
这样,通过雷达传感检测到的信号对灯组的情况进行控制,按需照明,节约能源的同时,无论人朝哪个方向走,始终能保证足够照明,前方灯亮则代表前方有行人或车辆,警示后方车辆或者行人,注意安全减速。灯组的开启,能起到预警作用。
实施例四
如图4所示,为本发明实施例的另一种智慧照明节能方法的具体流程图。在实施例一至三的基础上,方法还包括步骤:
S401、单灯或灯组的延时熄灭起始时间完成更新后,则将采集到的移动物信号以及对应生成的指令通过第一通信模块进行转换后,发送到控制监控平台。
在本实施例中,无论感应到车辆和/或行人,雷达传感器的采集数据、单灯控制器内的开关动作数据以及光敏传感器采集到的光敏值等都可以通过第一控制模块以及第一通信模块(4G模块等)转换为客户端可显示的信号传输到客户端,并且在服务器存储区中可以进行保存,由客户端进行数据比对分析,确认控制完成及方便定位检修,可对数据进行二次处理,可统计人流量、车流量,可将数据传送至红绿灯系统便于红绿灯控制,助力智慧交通,并且还可根据实际路段进行灵活设置延时时间长短,进行差异化设置。例如:夏季与冬季可以调整工作模式或者工作时间等。有利于根据具体的情况进行调整或检修。
实施例五
如图5-6所示,为本发明实施例提供的一种智慧照明节能装置的具体框图。提供一种如上述具体实施例一至四中一种智慧照明节能方法的装置,包括:
中间控制器、与中间控制器通信连接的单灯控制器、以及与中间控制器与单灯控制器通信连接的雷达传感器;
其中,中间控制器包括第一通信模块、与第一通信模块连接的第一控制模块、与第一控制模块连接的光敏传感器;
单灯控制器包括第二控制模块、用于第二控制模块与中间控制器进行通信的第二通信模块。
在本实施例中,第一控制模块可以是STM32同系列的单片机,例如:STM32F0、STM32L0、STM32L1、STM32F2、STM32F4等。第二控制模块可以是STC12单片机,例如:STC12C5A系列、STC12C2052系列、STC12C5608系列等。上述雷达传感器可以是FMCW(FrequencyModulated Continuous Wave,调频连续波)雷达传感器等。本发明中的连接可以是无线或者有线进行的通信连接。无线连接方式可以包括但不限于3G/4G/5G连接、WiFi连接、蓝牙连接、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)连接、Zigbee(紫峰协议)连接、UWB(ultra wideband)连接、NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)窄带物联网连接、LoRa(Long Range Radio)远距离无线电连接以及其他现在已知或将来开发的无线连接方式。第一通信模块以及第二通信模块可以是ZigBee通信模块、4G模块、WiFi模块等中的一种或者多种。
具体的,中间控制器可以做出控制以及发出指令。例如:光敏值低于或等于光敏阈值,中间控制器中的第一控制模块便会发出开启指令,通过第二通信模块将指令传输到单灯控制器,控制所有的单灯都开启。上述雷达传感器可以是用于对单灯或灯组周围一定范围内进行检测,判断在预设的范围内是否有移动物在该范围内活动。雷达传感器检测到的数据可以通过二、三通信模块传输到第一控制模块,第一控制模块根据对应的情况发出指令到单灯控制器,控制灯组的开启/关闭状态。其中,灯组可以是五个单灯一组、也可以是十个单灯一组等,可以根据具体路段的情况进行具体设置。
本发明通过设置光敏传感器对光敏值进行检测,将检测到的光敏值通过第二通信模块传输到第二控制模块,第二控制模块控制单灯的开关状态;以及通过雷达传感器对扫描区域内的行人和/或车辆在进行检测,通过第三通信模块传输到第二控制模块,第二控制模块根据接收到的信号对应发出开启或者关闭指令到灯组,且雷达传感器以及光敏传感器检测到的数据值以及第二控制模块的控制状态都将通过第一通信模块和/或第二通信模块传输到控制监控平台。本发明能够根据光敏值控制所有单灯开启或熄灭,以及通过雷达传感器检测行人和/车辆是否在可控范围内,根据具体的情况更新单灯或灯组的延时熄灭起始时间,有利于按需照明、节约电能。
实施例六
本发明实施例还提供一种智慧照明节能装置,在实施例五的基础上,装置还包括控制监控平台,控制监控平台包括服务器以及客户端。
在本实施例中,控制监控平台可以是用于接收、控制数据的监测端,可以将工作模式进行设置,例如分为整体控制模式与自动控制模式。在控制监控平台可以设置不同的工作模式对应的时间段,例如:整体控制模式的控制时间为为早上六点到晚上十一点,自动控制模式的控制时间为晚上十一点到次日早晨六点。在控制监控平台还可以设置有显示模块,用于对接收到的数据进行显示。服务器中的存储区可以对接收以及发送的数据进行存储,控制人员可以使用客户端通过第一通信模块(4G模块)对第一控制模块的工作模式以及工作时间进行预先设置。客户端上可以包括登录界面、设置工作模式及工作时间的界面以及数据统计界面等。
需要理解的是,上述的客户端上可以安装有各种通讯客户端应用,例如网页浏览器应用、搜索类应用、即时通信工具等。客户端可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备,包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。客户端还可以称为移动终端、终端设备或者用户终端等。
