CN112020184B - 一种基于物联网的楼宇照明系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及照明控制系统技术领域，具体公开了一种基于物联网的楼宇照明系统及方法，包括中央处理模块和照明子系统，照明子系统的控制模块通过局域网与中央处理模块通讯连接，声源采集模块用于采集照明单元所处位置的声音信息；声源感应模块用于检测声音信息，若检测到声音信息达到预设音量时，将声音信息和照明单元的位置信息发送给中央处理模块；感应模块用于采集照明单元所处位置的亮度信息，以及通过红外感应人到照明单元的距离信息；中央处理模块用于根据接收到的声音信息、距离信息和亮度信息，按照预设照明规则生成控制指令，并根据位置信息将控制指令发送给对应的控制模块。采用本发明的技术方案能智能控制照明单元的开闭。

Description

一种基于物联网的楼宇照明系统及方法

技术领域

本发明涉及照明控制系统技术领域，特别涉及一种基于物联网的楼宇照明系统及方法。

背景技术

物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器，激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、电、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入、实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

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，常规使用的照明系统通常为区域全开或全关的照明控制系统，控制方式单一，照明灯常亮会造成很大一部分的能源浪费，而且，人们可以随意通过屋内的开关来开启或关闭照明，无形中也增加了能源浪费，且在灯具损坏时，需要维修人员维修后才能进行使用，造成了楼宇照明系统的瘫痪，进而影响人们的正常工作或生活。

发明内容

为解决区域全开或者全关，引起照明灯光资源浪费的技术问题，本发明提供一种基于物联网的楼宇照明系统及方法。

本发明基础方案如下：一种基于物联网的楼宇照明系统，包括中央处理模块和照明子系统，照明子系统与中央处理模块位于同一局域网内，且照明子系统的控制模块通过局域网与中央处理模块通讯连接，照明子系统包括声源感应模块、声源采集模块、感应模块、控制模块和若干照明单元；

声源采集模块用于采集照明单元所处位置的声音信息；

声源感应模块用于检测声音信息，若检测到声音信息达到预设音量时，将声音信息和其对应照明单元的位置信息发送给中央处理模块；

感应模块用于采集照明单元所处位置的亮度信息，以及通过红外感应人到照明单元的距离信息，并将距离信息、亮度信息和照明单元的位置信息发送给中央处理模块；

中央处理模块用于根据接收到的声音信息、距离信息和亮度信息，按照预设照明规则生成控制指令，并根据位置信息将控制指令发送给对应的控制模块；

控制模块用于根据控制指令控制照明单元的开闭。

基础方案的有益效果为：本方案根据照明单元附近的声音信息、亮度信息和通过红外感应检测到的人到照明单元的距离信息，按照设定的照明规则生成控制照明单元开闭的控制指令。相对于当前照明系统的区域全开或者区域全关的方式更加智能，实现有照明需求，如声音信息达到预设音量，亮度信息为暗，且红外感应到人距离照明单元的距离达到预设距离范围时，自动开灯，从而大大降低照明单元区域全亮造成的能源浪费。

进一步，照明子系统还包括故障检测模块和若干应急照明单元；故障检测模块用于检测照明单元的工作状态，当照明单元的实际工作状态与正常工作状态不符合时，发送应急指令给控制模块，控制模块控制应急照明单元亮。

有益效果：故障检测模块检测到照明单元的实际工作状态与正常工作状态不符合时，即表示该照明单元损坏，发送应急指令，控制模块控制应急照明单元亮，避免照明单元损坏时，需要维修人员维修后才能使用，造成楼宇照明系统瘫痪，影响人们正常工作或生活的问题。

进一步，局域网包括若干个路由器，照明子系统还包括定位模块，定位模块用于通过路由器监控室内手机的定位信息和流量使用数据，并将监控到的定位信息和流量使用数据发送给中央处理模块；

中央处理模块还用于对流量使用数据进行分析，当流量使用数据达到预设流量使用上限时，生成闪烁指令，并根据定位信息将闪烁指令发送给控制模块，控制模块控制照明单元闪烁。

有益效果：通过监控室内人们使用手机的流量使用数据，当流量使用数据达到预设流量使用界限时，控制手机所在位置的照明单元闪烁，以此干扰并警告在灯光下长时间玩手机的人们。

进一步，中央处理模块还用于统计向各区域控制模块发送闪烁指令的频率，若闪烁指令发送的频率达到预设频率时，减弱该区域路由器的信号强度。

有益效果：对发送闪烁的频率高的各区域削弱该区域路由器的信号强度，不仅可以降低该区域玩手机人群的数量，另外，也减少了该区域照明单元的闪烁次数，延长照明单元的使用寿命。

