CN117202431B - 一种基于物联网的led灯动态控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的LED灯动态控制系统，具体涉及照明控制技术领域，将照明区域分割为室内照明区域和室外照明区域执行不同照明控制方案，有利于实现针对性照明控制，基于实际照明需求进行照明自动调控，提高了照明控制的精准性和灵活度，照明亮度随着同一眩光值进行调控，在一定程度上保障了操作工人的用眼安全，设置了节能效果对比模块将传统照明模式下工厂每月能耗与智能照明模式下工厂每月能耗进行比较计算节能优化系数并将计算出来的节能优化系数与预设值进行比较，在节能优化系数不达标时输出智能照明方案设计不合格信息至照明控制中心进行方案调整直至节能优化系数达标，提高了照明质量。

Description

一种基于物联网的LED灯动态控制系统

技术领域

本发明涉及照明控制技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于物联网的LED灯动态控制系统。

背景技术

据大数据统计显示在大型工厂照明供电方面耗电量占比为全国总电量的17%以上，甚至在一些偏远地区，工厂照明耗电量是工厂所不能承担的，为了降低工厂的生产成本，扩大盈利占比，工厂智能照明系统的构建成为必然的道路。

现有的工厂智能照明系统将时控技术和感应技术相结合，设置在工厂指定时段内保持照明灯具在恒定照度下进行照明，在指定照明时间段内若超过预设时间段未感应到人工活跃痕迹则暂停照明，在指定照明时间段之外若感应到人工活跃痕迹则开启照明，在人工活跃痕迹消失后即刻关闭照明。

然而上述系统仍存在一些问题：实际工厂生产环境中自然光线会出现变化，在自然光线充分条件下和自然光线微弱条件下保持恒定照度容易出现能源浪费或者光线不足的问题，工厂生产运行中照明的针对性、精准性调控仍需要进一步加强。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于物联网的LED灯动态控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的LED灯动态控制系统，包括：

工厂照明区域分割模块：将工厂照明区域分割为室内照明区域和室外照明区域执行不同照明控制方案；

照明标准设置模块：分别对工厂室内照明区域和工厂室外照明区域设置最低光照亮度，同时对工厂室内区域的统一眩光值和室外区域照明间隔以及持续时间进行设置，将设置好的照明标准发送至照明需求判断模块和照明自动调控模块；

照明标准设置模块包括室内光照亮度标准设定单元、室内统一眩光值上限设置单元、室外光照亮度标准设定单元、室外照明灯具运行标准设定单元，以及照明标准设定信息输出单元，所述室内光照亮度标准设定单元基于工厂实际生产类型参考建筑照明设计标准确定工厂室内不同功能区域的光照亮度上、下限值，分别用g_amax和g_amin表示；所述室内统一眩光值上限设置单元基于所用照明灯具的排布信息和参数信息计算出光照亮度上下限值内统一眩光值的波动范围，并参考统一眩光值不同数值等级含义设定统一眩光值上限，用UGR_e进行表示；所述室外光照亮度标准设定单元基于实际需要设定工厂室外光照亮度下限值，用g_bmin表示；所述室外照明灯具运行标准设定单元基于工厂室外道路的通行流量和通行速度设定照明灯具的照明开启间隔时间T_k和照明持续时间T_c；所述照明标准设定信息输出单元将设置的室内区域和室外区域的光照亮度上下限值发送至照明需求判断模块，将设置的室内区域统一眩光值上限、室外区域照明灯具开启间隔时间以及室外区域照明持续时间发送至照明自动调控模块；

工厂数据采集模块：实时采集工厂的光照亮度数据、人员流动数据以及车辆通行数据，将采集的数据发送至照明需求判断模块；

照明需求判断模块：将采集到的数据与接收到的设定的照明标准进行比较判断是否需要照明，需要照明则发送信息至照明自动调控模块，不需要照明则不发送任何指令；

照明自动调控模块：接收到立即补光指令后对工厂室内区域和室外区域进行照明自动调控；

调控数据记录模块：记录照明调控结束后室内区域的光照亮度和实时统一眩光值、室外区域调控结束后的实际光照亮度、照明调控指令输出时间、照明调控结束时间发送至照明数据处理模块；

节能效果对比模块：将传统照明模式下工厂每月能耗与智能照明模式下工厂每月能耗进行比较计算节能优化系数；

调控数据处理模块：由调控数据分别计算平均照明调控匹配度和平均照明调控及时度发送至照明控制质量指数计算模块；

照明控制质量指数计算模块：基于节能优化系数、平均照明调控匹配度以及平均照明调控及时度计算照明控制质量指数；

数据库：用于储存系统中所有模块的数据。

优选的，工厂数据采集模块包括室内区域光照亮度采集单元、工厂室外区域光照亮度采集单元、室内区域人员流动感应单元、室外通行感应单元，以及数据输出单元，所述室内区域光照亮度采集单元利用光敏传感器实时采集工厂室内不同功能区域的光照亮度数据；所述工厂室外区域光照亮度采集单元利用光敏传感器实时采集工厂室外区域的光照亮度数据；所述室内区域人员流动感应单元通过红外感应设备获取工厂不同区域人员分布情况；所述室外通行感应单元通过红外感应设备获取工厂室外区域的人员和车辆通行信息；所述数据输出单元将采集到的数据发送至照明需求判断模块。

