CN201051760Y - Led数字化智能照明控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及LED数字化智能照明控制系统，包括灯具系统控制管理中心、通讯转换器、远程智能开关模块、灯具前端驱动器及传输介质，灯具系统控制管理中心通过通讯转换器将控制信号发送到可控制的区域内的远程智能开关模块，同时接收来自远程智能开关模块的各种状态报告信号，确定各智能操作终端的有关自动及手动工作状态、灯具开/关状态，由远程智能开关模块执行对区域内任意一个照明光源进行开启、关闭、分时降功率运行的控制和运行状态检测；远程智能开关模块控制前端驱动器上驱动电流的大小强弱和有无，从而对灯具实施状态调控。本实用新型在实现照明节能控制的同时，能保证照明效果的均匀性，广泛适用于公共场所和家庭的局部集中照明控制。

Description

LED数字化智能照明控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种智能照明控制系统，尤其涉及以大功率、高亮度发光二极管(LED)作为照明光源的数字化智能照明控制系统，属于半导体照明控制技术领域。

背景技术

照明设计一直是以亮度、显色性指数等物理量为标准进行设计和照明效果的评价。随着人们的物质与精神生活水平的提高，“智能家居”已逐渐成为流行趋势，并且成为一种生活品质的标准，相应地，照明环境不仅在数量指标方面应达到标准要求，更希望在一个舒适、灵活、个性化并富有艺术魅力的照明环境中工作和生活，因此在光环境设计过程中，必须综合考虑人的视觉特性、舒适感、建筑与照明艺术、节能等因素，从光文化高度，以人为本，把艺术和科学融为一体，最后求得高水平、高质量和高效能的照明效果。

灯光是营造气氛的高手，无论是两人世界的浪漫，还是集体派对的热闹，柔和、热烈、轻松、绚丽的感觉都可通过不同的灯光尽情展现，如果能通过数字化照明设备来随意调节房间内的灯光变化，更能配合用户的各种心情设置属于特定氛围的情感灯光，实现艺术化的灯光设计与智能化的科技完美结合是许多人的梦想。然而传统灯具的智能照明系统存在以下问题：(1)传统灯具的智能照明系统，为了实现不同场景的光效，需要安装大量的灯具系统，成本高，不能与建筑材料实现一体化，不能与家装实现有机的协调；(2)智能照明系统频繁地启动、关断，冲击电压对灯具的损害，大大缩短了传统灯具的使用寿命；(3)现有的智能照明系统，只能实现区域照明和定时开关功能，无法实现调光、调色、场景控制等功能。

随着半导体照明技术的飞速发展，未来半导体照明应用也势必从过去的追求发光效率，进入节能、环保、个性化、数字化、智能化、精致化的时代。半导体照明技术目前在特殊照明、城市夜景亮化工程、室内装饰照明及显示工程项目上的应用，已经给了人们全新的视觉享受；比如在色彩的表现能力、灯光的控制能力、环保节能等环节上比传统的霓虹灯、白炽灯、卤钨灯、荧光灯具有明显的优势。

数字化智能照明将取代普通照明成为照明行业的主流，数字化智能照明控制系统是一项非常值得研究的重要技术课题。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种LED数字化智能照明控制系统，实现集中和分散控制相结合，在照明节能控制的同时，能较好地保证照明效果的均匀性、延长灯具的使用寿命。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

LED数字化智能照明控制系统，由控制系统、通讯系统、控制软件、执行系统和LED灯具组成，其特征在于：包括灯具系统控制管理中心、通讯转换器、远程智能开关模块、灯具前端驱动器及传输介质，灯具系统控制管理中心通过通讯转换器将控制信号发送到可控制的区域内的远程智能开关模块，同时接收来自远程智能开关模块的各种状态报告信号，确定各智能操作终端的有关自动及手动工作状态、灯具开/关状态，由远程智能开关模块执行对区域内任意一个照明光源进行开启、关闭、分时降功率运行的控制和运行状态检测；由编程器接入预设的编程接口进行编程操作，远程智能开关模块控制灯具前端驱动器上驱动电流的大小强弱和有无，从而对灯具实施状态调控。

进一步地，上述的LED数字化智能照明控制系统，通讯介质采用一对双绞线，所有系统控制单元由双绞线连接组成控制网络，每个系统控制单元所发出的控制信号在整个控制网络里进行传送，各个系统控制单元接收到控制信息后，根据系统通讯协议的规定执行相应动作，从而实现智能网络控制。

