CN111372351A - 一种智慧照明控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智慧照明控制系统，该系统包括用于采集被控照明区域的气象数据的气象数据搜集模块、用于采集照明灯的照度的照度传感器、物联网控制器、智能网关和云平台；云平台与气象数据搜集模块和智能网关通信连接，根据所述气象数据和所述照度生成控制指令，并将控制指令发送至智能网关，由智能网关传输至物联网控制器，实现对照明灯的照度和/或色温的调节。本发明采用气象数据的搜集和边缘分析算法相结合进行策略决策，有效提高异常恶劣天气情况下的道路安全照明，实现道路照明所遇情况的基本全覆盖。和现有技术相比，本发明采用云计算分析算法进行策略决策，有效提高道路照明控制准确性。

Description

一种智慧照明控制系统

技术领域

本发明涉及智能照明技术领域，特别是涉及一种结合环境变化和边缘计算而自动调整的智慧照明控制系统。

背景技术

2013年初以来，中国发生大范围持续雾霾天气。据统计，受影响雾霾区域包括华北平原、黄淮、江淮、江汉、江南、华南北部等地区，受影响面积约占国土面积的1/4，受影响人口约6亿人。而且，在我国秋、冬、春季节，这种雾霾天气正在逐年加剧。

出现雾霾天气时，视野能见度低，空气质量差，容易引起交通阻塞，发生交通事故。而且，近年来雾霾天气早晚持续时间比较长，甚至有时下午二、三点钟就出现雾霾，到四、五点钟时都已经很严重了，一直持续到早晨七、八点钟才出现减弱现象，有时甚至一整天都处于雾霾笼罩中。这种情况下，现有的路灯照明控制技术，如日晷控制算法、照度控制算法、以及预设策略等等，都不能很好的满足雾霾天气下的路灯照明。

随着人们对精神生活的追求，涌现了大批公园和广场的人群，然而公园照明和广场照明因为雾霾或天气突变不能及时照明，则有可能会造成市民受伤等情况。因此，如何实现根据天气等环境变化对照明设备进行控制成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种智慧照明控制系统，能够结合环境情况对照明设备进行智能控制，使照明设备能够在因为环境而导致能见度低的情况下提供照明需求，方便人们生活。

为实现上述目的，本发明提供了一种智慧照明控制系统，所述系统包括：

气象数据搜集模块，用于采集被控照明区域的气象数据；所述气象数据包括雨量、雪量、雾量和霾浓度；

物联网控制器，设于设置于被控照明区域的每一照明灯上，用于控制照明灯的照度和/或色温；

照度传感器，设置于被控照明区域的每一照明灯上，用于采集照明灯的照度；

智能网关，与所述照度传感器通信连接，用于接收所述照明灯的照度；所述智能网关还与所述物联网控制器通信连接，通过所述物联网控制器向所述照明灯发送控制指令，所述控制指令包括打开/关闭照明灯和调节照明灯照度；

云平台，分别与所述气象数据搜集模块和所述智能网关通信连接，用于根据所述气象数据和所述照度生成控制指令，并将所述控制指令发送至所述智能网关，由所述智能网关传输至所述物联网控制器实现对所述照明灯的照度和/或色温的调节。

可选的，所述物联网控制器包括数据处理模块、物联网通讯模块和调光接口，所述调光接口与所述照明灯电连接，所述物联网通讯模块与所述智能网关通信连接，所述物联网通讯模块和所述调光接口均与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块根据经所述物联网通讯模块传输来的数据和控制指令驱动调光接口调节所述照明灯的照度和/或色温。

可选的，所述物联网控制器还包括与所述数据处理模块连接的电源电路块、无线模块、照明灯回路控制电路和日晷控制模块；所述日晷控制模块用于按照日晷控制方法控制照明灯的工作状态；所述照明灯回路控制电路用于对照明灯回路的通电状态进行控制。

可选的，所述智能网关包括处理器、以及分别与所述处理器通信连接的协调器、环境采集模块、照度采集模块、回路控制模块、报警处理模块和边缘算法模块；

所述协调器与所述照明灯的物联网控制器连接，用于接收所述照明灯的电信号；还用于向所述照明灯发送控制指令；

所述照度采集模块与所述照度传感器连接，用于确定所述照度传感器采集所述照明灯的照度；

所述回路控制模块用于控制各个照明灯回路；

所述边缘算法模块包括图像分析算法、环境分析算法、照度分析算法和气象处理算法，

所述处理器通过所述环境采集模块、实时照度采集模块获取环境传感器、照度传感器、视频采集终端采集照明项目周围的环境数据，并将所述环境数据输入所述边缘算法模块的环境分析算法、照度分析算法、气象处理算法和图像分析算法得到照明项目周围环境的照度，再根据城市道路照明标准值计算出外界环境需要的照度和/或色温，将所述外界环境需要的照度和/或色温代入所述智能网关的异常控制策略，所述智能网关将该异常控制策略下发给每个所述物联网控制器，实现灯具的照度和/或色温调节；环境数据包括雾程度、雾霾程度、雨量、雪量、温度、空气温湿度、风速、风向、照度和色温；