优选的，照明需求判断模块包括数据接收单元、第一条件判断单元、第二条件判断单元、照明需求判断整合单元，以及判断结果输出单元，所述数据接收单元用于接收采集到的工厂的光照亮度数据、人员流动数据以及车辆通行数据和设定的照明标准；所述第一条件判断单元将采集到的室内区域光照亮度和室外区域光照亮度分别与各自的光照亮度下限值进行比较，当室内区域光照亮度，时判断室内区域需要补光，当室内光照亮度/>时判断无需补光，当室内光照亮度/>时判断需要遮光，当室外区域光照亮度/>时判断室外区域需要补光，当室外光照亮度/>时判断无需补光；所述第二条件判断单元实时基于室内区域人员活动情况输出存在人员活动或者不存在人员活动判断结果，基于室外区域实时通行情况输出存在通行行为或者不存在通行行为判断结果；所述照明需求判断整合单元将第一条件判断单元和第二条件判断单元判断结果输出的时间点进行整合；所述判断结果输出单元在两个判断单元判断结果输出的时间点出现重合且判断结果为需要补光和存在人员活动或者存在通行行为时输出立即补光指令至照明自动调控模块，其余情况不输出任何指令。

优选的，节能效果对比模块包括传统照明月能耗数据获取单元、传统照明月运行成本统计单元、智能照明月能耗数据获取单元、智能照明月运行成本统计单元、节能优化系数计算单元、节能优化系数达标判断单元，以及数据输出单元，所述传统照明月能耗数据获取单元调取传统照明模式下每个月工厂运行能耗E_ai；所述传统照明月运行成本统计单元统计传统照明模式下每个月工厂运行成本W_ai；所述智能照明月能耗数据获取单元调取智能照明模式每月内工厂运行能耗进E_bi；所述智能照明月运行成本统计单元统计智能照明模式下每个月工厂运行成本W_bi；所述节能优化系数计算单元由传统照明月能耗E_ai、传统照明月运行成本W_ai、智能照明月能耗E_bi，以及智能照明月运行成本W_bi计算节能优化系数Y_a，具体计算公式为：，n₁为智能照明运行月数、n₂为传统照明运行月数；所述节能优化系数达标判断单元将计算出来的节能优化系数与预设值进行比较，节能优化系数大于或等于预设值则达标，节能优化系数小于预设值则不达标；所述数据输出单元在节能优化系数达标时输出计算所得节能优化系数至照明控制质量指数计算模块，在节能优化系数不达标时输出智能照明方案设计不合格信息至照明控制中心进行方案调整。

优选的，调控数据处理模块包括数据接收单元、室内区域照明调控匹配度计算单元、室外区域照明调控匹配度计算单元、平均照明调控匹配度计算单元、照明调控及时度计算单元、平均照明调控及时度计算单元，以及数据输出单元，调控数据具体处理过程如下：

数据接收单元：接收记录下的调控数据；

室内区域照明调控匹配度计算单元：由调控结束后的调节光照强度g_ca和光照强度原则值g_e计算光照强度调控匹配度α_g，具体计算公式为：，/>，由调控结束后的调节统一眩光值UGR_a和设定统一眩光值UGR_e计算统一眩光值调控适宜度α_UGR，具体计算公式为：/>，a₁为二次项系数、a₂为一次项系数、a_e为调整参数，计算室内区域照明调控匹配度α_sn，具体计算公式为：；

室外区域照明调控匹配度计算单元：由调节后的室外光照亮度g_cb和设定的工厂室外光照亮度下限值g_bmin计算室外区域照明调控匹配度α_sw，具体计算公式为：；

平均照明调控匹配度计算单元：将每个月室内区域照明匹配度汇总求平均室内区域照明调控匹配度α_sne，具体计算公式为：，将每个月室外区域照明调控匹配度汇总求平均室外区域照明调控匹配度α_swe，具体计算公式为：，基于平均室内区域照明调控匹配度α_sne和平均室外区域照明调控匹配度α_swe计算平均照明调控匹配度α_t，具体计算公式为：，x₁、x₂为经验指数，x₁>0、x₂>0，x₁≠x₂；

照明调控及时度计算单元：基于室内照明调控指令输出时间T_aa、照明调控结束时间T_ab计算室内区域照明调控及时度β_a，具体计算公式为：，c₁、c₂、c_a分别为二次项系数、比例系数、调整参数，c₁>0、c₂>0、c_a>0，基于室外照明调控指令输出时间T_ba、照明调控结束时间T_bb计算室外区域照明调控及时度β_b，具体计算公式为：，c₁、c₂、c_b分别为二次项系数、比例系数、调整参数，c₁>0、c₂>0、c_b>0；

