CN112533342A - 一种照明系统及其控制方法 - Google Patents

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CN112533342A CN202011232283.4A CN202011232283A CN112533342A CN 112533342 A CN112533342 A CN 112533342A CN 202011232283 A CN202011232283 A CN 202011232283A CN 112533342 A CN112533342 A CN 112533342A
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李磊
苑珂
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Abstract

本发明涉及一种照明系统及其控制方法，所述一种照明系统包括：控制中心、路由器、网关、若干个主节点照明装置和若干个子节点照明装置；所述控制中心用于通过所述路由器和网关向主节点照明装置下发控制命令；每一个所述主节点照明装置与其对应的若干个子节点照明装置通信连接，所述主节点照明装置用于根据所述控制中心下发的控制命令控制自身照明，并将该控制命令分发给与其连接的若干个子节点照明装置，以使所述子节点照明装置根据所述控制命令进行照明。本发明通过对照明系统灯具分布式分组控制，增加了通信节点数量和覆盖范围，减少了集中无线路由的数量和通信数据量，简化了系统结构，有利于提高整个系统的控制响应速率和可靠性。

Description

一种照明系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及通信控制技术领域，具体涉及一种照明系统及其控制方法。
背景技术
随着照明技术的发展，照明灯具实现智能化，现有照明灯具通过有线、无线等方式实现通信和调光控制。无线通信有安装便捷、组网灵活、控制简单等特点，在照明系统、建筑自动化、监控、远程控制等领域应用广泛。
现有无线控制照明系统中，灯具数量多而集中，灯具覆盖范围广，都存在无线通信网络组网节点限制和通信距离受限问题。现有技术通过上层中央控制单元下发控制命令，再通过集中无线路由给每一个灯发送控制命令，极大地限制无线通信宽带和通信速率；为了增加覆盖范围，现有技术中通过增加集中无线路由器来解决，但该方法会增加照明系统成本，而且，当路由器出现故障时影响对灯具的控制，可靠性差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种照明系统及其控制方法。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种照明系统，包括：
控制中心、路由器、网关、若干个主节点照明装置和若干个子节点照明装置；
所述控制中心用于通过所述路由器和所述网关向所述主节点照明装置下发控制命令；每一个所述主节点照明装置与其对应的若干个所述子节点照明装置通信连接，所述主节点照明装置用于根据所述控制中心下发的控制命令控制自身照明，并将该控制命令分发给与其连接的若干个所述子节点照明装置，以使所述子节点照明装置根据所述控制命令进行照明；
其中，所述子节点照明装置的个数不少于所述主节点照明装置的个数。
可选的，所述主节点照明装置包括：
第一光学模块、第一控制模块、无线收发模块和存储模块；
所述无线收发模块用于与所述网关通信，与所述控制中心建立链接；
所述第一光学模块用于将电信号转换为光信号，实现照明；
所述第一控制模块用于控制所述第一光学模块的光线明暗及频率；
所述存储模块用于存储所述控制中心下发的命令和/或所述子节点照明装置发送的通信数据。
可选的，所述主节点照明装置将控制命令传送给与其连接的若干个所述子节点照明装置，是通过可见光通信实现的；
所述子节点照明装置分布在与其对应的所述主节点照明装置的四周特定距离内。
可选的，所述子节点照明装置包括：
第二光学模块、第二控制模块和第一光敏传感器；
所述第一光敏传感器用于采集可见光信号，并将该可见光信号转换成电信号传送给所述第二控制模块；
所述第二控制模块用于根据所述第一光敏传感器传送的电信号控制所述第二光学模块的光线明暗及频率。
可选的，所述主节点照明装置还包括：第二光敏传感器；