所述报警处理模块用于根据所述处理器得到的异常控制策略中的异常数据进行报警提醒。

可选的，所述环境采集模块连接环境传感器和视频传感器；所述环境传感器用于采集所述智能网关所属被控照明区域的环境数据；所述视频传感器用于采集所述智能网关所属被控照明区域的图像。

可选的，所述系统还包括远程控制中心，所述远程控制中心与所述智能网关和所述云平台通过无线网络连接，所述远程控制中心用于获取所述智能网关和所述云平台中的数据，供监控人员查阅和分析。

可选的，所述照明灯为LED灯。

可选的，所述照明灯具有色温调节功能；当检测到大雾或严重雾霾时，调节灯具的色温至2500K-3000K，使所述照明灯发黄光；其它情况下，使所述照明灯发白光。

可选的，所述云平台包括云计算分析模块，所述云计算分析模块根据所述气象数据、所述照度、所述环境信息和所述图像进行云计算分析，得出控制指令，并将所述控制指令发送至所述智能网关，所述云平台不断优化所述智能网关的边缘算法模块中的各种分析处理算法，并远程升级所述边缘算法模块中的各种分析处理算法。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的智慧照明控制系统包括用于采集被控照明区域的气象数据的气象数据搜集模块、用于采集照明灯的照度的照度传感器、物联网控制器、智能网关和云平台；云平台与气象数据搜集模块和智能网关通信连接，根据所述气象数据和所述照度生成控制指令，并将控制指令发送至智能网关，由智能网关传输至物联网控制器，实现对照明灯的照度和/或色温的调节。本发明基于智能网关控制的照明处理技术，利用气象数据搜集，和边缘算法的分析处理进行策略决策，有效提高异常恶劣天气情况下的道路安全照明，实现道路照明所遇情况的基本全覆盖。和现有技术相比，本发明采用边缘分析算法进行策略决策，有效提高道路照明控制准确性。

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为本发明实施例提供的智慧照明控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的智慧照明控制系统中云平台的结构框图；

图3为本发明实施例提供的智慧照明控制系统中智能网关的结构框图。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例提供的智慧照明控制系统包括气象数据搜集模块1、物联网控制器2、照度传感器、智能网关3和云平台4。

其中，气象数据搜集模块1，用于采集被控照明区域的气象数据；所述气象数据包括雨量、雪量、雾量和霾浓度。

物联网控制器2，设于设置于被控照明区域的每一照明灯上，用于控制照明灯的照度和/或色温；

照度传感器，设置于被控照明区域的每一照明灯上，用于采集照明灯的照度；

智能网关3，与所述照度传感器通信连接，用于接收所述照明灯的照度；所述智能网关3还与所述物联网控制器2通信连接，通过所述物联网控制器2向所述照明灯发送控制指令，所述控制指令包括打开/关闭照明灯和调节照明灯照度；

云平台4，与所述气象数据搜集模块1和所述智能网关3通信连接，用于根据所述气象数据和所述照度生成控制指令，并将所述控制指令发送至所述智能网关3，由所述智能网关3传输至所述物联网控制器2实现对所述照明灯的照度和/或色温的调节。

本实施例中引入了对气象数据的搜集，结合气象数据和照明灯的照度和/或色温，进行边缘算法分析，得到适合当前环境所需的灯光照度，并按照该当前环境所需的灯光照度调整照明灯，这样可以在天气环境不好的情况下也能开启照明灯，且还能够根据天气环境的能见度调整照明灯的照度和/或色温，以满足不同环境的照明的需求。同时也能减少因照明不好而导致的人员伤害。

该智慧照明控制系统是基于智能网关控制的照明处理技术，照明控制分析算法主要是智能网关来处理分析为主，即智能网关里“边缘算法”要有这些情况的照明处理算法。智能网关处理完成后反馈给云平台，并将采集的相关有效数据发送给云平台。下文有对照明处理算法相关记载。

照明灯上设置的物联网控制器2能够更好的实现对照明灯的控制，所述物联网控制器2包括数据处理模块、物联网通讯模块和调光接口，所述调光接口与所述照明灯电连接，所述物联网通讯模块与所述智能网关通信连接，所述物联网通讯模块和所述调光接口均与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块根据经所述物联网通讯模块传输来的数据和控制指令驱动调光接口调节所述照明灯的照度和/或色温。在本实施例中，该调光接口为0/1-10VDC调光口，该照明灯为LED灯。该照明灯具有色温调节功能；当检测到大雾或严重雾霾时，调节灯具的色温至2500K-3000K，使所述照明灯发黄光；其它情况下，使所述照明灯发白光。