更进一步地，上述的LED数字化智能照明控制系统，控制系统的网路上安装有电流检测器，监测控制器通道输出对负载网路的工作状况；控制系统的网络上还设置看门狗监测软件，监测记录所有灯的运行状态，使CPU程序有秩序地执行，控制有误时自动纠正恢复到正常工作状态。

更进一步地，上述的LED数字化智能照明控制系统，控制系统采用国际标准接口RS485或RS232或DMX512、与其它控制系统互连；采用TCP/IP协议和标准的COM。

本实用新型技术方案的实质性特点和进步主要体现在：

①良好的节能效果，智能照明控制系统借助各种不同的预设置方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能，节电效果十分明显，达30％以上；

②延长了光源的寿命，不仅可以节省大量资金，而且可大大减少更换灯具的工作量，降低照明系统的运行费用，管理维护简洁，前端驱动器智能调控装置能够实现灯具的软启动和恒流控制过程，光源使用寿命可延长2～4倍，照明运行维护成本减少30％～50％；

③改善了工作环境，LED数字化智能照明控制系统以调光控制面板代替传统的开关，可有效调节或控制各空间内的整体照度值，从而提高照度的均匀性；实现多种照明效果多种照明控制方式，可对灯光进行各种控制如：开关控制、调光控制、分散集中控制、远程控制、延时控制、定时控制、光线感测控制、红外线遥控、移动感测控制、与其他设备系统的联动控制等，控制方式方便、灵活、易于修改、易于操作、易于维护。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型的结构示意图。

图中各附图标记的含义见下表：

附图标记	含义	附图标记	含义	附图标记	含义
						1	灯具前端驱动器	2	计算机	3	通讯转换器
4	开关模块	5	智能探头	6	遥控器
						7	触摸屏	8	智能时钟	9	编程器面板
10	编程接口	11	LED

具体实施方式

如图1，LED数字化智能照明控制系统，由控制系统、通讯系统、控制软件、执行系统和LED灯具组成，包括灯具系统控制管理中心、通讯转换器3、远程智能开关模块4、灯具前端驱动器1、智能探头5、遥控器6、触摸屏7、智能时钟8、编程器面板9及传输介质，灯具系统控制管理中心通过通讯转换器3将控制信号发送到可控制的区域内的远程智能开关模块4，同时接收来自远程智能开关模块4的各种状态报告信号，确定各智能操作终端的有关自动及手动工作状态、灯具开/关状态，由远程智能开关模块4执行对区域内任意一个照明光源进行开启、关闭、分时降功率运行的控制和运行状态检测；由编程器接入预设的编程接口10进行编程操作，远程智能开关模块4控制灯具前端驱动器1上驱动电流的大小强弱和有无，从而对灯具实施状态调控。实现集中和分散控制相结合，分散式控制在控制器构造上高度模块化，布局上高度分散，控制器性能上高度自治化、智能化，并具有自我诊断和容错功能，信息通过一条简单的总线按标准协议进行高速传输。

系统控制管理中心采用集中控制和管理、分散执行的方式，配置中央监控中心和智能控制照明柜，中央监控中心有控制计算机2、主通信控制器等设备，用于对整个系统进行控制和管理工作，通过网络将控制命令与各智能控制柜的可编程控制器进行通信联络，同时接收来自智能控制柜内可编程控制器的有关自动及手动工作状态、灯具开/关状态等，并在异常情况下采取处理措施。

采用一对双绞线作为通讯介质，所有的系统控制单元由这对双绞线连接组成控制网络，每个系统控制单元所发出的控制信号在整个控制网络里进行传送，各个系统控制单元接收到控制信息后，则根据系统通讯协议的规定执行相应动作，从而实现智能网络控制。在采用控制总线的同时，也采用电源总线方式进行系统供电，以降低成本，由于采用双绞线作为通讯介质，具有抗干扰性能强、通讯效果好，通讯稳定性高等优点。为克服采用控制总线方式时由于某一设备发生故障而造成系统瘫痪的情况发生，本实用新型采用分散式集中控制系统，一个大系统由多个带智能的独立模块用总线方式连接起来，脱离大系统后，每个控制模块均能独立运行，进行故障隔离，对设备进行适当冗余配置，即使在使用中某一部件突然发生故障也能保证系统在降功能条件下继续运行。