所述第二光敏传感器用于采集与所述主节点照明装置相对应的所述子节点照明装置发出的可见光信号，并将该可见光信号转换成电信号传送给所述第一控制模块，以实现所述主节点照明装置与所述子节点照明装置之间的可见光通信。
可选的，所述每一个所述主节点照明装置与其对应的若干个所述子节点照明装置通信连接，包括：
所述每一个所述主节点照明装置与其对应的若干个所述子节点照明装置通过光通信、电磁波、声音，和/或有线方式实现通信连接。
本发明还提供了一种照明系统的控制方法，包括：
与照明系统中特定的主节点照明装置建立通信链接；
向特定的主节点照明装置发送控制命令；
所述特定的主节点照明装置将该控制命令分发给与其连接的若干个子节点照明装置，以使所述子节点照明装置根据所述控制命令进行照明。
可选的，所述与照明系统中特定的主节点照明装置建立通信链接，包括：
根据实际需求，查询目标区域对应的主节点照明装置的地址识别码；
对目标区域对应的主节点照明装置进行寻址，以尝试与该主节点照明装置建立通信链接；
当与该主节点照明装置建立通信链接失败后，尝试与该主节点照明装置相邻的主节点照明装置建立通信链接；
其中，所述每个主节点照明装置都有各自唯一的地址识别码，所述地址识别码用于照明系统灯具的分区管理。
可选的，当与相邻的主节点照明装置建立通信链接后，还包括：
将控制命令发送给所述相邻的主节点照明装置；
通过所述相邻的主节点照明装置将控制命令传到子节点照明装置，再由所述子节点照明装置传到目标区域对应的相邻子节点照明装置上。
可选的，所述主节点照明装置与其对应的若干个所述子节点照明装置通过光通信、电磁波、声音，和/或有线方式进行通信。
本发明采用以上技术方案，所述一种照明系统包括：控制中心、路由器、网关、若干个主节点照明装置和若干个子节点照明装置；所述控制中心用于通过所述路由器和网关向主节点照明装置下发控制命令；每一个所述主节点照明装置与其对应的若干个子节点照明装置通信连接，所述主节点照明装置用于根据所述控制中心下发的控制命令控制自身照明，并将该控制命令分发给与其连接的若干个子节点照明装置，以使所述子节点照明装置根据所述控制命令进行照明。本发明通过对照明系统灯具分布式分组控制，增加了通信节点数量和覆盖范围，减少了集中无线路由的数量和通信数据量，简化了系统结构，有利于提高整个系统的控制响应速率和可靠性。
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是本发明一种照明系统一个实施例提供的整体结构示意图；
图2是主节点照明装置和子节点照明装置排布示意图；
图3是主节点照明装置的工作原理结构示意图；
图4是子节点照明装置的工作原理结构示意图；
图5是本发明一种照明系统的控制方法实施例一提供的流程图；
图6是本发明一种照明系统的控制方法实施例二提供的流程图。
图中：1、控制中心；2、路由器；3、网关；4、主节点照明装置；41、第一光学模块；42、第一控制模块；43、无线收发模块；44、存储模块；45、第二光敏传感器；5、子节点照明装置；51、第二光学模块；52、第二控制模块；53、第一光敏传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
图1是本发明一种照明系统一个实施例提供的整体结构示意图。
如图1所示，本实施例所述的一种照明系统，包括：
控制中心1、路由器2、网关3、若干个主节点照明装置4和若干个子节点照明装置5；
所述控制中心1用于通过所述路由器2和所述网关3向所述主节点照明装置4下发控制命令；每一个所述主节点照明装置4与其对应的若干个所述子节点照明装置5通信连接，所述主节点照明装置4用于根据所述控制中心1下发的控制命令控制自身照明，并将该控制命令分发给与其连接的若干个所述子节点照明装置5，以使所述子节点照明装置5根据所述控制命令进行照明；
其中，所述子节点照明装置5的个数不少于所述主节点照明装置4的个数。
如图2所示，每一个所述主节点照明装置4与其对应的若干个所述子节点照明装置5通过可见光通信实现连接。
本实施例所述照明系统包括的照明装置分为主节点和子节点，即主节点照明装置4和子节点照明装置5；图2中面积较大的圆圈代表主节点照明装置4，面积较小的圆圈代表子节点照明装置5，主节点照明装置4和子节点照明装置5排布示意如图中所示，子节点照明装置5设置在主节点照明装置4的四周，每一个所述主节点照明装置4与其四周的若干个所述子节点照明装置5通信连接；所述主节点照明装置4与控制中心1通过无线收发模块43实现通信，主节点照明装置4与子节点照明装置5通过可见光通信和光敏传感器实现链接。所述主节点照明装置4具备信息储存功能。