进一步，照明子系统还包括监控模块，监控模块用于采集照明单元对应照明区域的图像信息；

中央处理模块还用于对图像信息进行分析识别，得到照明区域的实际人数和空位数量，筛选出实际人数少于计划人数的照明区域为待调整照明区域，并按照待调整照明区域的空位数量由少到多的顺序进行排序，同时统计所有待调整照明区域的实际总人数，按照待调整照明区域的顺序依次叠加待调整照明区域对应的计划人数得到预估人数，直到预估人数大于或者等于实际总人数时，停止叠加，并将参与叠加的待调整照明区域标记为开启照明区域，将未参与叠加的待照明区域标记为关闭照明区域，根据开启照明区域和关闭照明区域生成控制指令，并发送给控制模块。

有益效果：通过筛选出实际人数少于计划人数的照明区域，即筛选出未坐满的照明区域，同时计算未做满的照明区域的实际总人数，然后按照未做满的照明区域的空位数量又少到多的顺序进行排序，以减少照明开闭调整对照明区域的人的影响范围。计算出满足实际总人数乘坐的前几个照明区域，并控制这几个照明区域对应的照明单元开启，控制剩余未做满的照明区域对应的照明单元关闭。以此，提高开启照明单元的照明区域利用率。

进一步，还包括操作模块，操作模块的输出端与局域网的输入端单向信号连接，操作模块包括遥控器、智能手机和iPad；

操作模块用于向中央处理模块发送照明操作指令，照明操作指令包括照明单元的工作状态和设定时长；

中央处理模块还用于根据照明控制指令中的设定时长对定时器进行定时设定，并控制照明单元的工作状态。

有益效果：通过操作模块向中央处理模块发送照明操作指令，进而远程控制照明单元的工作状态和设定时长，更加便捷。

一种基于物联网的楼宇照明方法，包括以下步骤：

检测步骤，检测接收到的声音信息是否达到预设音量，若是，执行照明控制步骤；

照明控制步骤，获取距离信息、亮度信息和照明单元的位置信息，根据照明规则生成用于控制照明单元开闭的控制指令；其中，照明规则为：

亮度信息达到预设亮度时，中央处理模块生成关闭控制指令；

亮度信息未达到预设亮度时，检测距离信息是否达到预设距离，若距离信息未达到预设距离时，中央处理模块生成关闭控制指令；若距离信息达到预设距离时，中央处理模块生成开启控制指令，并根据位置信息将开启控制指令发送给对应的控制模块。

有益效果：通过这种方式，在人们发出声音，且外界的亮度信息低于预设亮度，人们位于照明单元的照明区域时，即存在照明需求时，自动亮灯，更加方便智能。

进一步，还包括以下步骤：

流量定位步骤，通过路由器监控室内手机的定位信息和流量使用数据；

干扰步骤，当流量使用数据达到预设流量使用界限时，生成用于控制照明单元闪烁的闪烁指令，并根据定位信息将闪烁指令发送给对应控制模块。

有益效果：通过这种方式，检测到该区域存在某手机的流量使用数据达到预设流量使用界限时，对该区域的照明单元进行闪烁，从而起到对该区域长时间玩手机的人进行干扰的作用。

进一步，干扰步骤后还包括以下步骤：

频率统计步骤，统计向各照明区域对应控制模块发送闪烁指令的频率；

信号干扰步骤，若闪烁指令发送的频率达到预设频率时，减弱该照明区域路由器的信号强度。

有益效果：通过这种方式，对于闪烁指令发送频繁的照明区域，减弱该照明区域路由器的信号强度，从而起到对位于该照明区域长时间玩手机的人进行信号干扰的作用。

进一步，还包括照明区域调整步骤，具体包括以下步骤：

图像采集步骤，通过监控模块采集照明单元对应照明区域的图像信息；

图像分析步骤，通过中央处理模块对图像信息进行分析识别，得到照明区域的实际人数和空位数量；

区域筛选步骤，筛选出实际人数少于计划人数的照明区域为待调整照明区域，并按照待照明区域的空位数量由少到多的顺序进行排序，同时统计所有待调整照明区域的实际总人数；

区域调整步骤，按照待调整照明区域的顺序依次叠加待调整照明区域对应的计划人数得到预估人数，直到预估人数大于或者等于实际总人数时，停止叠加；

指令生成步骤，将参与叠加的待调整照明区域标记为开启照明区域，将未参与叠加的待照明区域标记为关闭照明区域，根据开启照明区域和关闭照明区域生成照明控制指令，并发送给对应的控制模块。