作为一种可选的实施方式，所述物联网控制器2还包括与所述数据处理模块连接的电源电路块、无线模块、照明灯回路控制电路和日晷控制模块；所述日晷控制模块用于按照日晷控制方法控制照明灯的工作状态；所述照明灯回路控制电路用于对照明灯回路的通电状态进行控制。

加入了日晷控制模块后，使得该照明灯能够在天气良好时按照日晷控制方法控制照明灯的工作状态，这样可以减少云平台4和智能网关3的数据处理量和数据处理过程，从而使本智慧照明控制系统更加节能且高效。

在本实施例中，如图2所示，该智能网关3包括处理器、以及分别与所述处理器通信连接的协调器、环境采集模块、照度采集模块、回路控制模块、报警处理模块和边缘算法模块。

所述协调器与所述照明灯的物联网控制器连接，用于接收所述照明灯的电信号；还用于向所述照明灯发送控制指令。

所述照度采集模块与所述照度传感器连接，用于确定所述照度传感器采集所述照明灯的照度；

所述环境采集模块连接环境传感器和视频传感器；所述环境传感器用于采集所述智能网关所属被控照明区域的环境数据；所述视频传感器用于采集所述智能网关所属被控照明区域的图像。

所述回路控制模块用于控制各个照明灯回路；

所述边缘算法模块包括图像分析算法、环境分析算法、照度分析算法和气象处理算法，

所述处理器通过所述环境采集模块、实时照度采集模块获取环境传感器、照度传感器、视频采集终端采集照明项目周围的环境数据，并将所述环境数据输入所述边缘算法模块的环境分析算法、照度分析算法、气象处理算法和图像分析算法得到照明项目周围环境的照度，再根据城市道路照明标准值计算出外界环境需要的照度和/或色温，将所述外界环境需要的照度和/或色温代入所述智能网关的异常控制策略，所述智能网关将该异常控制策略下发给每个所述物联网控制器，实现灯具的照度和/或色温调节；环境数据包括雾程度、雾霾程度、雨量、雪量、温度、空气温湿度、风速、风向、照度和色温；

所述报警处理模块用于根据所述处理器得到的异常控制策略中的异常数据进行报警提醒。

一个智慧照明项目会有数十个以上的智能网关，云平台会将智能网关的处理结果结合云平台的算法综合处理，确定最终的照明控制策略，并以报警的形式反馈给管理人员，管理人员结合经验和云平台里分析算法去处理该警情。

在本实施例中，该智慧照明控制系统还包括远程控制中心，所述远程控制中心与所述智能网关和所述云平台通过无线网络连接，所述远程控制中心用于获取所述智能网关和所述云平台中的数据，供监控人员查阅和分析。

在本实施例中，如图3所示，所述云平台4包括云计算分析模块，所述云计算分析模块根据所述气象数据、所述照度、所述环境信息和所述图像进行云计算分析，得出控制指令，并将所述控制指令发送至所述智能网关，所述云平台不断优化所述智能网关的边缘算法模块中的各种分析处理算法，并远程升级所述边缘算法模块中的各种分析处理算法。

该云平台4还包括管控中心模块以及分别与所述管控中心模块连接的智能网关交互模块、报警管理模块、数据管理模块和数据存储管理模块；

所述智能网关交互模块与所述智能网关通信连接，用于实现与所述智能网关的数据通信；

所述数据管理模块用于根据所述管控中心模块的控制指令管理元数据、历史数据、报表和日志；

所述数据存储管理模块用于管理存储于所述云平台内的数据，所述数据包括元数据、历史数据、报表和日志；

所述报警管理模块根据所述云计算分析模块的分析结果进行相应的报警。例如大雾报警、雾霾程度报警、暴雨、暴雪等报警。该报警信息可以通过智能终端展示。

当需要相关管理者利用其所持智能终端发出控制指令和数据请求时，云平台3还包括应用管理模块，所述应用管理模块与所述管控中心模块连接，所述应用管理模块用于管理智能终端的应用访问和数据交互。

需要说明的是，云平台采集下发的气象数据是智能网关处理过程中的参照数据，并非是基础数据和结果数据。

云平台随着数据的积累，不断升级迭代相关边缘分析算法，将升级后的边缘分析算法下发给各个智能网关，取代智能网关里原有的相应边缘分析算法。

发明借助气象数据、照明灯附近的环境数据、照度，利用边缘算法的分析技术，实现对照明灯的控制，从而是该照明系统能够根据不同的天气、环境提供不同的照明，更方便了人生活，同时能够减少因照明不足而导致的事故。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种智慧照明控制系统，其特征在于，所述系统包括：