本实施例所述的照明系统在实际使用时，所述控制中心1可以与互联网云端、手持终端等设备相连，用于监控和控制照明灯具。具体的，所述控制中心1通过路由器2和网关3，与主节点照明装置4实现链接通信。照明系统中的照明装置排布示意如图2所示，每一个主节点照明装置4都有各自唯一的地址识别码，可用于照明系统灯具分区管理；主节点照明装置4与多个子节点照明装置5通过可见光通信路径实现通信。所述可见光通信路径，优先地采用可见光编码通信，无需专用协议的无线电磁通信；所述控制中心1只需要对少数关键主节点照明装置4实时通信，无需链接每一个照明装置，就能实现对整个照明系统进行控制。
如图3所示，所述主节点照明装置4包括：
第一光学模块41、第一控制模块42、无线收发模块43和存储模块44；
所述无线收发模块43用于与所述网关3通信，与所述控制中心1建立链接；
所述第一光学模块41用于将电信号转换为光信号，实现照明；
所述第一控制模块42用于控制所述第一光学模块41的光线明暗和/或频率，即控制开关和调光；所述第一控制模块42是电能变换装置，通过所述第一控制模块42调节所述第一光学模块41光线明暗和/或频率变化，将控制信号转换可见光信号，通过可见光通信路径，子节点照明装置5的光敏传感器采集可见光信号，进行解析实现通信数据接收。
所述存储模块44用于存储所述控制中心1下发的命令和/或所述子节点照明装置5发送的通信数据。
所述子节点照明装置5分布在与其对应的所述主节点照明装置4的四周特定距离内。
如图4所示，所述子节点照明装置5包括：
第二光学模块51、第二控制模块52和第一光敏传感器53；
所述第一光敏传感器53用于采集可见光信号，并将该可见光信号转换成电信号传送给所述第二控制模块52；
所述第二控制模块52用于根据所述第一光敏传感器53传送的电信号控制所述第二光学模块51的光线明暗和/或频率，控制开关和调光。
进一步的，所述主节点照明装置4还包括：第二光敏传感器45；
所述第二光敏传感器45用于采集与所述主节点照明装置4相对应的所述子节点照明装置5发出的可见光信号，并将该可见光信号转换成电信号传送给所述第一控制模块42，以实现所述主节点照明装置4与所述子节点照明装置5之间的可见光通信。
图4中的子节点照明装置5与图3中的主节点照明装置4的结构不同，子节点照明装置5结构更简单，只保留照明功能和传感器收发功能。所述子节点照明装置5分布在主节点照明装置4的四周特定距离内，便于实现短距光传感器通信。
所述主节点照明装置4的第一控制模块42根据控制命令调节第一光学模块41的光线明暗频率变化，将控制信号转换可见光信号，通过可见光通信路径，子节点的第一光敏传感器53采集可见光信号，进行解析实现通信数据接收。所述存储模块44存储控制中心1下发的命令和子节点通信数据。所述节点通信数据包括开关灯命令、调光命令、以及灯具状态信息等。
所述子节点照明装置5的组成结构与主节点照明装置4不同，所述子节点照明装置5只保留照明功能和信号收发功能。所述子节点照明装置5分布在主节点照明装置4四周特定距离内，便于实现短距光传感器通信。
下面对可见光通信的原理进行说明：
1)信号接收：光敏传感器是作为可见光信息接收传感器，用于接收相邻子节点灯具或主节点灯具发出的可见光信号，将一定频率明暗变化的可见光信号转换为高低电平，进而解析出“0”“1”。
2)信号发送：相同的，节点灯具将接收到的信号，通过其控制模块调节光学模块的光线明暗频率变化，实现信号发送给周围其它的节点灯具。
本实施例所述的照明系统的具体控制流程为：当控制中心1根据实际需求发送控制命令，查询主节点照明装置4地址，匹配目标区域主节点地址建立通信后，向主节点发送控制命令，主节点接收控制命令，通过存储模块44，解析后分发给相应的子节点照明装置5，子节点照明装置5通过第一光敏传感器53接收控制信号，实现灯具控制。
当主节点地址无法确认或控制中心1链接不上主节点地址时，系统默认该主节点通信故障，自动链接该主节点的相邻主节点；当与相邻的主节点照明装置4建立通信链接后，将控制命令通过相邻主节点传到与其连接的子节点，再通过该子节点传到与之相邻的目标区域对应的子节点照明装置5，该控制过程绕开了故障的目标区域的主节点，实现了对目标区域子节点的控制。