LED数字化智能照明控制系统是一个完全的模块化分散式单一总线控制系统，总线网络采用RS485通信协议，数据传输率为9600波特，照明控制器模块化结构可分散安装在各控制现场临近配电间，总线速率达11520波特，每一单独网可控65535个区，每区可控65535条逻辑通道，网络结构灵活性很大，可以用于小到一间房间的照明控制，大到一个多建筑群的控制，通过智能网桥将许多子网络互相连接成一个大型的分散式控制网络，LED数字化智能照明控制系统的安装、修改、扩展比较简单方便。

确保整个控制系统能够可靠稳定运行、提高系统的可靠性：1)网络通信方面，为了监测网络上所有连接的控制器的通信状况，在网络上设置了看门狗监测软件，检查网上每个控制器在网上的通信是否正常，一旦发现某个控制器通信有异常时系统会自动处置。2)控制器通道输出对网路的监测，为监测控制器通道输出对负载网路的工作状况，在网路上安装电流检测器，通过监测软件监测记录所有灯的运行状态。3)控制器内部的监测，设置控制器具有容错自动恢复正常工作的措施，确保控制器能稳定可靠地进行自主化的控制，LED数字化智能照明控制系统的控制器CPU中设置看门狗监测控制器，使CPU程序有秩序地执行，一旦当控制有误时会自动纠正恢复到正常工作状态。

所有控制器内都有一个服务状态诊断指示灯，当正常状态时指示灯每秒闪烁一次，当检测网络一旦有“活动”时，指示灯闪烁次数加倍几秒钟，后又恢复到正常状态，以此观察网络的工作状态是否正常。

LED数字化智能照明控制系统是一个开放性控制系统，采用国际标准接口，如RS485、RS232、DMX512，可以与其它控制系统互连，采用TCP/IP协议和标准的DCOM，ActiveX调用命令为楼宇自动化系统BAS提供系统集成的手段。LED数字化智能照明控制系统网可通过RS232集成VCR、投影仪、灯光控制，AV设备互连提供控制软件。

LED数字化智能照明控制系统的设计按分散式模块化控制的要求，方便现场安装和控制，控制器有不同输出容量和不同输出回路的模块，在进行系统设备配置时可灵活地按实际负载情况选择合适的模块，从而降低系统的投资费用。系统投入运行后由于照明控制器的控制性能特点改善了照明灯的运行工作条件，从而延长了灯的使用寿命，减少换灯量，降低维护费用，另一方面通过对照明灯的工作状态科学的管理和控制可节省电能。

本系统可根据复杂多变的灯光需求为使用者提供丰富的操作方式，使用者可根据自己的喜好及产品情况选择一种或多种操作方式来对灯光进行控制，操作控制方式如下：

①轻触式弱电开关，根据需求可将开关任意设定所需控制对象，比如门厅的按钮可以用来关闭所有的灯光，当离开时，轻轻一按即可关闭所有灯光，既节能、安全，又非常方便；

②红外、无线遥控，在任一个房间，用红外手持遥控器控制所有联网灯具(无论灯具是否处在本房间内)的开关状态和调光状态，不需要进入房间后再开灯，在进入任一间居室前就可以用遥控器打开灯光，再也不用在黑暗中寻找灯的开关；

③电话远程控制，通过任何一部普通电话或手机实现对灯光或场景的远程控制，用户可以在电话机上的按键通过市内的公用电话网发出控制命令去控制在远程的照明控制系统灯的照明效果；

④计算机/互联网控制，通过本地计算机或者网络上的一台计算机，可以远程控制灯光状态；通过以太网实现与大楼自动控制系统BAS的互连，使大楼管理系统(BMS)中带有WEB的客户机，通过本地网将控制命令由BMS的服务器发送到服务器，实现对照明控制网的通信和对照明灯的控制；

⑤时间场景控制，通过日程管理模块，可以对灯光的定时开闭进行定义。例如，在每天早晨7:00，将卧室的灯光缓缓开启到一个合适亮度；深夜，自动关闭全部照明灯光；

⑥灵活的场景切换，通过计算机或者遥控器设计一种灯光场景，随后，就可以通过遥控器上的场景按键，方便地在各种场景间切换。可以根据需要控制任意的灯光开闭或亮度调节，甚至可改变其他电器设备的工作状态；