有益效果：通过这种方式，让照明区域内分散的人们，适当的聚集起来，减少不必要照明单元的开启，从而节省不必要照明单元开启时的能源浪费。

附图说明

图1为一种基于物联网的楼宇照明系统及方法实施例一的逻辑框图；

图2为一种基于物联网的楼宇照明系统及方法实施例一的流程图；

图3为一种基于物联网的楼宇照明系统及方法实施例一的流程图；

图4为一种基于物联网的楼宇照明系统及方法实施例二的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

一种基于物联网的楼宇照明系统，如图1所示,包括中央处理模块、照明子系统和操作模块。操作模块的输出端与局域网的输入端单向信号连接，操作模块用于向中央处理模块发送照明操作指令，照明操作指令包括照明单元的工作状态和设定时长；操作模块包括遥控器、智能手机和iPad。照明子系统与中央处理模块位于同一局域网内，且照明子系统的控制模块通过局域网与中央处理模块通讯连接，局域网包括若干个路由器，照明子系统包括声源采集模块、声源感应模块、感应模块、控制模块、故障检测模块、若干照明单元和若干应急照明单元。

声源采集模块用于采集照明单元所处位置的声音信息。

声源感应模块用于检测声音信息，若检测到声音信息达到预设音量时，将声音信息和其对应照明单元的位置信息发送给中央处理模块；感应模块包括红外测温传感器、光敏传感器、红外测距传感器和振动传感器，红外测温传感器、光敏传感器、红外测距传感器和振动传感器的输出端均与中央处理模块的输入端单向信号连接。

感应模块用于采集照明单元所处位置的亮度信息，以及通过红外感应人到照明单元的距离信息，并将距离信息、亮度信息和照明单元的位置信息发送给中央处理模块；

定位模块用于通过路由器监控室内手机的定位信息和流量使用数据，并将监控到的定位信息和流量使用数据发送给中央处理模块；具体而言，定位模块和室内手机与室内的路由器通信连接，定位模块用于通过路由器监控手机的流量使用数据和定位信息，定位信息的获取是基于现有技术中的Wi-Fi的定位系统(WPS)，是采用Wi-Fi接入点来推断手机用户的地理位置的一种定位方式。主流的方式包括使用“接收信号强度指示”(RSSI)和使用飞行时间。这两种方法都从无线信号中获取信息，使用该信息通过三角定位的方式来给手机用户定位。

中央处理模块用于根据接收到的声音信息、距离信息和亮度信息，按照预设照明规则生成控制指令，并根据位置信息将控制指令发送给对应的控制模块。中央处理模块还用于对流量使用数据进行分析，当流量使用数据达到预设流量使用界限时，生成闪烁指令，并根据定位信息将闪烁指令发送给控制模块，控制模块控制照明单元闪烁。中央处理模块还用于统计向各照明区域对应控制模块发送闪烁指令的频率，若闪烁指令发送的频率达到预设频率时，减弱该照明区域路由器的信号强度。中央处理模块还用于根据照明控制指令中的设定时长对定时器进行定时设定，并控制照明单元的工作状态。

控制模块用于根据控制指令控制照明单元的开闭。

故障检测模块用于检测照明单元的工作状态，当照明单元的实际工作状态与正常工作状态不符合时，发送应急指令给控制模块，控制模块控制应急照明单元亮。

一种基于物联网的楼宇照明方法，如图2所示，包括以下步骤：

检测步骤，检测接收到的声音信息是否达到预设音量，若是，执行照明控制步骤；

照明控制步骤，获取距离信息、亮度信息和照明单元的位置信息，根据照明规则生成用于控制照明单元开闭的控制指令；其中，照明规则为：

亮度信息达到预设亮度时，中央处理模块生成关闭指令；

亮度信息未达到预设亮度时，检测距离信息是否达到预设距离，若距离信息未达到预设距离时，中央处理模块生成关闭指令；若距离信息达到预设距离时，中央处理模块生成控制指令，并根据位置信息将控制指令发送给对应的控制模块。