平均照明调控及时度计算单元：将每个月室内区域照明调控及时度汇总求平均室内区域照明调控及时度β_ae，具体计算公式为：，将每个月室外区域照明调控及时度汇总求平均室外区域照明调控及时度β_be，具体计算公式为：/>，由平均室内区域照明调控及时度β_ae和平均室外区域照明调控及时度β_be计算平均照明调控及时度β_t，具体计算公式为：/>，y₁、y₂为经验指数，y₁>0、y₂>0；

数据输出单元：将计算出来的平均照明调控匹配度和平均照明调控及时度发送至照明控制质量指数计算模块。

优选的，照明控制质量指数计算模块基于节能优化系数Y_a、平均照明调控匹配度α_t以及平均照明调控及时度β_t计算照明控制质量指数Q_v的具体计算公式为：，j₁、j₂分别为经验指数和常数系数，j₁>0、j₂>0。

本发明的技术效果和优点：

1.本发明设置工厂照明区域分割模块将工厂照明区域分割为室内照明区域和室外照明区域执行不同照明控制方案，有利于实现针对性照明控制，本发明设置照明标准设置模块、工厂数据采集模块、照明需求判断模块、照明自动调控模块基于实际照明需求进行照明自动调控，提高了照明控制的精准性和灵活度，降低了实际能耗损失，照明亮度随着同一眩光值进行调控，在一定程度上保障了操作工人的用眼安全，提高了照明质量。

2.设置了节能效果对比模块将传统照明模式下工厂每月能耗与智能照明模式下工厂每月能耗进行比较计算节能优化系数，将计算出来的节能优化系数与预设值进行比较，节能优化系数大于或等于预设值则达标，节能优化系数小于预设值则不达标，在节能优化系数达标时输出计算所得节能优化系数至照明控制质量指数计算模块，在节能优化系数不达标时输出智能照明方案设计不合格信息至照明控制中心进行方案调整，能够实现智能照明方案的升级，有利于提高照明质量。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图。

图2为本发明的系统运行流程图。

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。

如图1所示本实施例中提供一种基于物联网的LED灯动态控制系统，包括工厂照明区域分割模块、照明标准设置模块、工厂数据采集模块、照明需求判断模块、照明自动调控模块、调控数据记录模块、节能效果对比模块、调控数据处理模块、照明控制质量指数计算模块以及数据库，所述工厂照明区域分割模块与照明标准设置模块连接，所述照明标准设置模块分别与照明需求判断模块、照明自动调控模块连接，所述工厂数据采集模块与照明需求判断模块、照明自动调控模块连接，所述照明需求判断模块、照明自动调控模块、调控数据记录模块顺序连接，所述调控数据记录模块与调控数据处理模块连接，所述节能效果对比模块、调控数据处理模块与照明控制质量指数计算模块连接，系统中所有模块均与数据库连接。

所述工厂照明区域分割模块将工厂照明区域分割为室内照明区域和室外照明区域执行不同照明控制方案。

所述照明标准设置模块分别对工厂室内照明区域和工厂室外照明区域设置最低光照亮度，同时对工厂室内区域的统一眩光值和室外区域照明间隔以及持续时间进行设置，将设置好的照明标准发送至照明需求判断模块和照明自动调控模块。

进一步，所述照明标准设置模块包括室内光照亮度标准设定单元、室内统一眩光值上限设置单元、室外光照亮度标准设定单元、室外照明灯具运行标准设定单元，以及照明标准设定信息输出单元，所述室内光照亮度标准设定单元基于工厂实际生产类型参考建筑照明设计标准确定工厂室内不同功能区域的光照亮度上、下限值，分别用g_amax和g_amin表示；所述室内统一眩光值上限设置单元基于所用照明灯具的排布信息和参数信息计算出光照亮度上下限值内统一眩光值的波动范围，并参考统一眩光值不同数值等级含义设定统一眩光值上限，用UGR_e进行表示；所述室外光照亮度标准设定单元基于实际需要设定工厂室外光照亮度下限值，用g_bmin表示；所述室外照明灯具运行标准设定单元基于工厂室外道路的通行流量和通行速度设定照明灯具的照明开启间隔时间T_k和照明持续时间T_c；所述照明标准设定信息输出单元将设置的室内区域和室外区域的光照亮度上下限值发送至照明需求判断模块，将设置的室内区域统一眩光值上限、室外区域照明灯具开启间隔时间以及室外区域照明持续时间发送至照明自动调控模块。

本实施例中具体需要说明的是，所用光照亮度单位均为lx，意为每平方米的流明数，所用时间参数单位均为s，秒，所用面积参数单位均为m²。

本实施例中具体需要说明的是，现提供一种工厂室内区域光照亮度标准设定方法，包括以下步骤：

A1、按照0.5lx、1lx、3lx、5lx、10lx、15lx、20lx、30lx、50lx、75lx、100lx、150lx、200lx、300lx、500lx、750lx、1000lx、1500lx、3000lx、5000lx对照度原则值进行分级；