这样,通过设置服务器以及客户端,便可以实现对工作模式以及工作时间的调整,并对接收和发送的数据进行存储,便于提供数据进行具体分析。
实施例七
如图所示7-10所示,为本发明实施例提供的一种智慧照明节能装置的具体实施例示意图。在实施例五至六的基础上,雷达传感器包括雷达模块、与雷达模块连接的第三控制模块、以及用于第二控制模块与第三控制模块进行通信连接的第三通信模块。
在本实施例中,雷达模块用于检测扫描区域内是否有车辆和/或行人存在,例如:扫描区域为直径10m的范围,行人和/或车辆在该扫描区域内,此时灯组处于开启状态。扫描区域还可以20m、30m等。雷达模块还可以检测车辆或者行人的速度等。雷达模块检测的扫描区域还可以由对应的雷达参数决定,还可以是根据具体路段的具体情况进行设置,例如:直行路段扫描区域直径为8m,转弯路段扫描区域直径为15m。第三控制模块可以用于雷达模块采集到移动物信号后对应生成控制信号传输到第三通信模块,第三通信模块将第三控制模块的指令传输到单灯控制器,让单灯控制器中的第二控制模块执行相应的指令,同时还可以将第三控制模块执行的指令传输到第一控制模块进行监督。
这样,通过雷达模块对扫描区域中移动物(行人和/或车辆)进行采集,并将采集到的数据传输到第三控制模块形成对应的控制信号,若扫描区域没有移动物则可以保持关灯;若存在移动物,则可以将信号传输到第二控制模块发出开启指令,有利于根据灯下的具体情况控制灯的状态,实现按需照明,且节约电能。
实施例八
本发明实施例还提供一种智慧照明节能装置,在实施例五至六的基础上,中间控制器还包括温湿度传感器模块以及高压转低压的第一开关电源电路。
在本实施例中,温湿度传感器可以是用于检测空气中的温度和湿度,将检测到的数据转化为电信号传输到第一控制模块,第一控制模块通过第一通信模块将该电信号传输到控制监控平台,在控制监控平台可以根据温湿度传感器检测到的数据对工作模式和工作模式对应的时间端进行调整,例如:夏季的整体控制模式的时间为早上五点到下午七点半,而冬季的整体控制模式的时间为早上六点半到晚上六点半。第一开关电源电路可以实现高压转低压,在第一开关电路中可以设置有MOS管或者三极管,控制开关的导通或断开。当然,在中间控制器中,还可以设置预警模块、语音提示模块等,实现更多的功能。
这样,温湿度传感器对温湿度进行数据采集,并传输到控制监控平台对数据进行实时监控,以针对不同的温湿度对工作模式和工作时间进行相应地调整。
实施例九
本发明实施例还提供一种智慧照明节能装置,在实施例五至八的基础上,单灯控制器还包括继电器以及高压转低压的第二开关电源电路,单灯控制器包括至少一组灯组。
在本实施例中,继电器用于电路的自动调节、转换等,可以运用在低电压控制高电压的电路中,继电器可以包括电磁继电器、固态继电器等,与第二开关电源电路结合,当第二开关电源电路处于低压断开状态时,继电器失去磁性,高压电路导通,则灯将亮起,反之亦然。上述的灯组可以是多个单灯组成的一组,当雷达模块检测到扫描区域有行人和/或车辆进入后,在该扫描区域内的单灯以及前面的两组灯可以都开启,当然,还可以是开启更多的灯。开启的顺序可以是逐个开启,也可以是同时开启。例如:车辆行驶在第一组灯下,第一至第三组灯同时亮起。在每个灯组端都设置有延时关闭模式,不会一检测到行人和/或车辆离开扫描区域内,雷达传感器就将检测到的信号传输到第二控制模块执行关灯指令。延时关闭的时长至少可以保证行人和/或车辆安全通过灯组之间的距离。
这样,通过第二控制模块发出的指令控制继电器以及第二电源开关电路的通断,进而控制单灯或者灯组的开启或者关闭状态;而且设置有延时关闭模式,可以提醒后方的行人和/或车辆前方有车辆和/或行人,起到预警作用,将灯进行分组控制以及整体控制相结合,实现了精细化控制,节约电能。
实施例十
本发明还提供一种智慧照明节能嵌入式系统,包括应急机制、及多个如具体实施例五至九中一种智慧照明节能装置;其中,应急机制用于述智慧照明节能装置进行紧急控制。
在本实施例中,应急机制可以在特殊情况下,用户在客户端对所有的单灯/灯组进行开启或者关闭,退出自动控制状态;也可以是在特殊情况下,对部分需要开启/关闭的单灯/灯组进行紧急控制。在正常工作环境下,当处于整体控制模式的工作时间段时,使用客户端通过4G模块进行对第一控制模块进行配置工作模式以及对应的工作时间,第一控制模块通过内置时钟在指定的工作时间对光敏传感器取光敏阈值,光敏传感器将采集到的光敏值传输到第一控制模块与光敏阈值进行比较,当光敏值小于等于/大于光敏阈值,则通过第二通信模块将该信号传输到第二控制模块,第二控制模块发出开启指令/关闭指令控制等的开关状态。当处于自动控制模式的工作时间段时,使用客户端通过4G模块进行对第一控制模块进行配置工作模式以及对应的工作时间,当然工作模式及工作时间是可以进行具体调整,当雷达传感器的雷达模块在扫描区域内检测到有车辆和/或行人进入,则将检测到的数据传输到第三控制模块形成控制信号,并将控制信号通过第三通信模块传输到第二控制模块,第二控制模块将会发出开启指令到继电器将灯组开启,实现分组控制,并且灯组上设置延时关闭模式,不会导致车辆和/或行人刚离开扫描区域灯马上灭,同时能对后面的车辆和/或行人能起到一个预警作用。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。