如图3所示，还包括以下步骤：流量定位步骤，通过路由器监控室内手机的定位信息和流量使用数据；

干扰步骤，当流量使用数据达到预设流量使用界限时，生成用于控制照明单元闪烁的闪烁指令，并根据定位信息将闪烁指令发送给对应控制模块。

频率统计步骤，统计向各照明区域控制模块发送闪烁指令的频率；

信号干扰步骤，若闪烁指令发送的频率达到预设频率时，减弱该照明区域路由器的信号强度。

具体实施过程：使用者操作遥控器、智能手机或iPad中的一种，通过连接网络并登入局域网，使用者通过遥控器、智能手机或iPad中的一种向中央处理模块发送照明操作指令，中央处理模块根据照明操作指令对定时器的定时时长进行设定和照明单元的开启状态进行控制。

另外，使用者还可以采用智能照明的方式控制照明单元的开闭。具体为：声源采集模块采集楼道、室内和走廊的声音信息，并通过声源感应模块对声音进行检测，若检测到声音信息达到预设音量时，将声音信息和其对应照明单元的位置信息发送给中央处理模块。同时，感应模块的红外测距传感器对楼道、室内和走廊处人距离照明单元的距离信息，光敏传感器检测照明单元所在位置的亮度信息，感应模块将距离信息、亮度信息和照明单元的位置信息发送给中央处理模块。

若此时，使用者位于楼道，发出的声音信息达到预设音量时，中央处理模块接收到的到楼道的亮度信息低于预设亮度时，距离信息未达到预设距离时，即楼道亮度暗，且使用者未到达照明单元对应的照明区域时，控制模块控制照明单元关闭。中央处理模块接收到的到楼道的亮度信息低于预设亮度时，距离信息达到预设距离时，即楼道亮度暗，且使用者达到照明单元对应的照明区域时，控制模块控制照明单元开启，从而对楼道、室内和走廊各处进行照明，达到应急效果；

实施例二

与实施例一的区别之处在于：照明子系统还包括监控模块，监控模块用于采集照明单元对应照明区域的图像信息；

中央处理模块还用于对图像信息进行分析识别，得到照明区域的实际人数和空位数量，筛选出实际人数少于计划人数的照明区域为待调整照明区域，并按照待调整照明区域的空位数量由少到多的顺序进行排序，同时统计所有待调整照明区域的实际总人数，按照待调整照明区域的顺序依次叠加待调整照明区域对应的计划人数得到预估人数，直到预估人数大于或者等于实际总人数时，停止叠加，并将参与叠加的待调整照明区域标记为开启照明区域，将未参与叠加的待照明区域标记为关闭照明区域，根据开启照明区域和关闭照明区域生成控制指令，并发送给控制模块。

一种基于物联网的楼宇照明方法，如图4所示，还包括照明区域调整步骤，具体包括以下步骤：

图像采集步骤，通过监控模块采集照明单元对应照明区域的图像信息；

图像分析步骤，通过中央处理模块对图像信息进行分析识别，得到照明区域的实际人数和空位数量；

区域筛选步骤，筛选出实际人数少于计划人数的照明区域为待调整照明区域，并按照待照明区域的空位数量由少到多的顺序进行排序，同时统计所有待调整照明区域的实际总人数；

区域调整步骤，按照待调整照明区域的顺序依次叠加待调整照明区域对应的计划人数得到预估人数，直到预估人数大于或者等于实际总人数时，停止叠加；

指令生成步骤，将参与叠加的待调整照明区域标记为开启照明区域，将未参与叠加的待照明区域标记为关闭照明区域，根据开启照明区域和关闭照明区域生成照明控制指令，并发送给对应的控制模块。

当前，如图书馆、自习室等公共场所，使用者习惯于分散就坐，导致各个区域的照明单元均开启。若是，能将分散就坐的使用者集中起来，让照明区域得到最大化利用，从而可以大大缩减光资源的浪费。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种基于物联网的楼宇照明系统，包括中央处理模块和照明子系统，照明子系统与中央处理模块位于同一局域网内，且照明子系统的控制模块通过局域网与中央处理模块通讯连接，其特征在于：照明子系统包括声源感应模块、声源采集模块、感应模块、控制模块和若干照明单元；

声源采集模块用于采集照明单元所处位置的声音信息；

声源感应模块用于检测声音信息，若检测到声音信息达到预设音量时，将声音信息和其对应照明单元的位置信息发送给中央处理模块；

感应模块用于采集照明单元所处位置的亮度信息，以及通过红外感应人到照明单元的距离信息，并将距离信息、亮度信息和照明单元的位置信息发送给中央处理模块；

中央处理模块用于根据接收到的声音信息、距离信息和亮度信息，按照预设照明规则生成控制指令，并根据位置信息将控制指令发送给对应的控制模块；

控制模块用于根据控制指令控制照明单元的开闭；

局域网包括若干个路由器，照明子系统还包括定位模块，定位模块用于通过路由器监控室内手机的定位信息和流量使用数据，并将监控到的定位信息和流量使用数据发送给中央处理模块；