当控制中心1故障或控制中心1与主节点完全通信故障时，可通过照明系统掉电重启方式，主节点照明装置4将调用存储模块44存储的数据信息，恢复到初始设置状态。
本实施例所述的一种照明系统不仅解决了现有照明系统无线通信组网受节点限制和覆盖范围小的问题，还解决了集中无线通信控制可靠性低、通信传输慢问题。
需要说明的是，每一个所述主节点照明装置4与其对应的若干个所述子节点照明装置5的通信方式不仅限于可见光通信方式，还可以是电磁波、声音、有线等方式。
本实施例所述控制中心1只需要与主节点照明装置4并行通信，实现全系统照明控制，无需每个灯具寻址通信，大大减少了主路通信数据量，通过子节点可见光编码方式，实现节点扩展，不占用通信带宽。当发生通信控制故障时，可通过相邻节点进行通信控制，降低通信故障导致照明控制问题的风险，提高了无线照明控制的可靠性。
图5是本发明一种照明系统的控制方法实施例一提供的流程图。
如图5所示，本实施例所述的一种照明系统的控制方法，包括：
S51：与照明系统中特定的主节点照明装置建立通信链接；
进一步的，所述与照明系统中特定的主节点照明装置建立通信链接，包括：
根据实际需求，查询目标区域对应的主节点照明装置的地址识别码；
对目标区域对应的主节点照明装置进行寻址，以尝试与该主节点照明装置建立通信链接；
其中，所述每个主节点照明装置都有各自唯一的地址识别码，所述地址识别码用于照明系统灯具的分区管理。
S52：向特定的主节点照明装置发送控制命令；
S53：所述特定的主节点照明装置将该控制命令分发给与其连接的若干个子节点照明装置，以使所述子节点照明装置根据所述控制命令进行照明。
本实施例所述的控制方法在实际执行时，当控制中心根据实际需求发送控制命令，查询主节点照明装置地址，匹配目标区域主节点地址建立通信后，向主节点发送控制命令，主节点接收控制命令，通过存储模块，解析后分发给相应的子节点照明装置，实现灯具控制。
本实施例所述的一种照明系统的控制方法通过对照明系统灯具分布式分组控制，增加了通信节点数量和覆盖范围，减少了集中无线路由的数量和通信数据量，简化了系统结构，有利于提高整个系统的控制响应速率。
图6是本发明一种照明系统的控制方法实施例二提供的流程图。
如图6所示，本实施例所述的一种照明系统的控制方法，包括：
S601：根据实际需求，控制中心查询目标区域对应的主节点照明装置的地址识别码；
S602：控制中心对目标区域对应的主节点照明装置进行寻址，以尝试与该主节点照明装置建立通信链接；
S603：判断控制中心与该主节点照明装置是否成功建立通信链接；
S604：当控制中心与该主节点照明装置成功建立通信链接后，向该主节点照明装置发送控制命令；并执行步骤S605-S606；
S605：所述主节点照明装置接收该控制命令；
S606：将该控制命令分发给与其连接的若干个子节点照明装置，以使所述子节点照明装置根据所述控制命令进行照明；
S607：当控制中心与该主节点照明装置建立通信链接失败后，尝试与该主节点照明装置相邻的主节点照明装置建立通信链接；
S608：判断控制中心与相邻的主节点照明装置是否成功建立通信链接；
S609：当控制中心与相邻的主节点照明装置成功建立通信链接后，将控制命令发送给所述相邻的主节点照明装置；并执行步骤S610-S611；
S610：通过所述相邻的主节点照明装置将控制命令传到子节点照明装置；
S611：再由所述子节点照明装置传到目标区域对应的相邻子节点照明装置上，以使该子节点照明装置根据所述控制命令进行照明；
S612：如果控制中心与相邻的主节点照明装置建立通信链接失败，则判断为通信故障，跳回步骤S602，重新执行以上流程。
本实施例所述的控制方法在实施例一的基础上，当主节点地址无法确认或控制中心链接不上主节点地址时，系统默认该主节点通信故障，自动链接该主节点的相邻主节点；当与相邻的主节点照明装置建立通信链接后，将控制命令通过相邻主节点传到与其连接的子节点，再通过该子节点传到与之相邻的目标区域对应的子节点照明装置，该控制过程绕开了故障的目标区域的主节点，实现了对目标区域子节点的控制。
需要说明的是，所述主节点照明装置与其对应的若干个所述子节点照明装置的通信方式不仅限于可见光通信方式，还可以是电磁波、声音、有线等方式。