⑦良好的调光效果演示，采用微处理器，通过程序实现精确的光照变化控制，可设定亮度渐变速率，其变化速度可在1秒至数分钟范围内任意调节，提供丰富的现场光照变换效果；采用先进的过零触发技术，极大降低调光电路对电网的干扰；

⑧与其他系统的连接，有与其它设备进行互连的各种输入/输出接口，灯光系统可根据环境亮度自动调整工作状态；通过RS485总线与其它系统总线的互连接口RS232/DMX512，直接通过调光控制器连接的接口RS485，可方便地将灯光系统与其他的智能设备相连，响应其他节点发出的信号(例如在客厅打开电视时，客厅灯光自动变暗，其余灯光全部关闭等)；

LED数字化智能照明控制系统可以调光控制不同类型LED灯具(如室内照明灯具、室外照明灯具、工程照明灯具等)，具有软启动、调整主电源的占空比变化、抑制电磁干扰的功能，调光器有多种调光曲线供用户选用，调光器的效率可达85％以上。

此外，LED数字化智能照明控制系统控制软件有满足现场操作控制的各种控制界面：

1)现场操作的各类多功能按键面板，可实现每键一个固定功能、反复功能、每键一个固定的时序任务的独有操作面板；

2)可现场操作的LCD液晶显示触摸屏面板，可以在一块液晶屏上显示各种图形键或者平面布灯图，只要用手指触摸屏幕上的键就可以完成控制操作，屏幕图形可以通过编程达255个页面，LCD液晶显示触摸屏还带有365天的时钟控制，是一个功能强、操作直观方便的操作面板。利用LED发光特点，基于CIE的色坐标图，局部或全部使用R、G、B三种光色的LED通过电子控制系统进行坐标变换处理、或使用相同或不同光色的LED有规律地进行跳越式变化，从而营造一个色彩斑斓的动态照明氛围，这样一个照明效果是传统照明手段无法实现的。同时可结合个人计算机设计节目，依不同需求作更换，呈现出独一无二的风格与气氛；

3)LED数字化智能照明控制系统为本地网的终端用户设计一套可在一台PC机上控制任何“远程可控制”任务的控制软件包，可以通过十分容易使用的图形或菜单式的人机界面操作控制，及时响应照明控制系统中发生的任何“事件”信息，可对“事件”进行“调度”，可将照明控制系统中的照明回路所发生的活动数据记录在数据库中，还可形成各种报表。

本实用新型LED数字化智能照明控制系统，在实现照明节能控制的同时，能保证照明效果的均匀性、延长灯具的使用寿命。分散式系统结构新颖可靠，设计、安装、运行、维护、检修十分方便。广泛适用于公共场所如商场、艺术中心、娱乐设施和家庭的局部集中照明控制。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (4)

1.LED数字化智能照明控制系统，由控制系统、通讯系统、控制软件、执行系统和LED灯具组成，其特征在于：包括灯具系统控制管理中心、通讯转换器、远程智能开关模块、灯具前端驱动器及传输介质，灯具系统控制管理中心通过通讯转换器将控制信号发送到可控制的区域内的远程智能开关模块，同时接收来自远程智能开关模块的各种状态报告信号，确定各智能操作终端的有关自动及手动工作状态、灯具开/关状态，由远程智能开关模块执行对区域内任意一个照明光源进行开启、关闭、分时降功率运行的控制和运行状态检测；由编程器接入预设的编程接口进行编程操作，远程智能开关模块控制灯具前端驱动器上驱动电流的大小强弱和有无，从而对灯具实施状态调控。

2.根据权利要求1所述的LED数字化智能照明控制系统，其特征在于：通讯介质采用一对双绞线，所有系统控制单元由双绞线连接组成控制网络，每个系统控制单元所发出的控制信号在整个控制网络里进行传送，各个系统控制单元接收到控制信息后，根据系统通讯协议的规定执行相应动作，从而实现智能网络控制。

3.根据权利要求1所述的LED数字化智能照明控制系统，其特征在于：控制系统的网路上安装有电流检测器，监测控制器通道输出对负载网路的工作状况；控制系统的网络上还设置看门狗监测软件，监测记录所有灯的运行状态，使CPU程序有秩序地执行，控制有误时自动纠正恢复到正常工作状态。

4.根据权利要求1所述的LED数字化智能照明控制系统，其特征在于：控制系统采用国际标准接口RS485或RS232或DMX512、与其它控制系统互连；采用TCP/IP协议和标准的COM。

Images