中央处理模块还用于对流量使用数据进行分析，当流量使用数据达到预设流量使用上限时，生成闪烁指令，并根据定位信息将闪烁指令发送给控制模块，控制模块控制照明单元闪烁。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的楼宇照明系统，其特征在于：照明子系统还包括故障检测模块和若干应急照明单元；故障检测模块用于检测照明单元的工作状态，当照明单元的实际工作状态与正常工作状态不符合时，发送应急指令给控制模块，控制模块控制应急照明单元亮。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的楼宇照明系统，其特征在于：中央处理模块还用于统计向各照明区域控制模块发送闪烁指令的频率，若闪烁指令发送的频率达到预设频率时，减弱该照明区域路由器的信号强度。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的楼宇照明系统，其特征在于：照明子系统还包括监控模块，监控模块用于采集照明单元对应照明区域的图像信息；

中央处理模块还用于对图像信息进行分析识别，得到照明区域的实际人数和空位数量，筛选出实际人数少于计划人数的照明区域为待调整照明区域，并按照待调整照明区域的空位数量由少到多的顺序进行排序，同时统计所有待调整照明区域的实际总人数，按照待调整照明区域的顺序依次叠加待调整照明区域对应的计划人数得到预估人数，直到预估人数大于或者等于实际总人数时，停止叠加，并将参与叠加的待调整照明区域标记为开启照明区域，将未参与叠加的待照明区域标记为关闭照明区域，根据开启照明区域和关闭照明区域生成控制指令，并发送给控制模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的楼宇照明系统，其特征在于：还包括操作模块，操作模块的输出端与局域网的输入端单向信号连接，操作模块包括遥控器、智能手机和iPad；

操作模块用于向中央处理模块发送照明操作指令，照明操作指令包括照明单元的工作状态和设定时长；

中央处理模块还用于根据照明控制指令中的设定时长对定时器进行定时设定，并控制照明单元的工作状态。

6.一种基于物联网的楼宇照明方法，其特征在于：包括以下步骤：

检测步骤，检测接收到的声音信息是否达到预设音量，若是，执行照明控制步骤；

照明控制步骤，获取距离信息、亮度信息和照明单元的位置信息，根据照明规则生成用于控制照明单元开闭的控制指令；其中，照明规则为：

亮度信息达到预设亮度时，中央处理模块生成关闭控制指令；

亮度信息未达到预设亮度时，检测距离信息是否达到预设距离，若距离信息未达到预设距离时，中央处理模块生成关闭控制指令；若距离信息达到预设距离时，中央处理模块生成开启控制指令，并根据位置信息将开启控制指令发送给对应的控制模块；

流量定位步骤，通过路由器监控室内手机的定位信息和流量使用数据；

干扰步骤，当流量使用数据达到预设流量使用界限时，生成用于控制照明单元闪烁的闪烁指令，并根据定位信息将闪烁指令发送给对应控制模块。

7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的楼宇照明方法，其特征在于：干扰步骤后还包括以下步骤：

频率统计步骤，统计向各照明区域控制模块发送闪烁指令的频率；

信号干扰步骤，若闪烁指令发送的频率达到预设频率时，减弱该照明区域路由器的信号强度。

8.根据权利要求6所述的一种基于物联网的楼宇照明方法，其特征在于：还包括照明区域调整步骤，具体包括以下步骤：

图像采集步骤，通过监控模块采集照明单元对应照明区域的图像信息；

图像分析步骤，通过中央处理模块对图像信息进行分析识别，得到照明区域的实际人数和空位数量；

区域筛选步骤，筛选出实际人数少于计划人数的照明区域为待调整照明区域，并按照待照明区域的空位数量由少到多的顺序进行排序，同时统计所有待调整照明区域的实际总人数；

区域调整步骤，按照待调整照明区域的顺序依次叠加待调整照明区域对应的计划人数得到预估人数，直到预估人数大于或者等于实际总人数时，停止叠加；

指令生成步骤，将参与叠加的待调整照明区域标记为开启照明区域，将未参与叠加的待照明区域标记为关闭照明区域，根据开启照明区域和关闭照明区域生成照明控制指令，并发送给对应的控制模块。

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