A2、基于工厂的生产类型确定工厂室内不同功能区域对应的照度原则值g_e；

A3、基于照度原则值g_e和允许偏差确定照度设计值g_a，其满足约束条件：，/>，/>。

本实施例中具体需要说明的是，现提供一种室内不同功能区域的统一眩光值上限标准设定方法，包括以下步骤：

B1、获取工厂所用照明灯具的分布信息和每个灯具的发光部分面积s_a；

B2、计算0.005m²<s_a<1.5m²时的统一眩光值UGR，具体公式为：，其中L_b为背景亮度，单位为cd/m²，p_a为每个单独灯具的位置指数，L_α为灯具在观察者眼睛方向的亮度，单位为cd/m²，具体计算公式为：/>，I_α为灯具发光中心与观察者眼睛连线方向的灯具发光强度，单位为cd，A_p为灯具发光部分在观察者眼睛方向的表观面积，ω_a为每个灯具发光部分对观察者眼睛所形成的立体角，单位为sr，具体计算公式为：/>，r_a为灯具发光部分中心到观察者眼睛之间的距离，单位为m，计算s_a<0.005m²时的统一眩光值UGR，具体公式为：/>，此时L_b的具体计算公式为：/>，E_ai为观察者眼睛方向的间接照度，单位为cd/m²，I_α的具体计算公式为：/>，A_c*cosα为灯具在观察者眼睛方向的投影面积；

B3、保持其余条件不变，控制光照亮度在设定好的光照亮度允许波动区间内变换数值计算统一眩光值并将计算所得数据一一列出；

B4、引入统一眩光值等级标准，具体分为28、25、22、19、16、13、10七档，28为刚刚不可忍受值，25为不舒适感值，22为刚刚不舒适感值，19为感觉舒适与不舒适的界限值，16为刚刚可接受值，13为刚刚感到眩光值，10为无眩光感值，基于实际生产需要和设定光照亮度下统一眩光值的计算数据确定统一眩光值上限值UGR_e。

本实施例中具体需要说明的是，现提供一种室外照明灯具运行标准设定方法，包括以下步骤：

C1、利用摄像头采集工厂室外路段不同种类车辆的实时位置l_a和行人的实时位置l_b；

C2、按照时间顺序对相邻帧图像进行比较计算车辆实时移动速度v_ai，具体计算公式为：，j=i+1，l_aj、l_ai分别为目标车辆第j帧图像和第i帧图像实时位置，t_aj、t_ai分别为目标车辆第j帧图像和第i帧图像对应时间，按照时间顺序对相邻帧图像进行比较计算行人移动速度v_bi，具体计算公式为：/>，j=i+1，l_bj、l_bi分别为目标行人第j帧图像和第i帧图像实时位置，t_bj、t_bi分别为目标行人第j帧图像和第i帧图像对应时间；

C3、计算每一辆车的平均行驶速度v_ae，具体计算公式为：，其中v_amin、v_amax分别为车辆行驶时的实时移动速度最小值和实时移动速度最大值，将同种车的平均行驶速度汇总筛选出最大值记为v_aem，具体公式为：/>，计算行人的平均出行速度v_be，具体计算公式为：/>，将每个人的平均出行速度汇总筛选出最大值记为v_bem，具体公式为：/>；

C4、计算室外区域等时间段T_d内车辆通行流量h_a和行人通行流量h_b，具体计算公式如下：，/>，n_a为等时间段内车辆通行数量，n_b为等时间段内行人通行流量，计算等时间段内道路通行流量h_c，具体计算公式为：/>，采集多组相同时间段内道路通行流量计算等时间段内平均道路通行流量h_e，具体计算公式为：/>，h_ci为每一组时间段内道路通行流量，n为采集的时间段数量；

C5、基于工厂室外区域所用灯具的数量n_c、灯具分布总距离l_c以及车辆最大平均行驶速度v_aem或者行人最大平均出行速度v_bem计算照明开启间隔时间T_k，具体计算公式为：，其中Tka表示通行目标为车辆时的照明灯具间隔时间，Tkb表示通行目标为行人时的照明灯具间隔时间，灯具分布总距离lc为工厂室外通行路段中布置的相邻照明灯具之间距离之和；

C6、基于等时间段内道路通行流量和照明开启间隔时间确定不同时间段内照明持续时间Tc，具体计算公式为：，其中b₁、b₂分别为二次项系数和一次项系数，b_t为调整参数，T_e为时间调整参数。

本实施例中具体需要说明的是，所用速度参数单位均为m/s，所用距离参数单位均为m。

所述工厂数据采集模块实时采集工厂的光照亮度数据、人员流动数据以及车辆通行数据，将采集的数据发送至照明需求判断模块。

进一步，所述工厂数据采集模块包括室内区域光照亮度采集单元、工厂室外区域光照亮度采集单元、室内区域人员流动感应单元、室外通行感应单元，以及数据输出单元，所述室内区域光照亮度采集单元利用光敏传感器实时采集工厂室内不同功能区域的光照亮度数据；所述工厂室外区域光照亮度采集单元利用光敏传感器实时采集工厂室外区域的光照亮度数据；所述室内区域人员流动感应单元通过红外感应设备获取工厂不同区域人员分布情况；所述室外通行感应单元通过红外感应设备获取工厂室外区域的人员和车辆通行信息；所述数据输出单元将采集到的数据发送至照明需求判断模块。