气象数据搜集模块，用于采集被控照明区域的气象数据；所述气象数据包括雨量、雪量、雾量和霾浓度；

物联网控制器，设于设置于被控照明区域的每一照明灯上，用于控制照明灯的照度和/或色温；

照度传感器，设置于被控照明区域的每一照明灯上，用于采集照明灯的照度；

智能网关，与所述照度传感器通信连接，用于接收所述照明灯的照度；所述智能网关还与所述物联网控制器通信连接，通过所述物联网控制器向所述照明灯发送控制指令，所述控制指令包括打开/关闭照明灯和调节照明灯照度；

云平台，分别与所述气象数据搜集模块和所述智能网关通信连接，用于根据所述气象数据和所述照度生成控制指令，并将所述控制指令发送至所述智能网关，由所述智能网关传输至所述物联网控制器实现对所述照明灯的照度和/或色温的调节。

2.根据权利要求1所述的智慧照明控制系统，其特征在于，所述物联网控制器包括数据处理模块、物联网通讯模块和调光接口，所述调光接口与所述照明灯电连接，所述物联网通讯模块与所述智能网关通信连接，所述物联网通讯模块和所述调光接口均与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块根据经所述物联网通讯模块传输来的数据和控制指令驱动调光接口调节所述照明灯的照度和/或色温。

3.根据权利要求2所述的智慧照明控制系统，其特征在于，所述物联网控制器还包括与所述数据处理模块连接的电源电路块、无线模块、照明灯回路控制电路和日晷控制模块；所述日晷控制模块用于按照日晷控制方法控制照明灯的工作状态；所述照明灯回路控制电路用于对照明灯回路的通电状态进行控制。

4.根据权利要求1所述的智慧照明控制系统，其特征在于，所述智能网关包括处理器、以及分别与所述处理器通信连接的协调器、环境采集模块、照度采集模块、回路控制模块、报警处理模块和边缘算法模块；

所述协调器与所述照明灯的物联网控制器连接，用于接收所述照明灯的电信号；还用于向所述照明灯发送控制指令；

所述照度采集模块与所述照度传感器连接，用于确定所述照度传感器采集所述照明灯的照度；

所述回路控制模块用于控制各个照明灯回路；

所述边缘算法模块包括图像分析算法、环境分析算法、照度分析算法和气象处理算法，

所述处理器通过所述环境采集模块、实时照度采集模块获取环境传感器、照度传感器、视频采集终端采集照明项目周围的环境数据，并将所述环境数据输入所述边缘算法模块的环境分析算法、照度分析算法、气象处理算法和图像分析算法得到照明项目周围环境的照度，再根据城市道路照明标准值计算出外界环境需要的照度和/或色温，将所述外界环境需要的照度和/或色温代入所述智能网关的异常控制策略，所述智能网关将该异常控制策略下发给每个所述物联网控制器，实现灯具的照度和/或色温调节；环境数据包括雾程度、雾霾程度、雨量、雪量、温度、空气温湿度、风速、风向、照度和色温；

所述报警处理模块用于根据所述处理器得到的异常控制策略中的异常数据进行报警提醒。

5.根据权利要求4所述的智慧照明控制系统，其特征在于，所述环境采集模块连接环境传感器和视频传感器；所述环境传感器用于采集所述智能网关所属被控照明区域的环境数据；所述视频传感器用于采集所述智能网关所属被控照明区域的图像。

6.根据权利要求1所述的智慧照明控制系统，其特征在于，所述系统还包括远程控制中心，所述远程控制中心与所述智能网关和所述云平台通过无线网络连接，所述远程控制中心用于获取所述智能网关和所述云平台中的数据，供监控人员查阅和分析。

7.根据权利要求1所述的智慧照明控制系统，其特征在于，所述照明灯为LED灯。

8.根据权利要求1所述的智慧照明控制系统，其特征在于，所述照明灯具有色温调节功能；当检测到大雾或严重雾霾时，调节灯具的色温至2500K-3000K，使所述照明灯发黄光；其它情况下，使所述照明灯发白光。

9.根据权利要求5所述的智慧照明控制系统，其特征在于，所述云平台包括云计算分析模块，所述云计算分析模块根据所述气象数据、所述照度、所述环境信息和所述图像进行云计算分析，得出控制指令，并将所述控制指令发送至所述智能网关，所述云平台不断优化所述智能网关的边缘算法模块中的各种分析处理算法，并远程升级所述边缘算法模块中的各种分析处理算法。