本实施例所述的一种照明系统通过对照明系统灯具分布式分组控制，增加了通信节点数量和覆盖范围，减少了集中无线路由的数量和通信数据量，简化了系统结构，有利于提高整个系统的控制响应速率和可靠性。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种照明系统，其特征在于，包括：
控制中心、路由器、网关、若干个主节点照明装置和若干个子节点照明装置；
所述控制中心用于通过所述路由器和所述网关向所述主节点照明装置下发控制命令；每一个所述主节点照明装置与其对应的若干个所述子节点照明装置通信连接，所述主节点照明装置用于根据所述控制中心下发的控制命令控制自身照明，并将该控制命令分发给与其连接的若干个所述子节点照明装置，以使所述子节点照明装置根据所述控制命令进行照明；
其中，所述子节点照明装置的个数不少于所述主节点照明装置的个数。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述主节点照明装置包括：
第一光学模块、第一控制模块、无线收发模块和存储模块；
所述无线收发模块用于与所述网关通信，与所述控制中心建立链接；
所述第一光学模块用于将电信号转换为光信号，实现照明；
所述第一控制模块用于控制所述第一光学模块的光线明暗及频率；
所述存储模块用于存储所述控制中心下发的命令和/或所述子节点照明装置发送的通信数据。
3.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述主节点照明装置将控制命令传送给与其连接的若干个所述子节点照明装置，是通过可见光通信实现的；
所述子节点照明装置分布在与其对应的所述主节点照明装置的四周特定距离内。
4.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述子节点照明装置包括：
第二光学模块、第二控制模块和第一光敏传感器；
所述第一光敏传感器用于采集可见光信号，并将该可见光信号转换成电信号传送给所述第二控制模块；
所述第二控制模块用于根据所述第一光敏传感器传送的电信号控制所述第二光学模块的光线明暗及频率。
5.根据权利要求4所述的照明系统，其特征在于，所述主节点照明装置还包括：第二光敏传感器；
所述第二光敏传感器用于采集与所述主节点照明装置相对应的所述子节点照明装置发出的可见光信号，并将该可见光信号转换成电信号传送给所述第一控制模块，以实现所述主节点照明装置与所述子节点照明装置之间的可见光通信。
6.根据权利要求1至5任一项所述的照明系统，其特征在于，所述每一个所述主节点照明装置与其对应的若干个所述子节点照明装置通信连接，包括：
所述每一个所述主节点照明装置与其对应的若干个所述子节点照明装置通过光通信、电磁波、声音，和/或有线方式实现通信连接。
7.一种照明系统的控制方法，其特征在于，包括：
与照明系统中特定的主节点照明装置建立通信链接；
向特定的主节点照明装置发送控制命令；
所述特定的主节点照明装置将该控制命令分发给与其连接的若干个子节点照明装置，以使所述子节点照明装置根据所述控制命令进行照明。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述与照明系统中特定的主节点照明装置建立通信链接，包括：
根据实际需求，查询目标区域对应的主节点照明装置的地址识别码；
对目标区域对应的主节点照明装置进行寻址，以尝试与该主节点照明装置建立通信链接；
当与该主节点照明装置建立通信链接失败后，尝试与该主节点照明装置相邻的主节点照明装置建立通信链接；
其中，所述每个主节点照明装置都有各自唯一的地址识别码，所述地址识别码用于照明系统灯具的分区管理。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当与相邻的主节点照明装置建立通信链接后，还包括：
将控制命令发送给所述相邻的主节点照明装置；
通过所述相邻的主节点照明装置将控制命令传到子节点照明装置，再由所述子节点照明装置传到目标区域对应的相邻子节点照明装置上。
10.根据权利要求7至9任一项所述的控制方法，其特征在于，所述主节点照明装置与其对应的若干个所述子节点照明装置通过光通信、电磁波、声音，和/或有线方式进行通信。
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