所述照明需求判断模块将采集到的数据与接收到的设定的照明标准进行比较判断是否需要照明，需要则发送信息至照明自动调控模块，不需要则不发送任何指令。

进一步，所述照明需求判断模块包括数据接收单元、第一条件判断单元、第二条件判断单元、照明需求判断整合单元，以及判断结果输出单元，所述数据接收单元用于接收采集到的工厂的光照亮度数据、人员流动数据以及车辆通行数据和设定的照明标准；所述第一条件判断单元将采集到的室内区域光照亮度和室外区域光照亮度分别与各自的光照亮度下限值进行比较，当室内区域光照亮度，时判断室内区域需要补光，当室内光照亮度/>时判断无需补光，当室内光照亮度/>时判断需要遮光，当室外区域光照亮度/>时判断室外区域需要补光，当室外光照亮度/>时判断无需补光；所述第二条件判断单元实时基于室内区域人员活动情况输出存在人员活动或者不存在人员活动判断结果，基于室外区域实时通行情况输出存在通行行为或者不存在通行行为判断结果；所述照明需求判断整合单元将第一条件判断单元和第二条件判断单元判断结果输出的时间点进行整合；所述判断结果输出单元在两个判断单元判断结果输出的时间点出现重合且判断结果为需要补光和存在人员活动或者存在通行行为时输出立即补光指令至照明自动调控模块，其余情况不输出任何指令。

所述照明自动调控模块接收到立即补光指令后对工厂室内区域和室外区域进行照明自动调控。

本实施例中具体需要说明的是，现提供一种照明自动调控方法，包括以下步骤：

D1、基于室内区域当前光照亮度与光照亮度设定下限值之间的差值调节光照亮度；

D2、基于实时光照亮度计算实时统一眩光值，当实时统一眩光值大于设定统一眩光值上限值时降低光照亮度，当实时统一眩光值等于设定统一眩光值上限值时停止调节光照亮度；

D3、基于室外区域当前光照亮度与光照亮度设定下限值之间的差值调节光照亮度直至光照亮度达标；

D4、对通行目标进行信息识别，确认理论照明开启间隔时间和理论照明持续时间，在检测到通行目标处于静止状态时，仅开启距离通行目标最近的照明灯具，在照明持续时间内若通行目标运动状态不变则不再开启照明，检测到通行目标处于运动状态时，则按照理论照明开启间隔时间和理论照明持续时间进行照明，将理论上每一个照明灯具的开启时间、关闭时间进行整合，按照照明灯具开启时间顺序进行照明，若在照明持续时间段内出现多个通行目标持续时间重叠的情况则延长照明持续时间。

本实施例中具体需要说明的是，为了便于理解室外区域照明灯具在出现多个通行目标时的调控原理，现提供一组数据进行说明，现有E1、E2、E3三种车型的目标通行车辆、行人F1、F2以及照明灯具G1、G2、G3、G4，E1对应的不同照明灯具理论开启时间为20:00、20:05、20:10、20:15，对应照明灯具持续时间为6min，E2对应的不同照明灯具理论开启时间为19:18、19:22、19:26、19:30，对应照明灯具持续时间为5min，E3对应的不同照明灯具理论开启时间为20:18、20:21、20:24、20:27，对应照明灯具持续时间为4min，F1对应的不同照明灯具理论开启时间为19:58、20:12、20:26、20:40，对应照明灯具持续时间为15min，F2对应的不同照明灯具理论开启时间为20:05、20:19、20:33、20:47，对应照明灯具持续时间为15min，E2与其他通行目标无一重合时间点，可直接按照理论照明数据执行照明任务，E1、E3、F1、F2有重叠时间点，则调控后G1的理论开启时间为19:58，G2的理论开启时间为20:05和20:12，G3的理论开启时间为20:10和20:24，G4的理论开启时间为20:15、20:27以及20:40，调控后G1的理论关闭时间为20:22，G2的理论关闭时间为20:11和20:34，G3的理论关闭时间为20:16和20:48，G4的理论关闭时间为20:21、20:31以及21:02，调控后的G1持续时间为24min，G2持续时间为6min和22min，G3持续时间为6min和24min，G4持续时间为6min、4min以及22min。

所述调控数据记录模块记录照明调控结束后室内区域的光照亮度和实时统一眩光值、室外区域调控结束后的实际光照亮度、照明调控指令输出时间、照明调控结束时间发送至照明数据处理模块。

所述节能效果对比模块将传统照明模式下工厂每月能耗和运行成本与智能照明模式下工厂每月能耗和运行成本进行比较计算节能优化系数。

进一步，所述节能效果对比模块包括传统照明月能耗数据获取单元、传统照明月运行成本统计单元、智能照明月能耗数据获取单元、智能照明月运行成本统计单元、节能优化系数计算单元、节能优化系数达标判断单元，以及数据输出单元，所述传统照明月能耗数据获取单元调取传统照明模式下每个月工厂运行能耗E_ai；所述传统照明月运行成本统计单元统计传统照明模式下每个月工厂运行成本W_ai；所述智能照明月能耗数据获取单元调取智能照明模式每月内工厂运行能耗进E_bi；所述智能照明月运行成本统计单元统计智能照明模式下每个月工厂运行成本W_bi；所述节能优化系数计算单元由传统照明月能耗E_ai、传统照明月运行成本W_ai、智能照明月能耗E_bi，以及智能照明月运行成本W_bi计算节能优化系数Y_a，具体计算公式为：，n₁为智能照明运行月数、n₂为传统照明运行月数；所述节能优化系数达标判断单元将计算出来的节能优化系数与预设值进行比较，节能优化系数大于或等于预设值则达标，节能优化系数小于预设值则不达标；所述数据输出单元在节能优化系数达标时输出计算所得节能优化系数至照明控制质量指数计算模块，在节能优化系数不达标时输出智能照明方案设计不合格信息至照明控制中心进行方案调整。

本实施例中具体需要说明的是，能耗单位为kwh。

所述调控数据处理模块由调控数据分别计算平均照明调控匹配度和平均照明调控及时度发送至照明控制质量指数计算模块。

进一步，所述调控数据处理模块包括数据接收单元、室内区域照明调控匹配度计算单元、室外区域照明调控匹配度计算单元、平均照明调控匹配度计算单元、照明调控及时度计算单元、平均照明调控及时度计算单元，以及数据输出单元，调控数据具体处理过程如下：

数据接收单元：接收记录下的调控数据；

室内区域照明调控匹配度计算单元：由调控结束后的调节光照强度g_ca和光照强度原则值g_e计算光照强度调控匹配度α_g，具体计算公式为：，/>，由调控结束后的调节统一眩光值UGR_a和设定统一眩光值UGR_e计算统一眩光值调控适宜度α_UGR，具体计算公式为：/>，a₁为二次项系数、a₂为一次项系数、a_e为调整参数，其中a₁>0、a₂>0、a_e>0，计算室内区域照明调控匹配度α_sn，具体计算公式为：/>；

本实施例中的a₁、a₂、a_e具体可取值为1、2、3。

室外区域照明调控匹配度计算单元：由调节后的室外光照亮度g_cb和设定的工厂室外光照亮度下限值g_bmin计算室外区域照明调控匹配度α_sw，具体计算公式为：；

平均照明调控匹配度计算单元：将每个月室内区域照明匹配度汇总求平均室内区域照明调控匹配度α_sne，具体计算公式为：，将每个月室外区域照明调控匹配度汇总求平均室外区域照明调控匹配度α_swe，具体计算公式为：，基于平均室内区域照明调控匹配度α_sne和平均室外区域照明调控匹配度α_swe计算平均照明调控匹配度α_t，具体计算公式为：，x₁、x₂为经验指数，x₁>0、x₂>0，x₁≠x₂；

本实施例中的x₁、x₂具体可取值为2、4。

照明调控及时度计算单元：基于室内照明调控指令输出时间T_aa、照明调控结束时间T_ab计算室内区域照明调控及时度β_a，具体计算公式为：，c₁、c₂、c_a分别为二次项系数、比例系数、调整参数，c₁>0、c₂>0、c_a>0，基于室外照明调控指令输出时间T_ba、照明调控结束时间T_bb计算室外区域照明调控及时度β_b，具体计算公式为：，c₁、c₂、c_b分别为二次项系数、比例系数、调整参数，c₁>0、c₂>0、c_b>0；

本实施例中c₁、c₂、c_a具体可取值为2、3、5，c₁、c₂、c_b具体可取值为5、5、7。

平均照明调控及时度计算单元：将每个月室内区域照明调控及时度汇总求平均室内区域照明调控及时度β_ae，具体计算公式为：，将每个月室外区域照明调控及时度汇总求平均室外区域照明调控及时度β_be，具体计算公式为：/>，由平均室内区域照明调控及时度β_ae和平均室外区域照明调控及时度β_be计算平均照明调控及时度β_t，具体计算公式为：/>，y₁、y₂为经验指数，y₁>0、y₂>0；

本实施例中y₁、y₂具体可取值为1、5。

数据输出单元：将计算出来的平均照明调控匹配度和平均照明调控及时度发送至照明控制质量指数计算模块。

所述照明控制质量指数计算模块基于节能优化系数、平均照明调控匹配度以及平均照明调控及时度计算照明控制质量指数。

进一步，所述照明控制质量指数计算模块基于节能优化系数Y_a、平均照明调控匹配度α_t以及平均照明调控及时度β_t计算照明控制质量指数Q_v的具体计算公式为：，j₁、j₂分别为经验指数和常数系数，j₁>0、j₂>0；本实施例中j₁、j₂具体可取值为2、9。

所述数据库用于储存系统中所有模块的数据。

本实施例中具体需要说明的是，所用的调整参数、预设值、经验指数、常数系数、二次项系数均基于实际需要进行选取，本实施例中仅提供一种具体取值限制。

如图2所示本实施例提供一种基于物联网的LED灯动态控制系统的运行流程，包括以下步骤：

S1：将工厂照明区域分割为室内照明区域和室外照明区域执行不同照明控制方案；

S2：分别对工厂室内照明区域和工厂室外照明区域设置最低光照亮度，同时对工厂室内区域的统一眩光值和室外区域照明间隔以及持续时间进行设置；

S3：实时采集工厂的光照亮度数据、人员流动数据以及车辆通行数据；

S4：将采集到的数据与接收到的设定的照明标准进行比较判断是否需要照明；

S5：接收到立即补光指令后对工厂室内区域和室外区域进行照明自动调控；

S6：记录照明调控结束后室内区域的光照亮度和实时统一眩光值、室外区域调控结束后的实际光照亮度、照明调控指令输出时间、照明调控结束时间；

S7：由调控数据分别计算平均照明调控匹配度和平均照明调控及时度；

S8：将传统照明模式下工厂每月能耗与智能照明模式下工厂每月能耗进行比较计算节能优化系数，将计算出来的节能优化系数与预设值进行比较判断是否达标，达标则输出节能优化系数，不达标时输出智能照明方案设计不合格信息至照明控制中心进行方案调整；

S9：基于节能优化系数、平均照明调控匹配度以及平均照明调控及时度计算照明控制质量指数。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于物联网的LED灯动态控制系统，其特征在于：包括：

工厂照明区域分割模块：将工厂照明区域分割为室内照明区域和室外照明区域执行不同照明控制方案；

照明标准设置模块：分别对工厂室内照明区域和工厂室外照明区域设置最低光照亮度，同时对工厂室内区域的统一眩光值和室外区域照明间隔以及持续时间进行设置，将设置好的照明标准发送至照明需求判断模块和照明自动调控模块；

所述照明标准设置模块包括室内光照亮度标准设定单元、室内统一眩光值上限设置单元、室外光照亮度标准设定单元、室外照明灯具运行标准设定单元，以及照明标准设定信息输出单元，所述室内光照亮度标准设定单元基于工厂实际生产类型参考建筑照明设计标准确定工厂室内不同功能区域的光照亮度上、下限值，分别用g_amax和g_amin表示；所述室内统一眩光值上限设置单元基于所用照明灯具的排布信息和参数信息计算出光照亮度上下限值内统一眩光值的波动范围，并参考统一眩光值不同数值等级含义设定统一眩光值上限，用UGR_e进行表示；所述室外光照亮度标准设定单元基于实际需要设定工厂室外光照亮度下限值，用g_bmin表示；所述室外照明灯具运行标准设定单元基于工厂室外道路的通行流量和通行速度设定照明灯具的照明开启间隔时间T_k和照明持续时间T_c；所述照明标准设定信息输出单元将设置的室内区域和室外区域的光照亮度上下限值发送至照明需求判断模块，将设置的室内区域统一眩光值上限、室外区域照明灯具开启间隔时间以及室外区域照明持续时间发送至照明自动调控模块；

工厂数据采集模块：实时采集工厂的光照亮度数据、人员流动数据以及车辆通行数据，将采集的数据发送至照明需求判断模块；

照明需求判断模块：将采集到的数据与接收到的设定的照明标准进行比较判断是否需要照明，需要照明则发送信息至照明自动调控模块，不需要照明则不发送任何指令；

所述照明需求判断模块包括数据接收单元、第一条件判断单元、第二条件判断单元、照明需求判断整合单元，以及判断结果输出单元，所述数据接收单元用于接收采集到的工厂的光照亮度数据、人员流动数据以及车辆通行数据和设定的照明标准；所述第一条件判断单元将采集到的室内区域光照亮度和室外区域光照亮度分别与各自的光照亮度下限值进行比较，当室内区域光照亮度时判断室内区域需要补光，当室内光照亮度时判断无需补光，当室内光照亮度/>时判断需要遮光，当室外区域光照亮度/>时判断室外区域需要补光，当室外光照亮度/>时判断无需补光；所述第二条件判断单元实时基于室内区域人员活动情况输出存在人员活动或者不存在人员活动判断结果，基于室外区域实时通行情况输出存在通行行为或者不存在通行行为判断结果；所述照明需求判断整合单元将第一条件判断单元和第二条件判断单元判断结果输出的时间点进行整合；所述判断结果输出单元在两个判断单元判断结果输出的时间点出现重合且判断结果为需要补光和存在人员活动或者存在通行行为时输出立即补光指令至照明自动调控模块，其余情况不输出任何指令；

照明自动调控模块：接收到立即补光指令后对工厂室内区域和室外区域进行照明自动调控；

调控数据记录模块：记录照明调控结束后室内区域的光照亮度和实时统一眩光值、室外区域调控结束后的实际光照亮度、照明调控指令输出时间、照明调控结束时间发送至照明数据处理模块；

节能效果对比模块：将传统照明模式下工厂每月能耗与智能照明模式下工厂每月能耗进行比较计算节能优化系数；

所述节能效果对比模块包括传统照明月能耗数据获取单元、传统照明月运行成本统计单元、智能照明月能耗数据获取单元、智能照明月运行成本统计单元、节能优化系数计算单元、节能优化系数达标判断单元，以及数据输出单元，所述传统照明月能耗数据获取单元调取传统照明模式下每个月工厂运行能耗E_ai；所述传统照明月运行成本统计单元统计传统照明模式下每个月工厂运行成本W_ai；所述智能照明月能耗数据获取单元调取智能照明模式每月内工厂运行能耗进E_bi；所述智能照明月运行成本统计单元统计智能照明模式下每个月工厂运行成本W_bi；所述节能优化系数计算单元由传统照明月能耗E_ai、传统照明月运行成本W_ai、智能照明月能耗E_bi，以及智能照明月运行成本W_bi计算节能优化系数Y_a，具体计算公式为：，n₁为智能照明运行月数、n₂为传统照明运行月数；所述节能优化系数达标判断单元将计算出来的节能优化系数与预设值进行比较，节能优化系数大于或等于预设值则达标，节能优化系数小于预设值则不达标；所述数据输出单元在节能优化系数达标时输出计算所得节能优化系数至照明控制质量指数计算模块，在节能优化系数不达标时输出智能照明方案设计不合格信息至照明控制中心进行方案调整；

调控数据处理模块：由调控数据分别计算平均照明调控匹配度和平均照明调控及时度发送至照明控制质量指数计算模块；

所述调控数据处理模块包括数据接收单元、室内区域照明调控匹配度计算单元、室外区域照明调控匹配度计算单元、平均照明调控匹配度计算单元、照明调控及时度计算单元、平均照明调控及时度计算单元，以及数据输出单元，调控数据具体处理过程如下：

数据接收单元：接收记录下的调控数据；

室内区域照明调控匹配度计算单元：由调控结束后的调节光照强度g_ca和光照强度原则值g_e计算光照强度调控匹配度α_g，具体计算公式为：，/>，由调控结束后的调节统一眩光值UGR_a和设定统一眩光值UGR_e计算统一眩光值调控适宜度α_UGR，具体计算公式为：/>，a₁为二次项系数、a₂为一次项系数、a_e为调整参数，其中a₁>0、a₂>0、a_e>0，计算室内区域照明调控匹配度α_sn，具体计算公式为：/>；

室外区域照明调控匹配度计算单元：由调节后的室外光照亮度g_cb和设定的工厂室外光照亮度下限值g_bmin计算室外区域照明调控匹配度α_sw，具体计算公式为：；

平均照明调控匹配度计算单元：将每个月室内区域照明匹配度汇总求平均室内区域照明调控匹配度α_sne，具体计算公式为：，将每个月室外区域照明调控匹配度汇总求平均室外区域照明调控匹配度α_swe，具体计算公式为：，基于平均室内区域照明调控匹配度α_sne和平均室外区域照明调控匹配度α_swe计算平均照明调控匹配度α_t，具体计算公式为：/>，x₁、x₂为经验指数，x₁>0、x₂>0，x₁≠x₂；

照明调控及时度计算单元：基于室内照明调控指令输出时间T_aa、照明调控结束时间T_ab计算室内区域照明调控及时度β_a，具体计算公式为：，c₁、c₂、c_a分别为二次项系数、比例系数、调整参数，c₁>0、c₂>0、c_a>0，基于室外照明调控指令输出时间T_ba、照明调控结束时间T_bb计算室外区域照明调控及时度β_b，具体计算公式为：，c₁、c₂、c_b分别为二次项系数、比例系数、调整参数，c₁>0、c₂>0、c_b>0；

平均照明调控及时度计算单元：将每个月室内区域照明调控及时度汇总求平均室内区域照明调控及时度β_ae，具体计算公式为：，将每个月室外区域照明调控及时度汇总求平均室外区域照明调控及时度β_be，具体计算公式为：/>，由平均室内区域照明调控及时度β_ae和平均室外区域照明调控及时度β_be计算平均照明调控及时度β_t，具体计算公式为：/>，y₁、y₂为经验指数，y₁>0、y₂>0；

数据输出单元：将计算出来的平均照明调控匹配度和平均照明调控及时度发送至照明控制质量指数计算模块；

照明控制质量指数计算模块：基于节能优化系数、平均照明调控匹配度以及平均照明调控及时度计算照明控制质量指数；

所述照明控制质量指数计算模块基于节能优化系数Y_a、平均照明调控匹配度α_t以及平均照明调控及时度β_t计算照明控制质量指数Q_v的具体计算公式为：，j₁、j₂分别为经验指数和常数系数，j₁>0、j₂>0。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的LED灯动态控制系统，其特征在于：所述工厂数据采集模块包括室内区域光照亮度采集单元、工厂室外区域光照亮度采集单元、室内区域人员流动感应单元、室外通行感应单元，以及数据输出单元，所述室内区域光照亮度采集单元利用光敏传感器实时采集工厂室内不同功能区域的光照亮度数据；所述工厂室外区域光照亮度采集单元利用光敏传感器实时采集工厂室外区域的光照亮度数据；所述室内区域人员流动感应单元通过红外感应设备获取工厂不同区域人员分布情况；所述室外通行感应单元通过红外感应设备获取工厂室外区域的人员和车辆通行信息；所述数据输出单元将采集到的数据发送至照明需求判断模块。