CN204731626U - 一种室内照明装置的智能控制及环境监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种室内照明装置的智能控制及环境监测系统，其特征包括：n个节点单元和服务器终端，所述n个节点单元设置在室内m个照明装置附近，并在m个照明装置上分别配备m个继电器；第i个节点单元包括：第i个传感器模块、第i个ZigBee模块和第i个节点电路保护模块；服务器终端包括：控制器、ZigBee传输模块、报警装置、显示模块和终端电路保护模块。本实用新型能实时监测室内环境并智能控制室内照明，达到节能降耗并提高家居智能化、人性化的目的，从而为室内场所提供一个节能环保、健康安全的照明和学习生活环境。

Description

一种室内照明装置的智能控制及环境监测系统

技术领域

本实用新型涉及智能家居领域，具体地说是一种室内照明装置的智能控制及环境监测系统。

背景技术

目前，随着社会的迅速发展，人们的生活幸福指数越来越高，但是能源问题和环境问题一直是人类社会面临的重大问题之一，特别是工业蓬勃发展时期，能源和环境问题就显得格外重要。

据最近发布的《2014美国能源展望》显示居民能源消耗将以每年0.2％的幅度增加，而在众多的能源消耗中，电能消耗在我们日常生活中随处可见，并且与我们的日常生活息息相关。我们在追求人性化、智能化家居生活的同时，更渴望能有一个节能环保、健康安全的智能家居环境。

尤其是对于像大学教室、图书馆等一些较大型室内场所，常常存在无人的时间段内也开启大量照明设备而导致能源浪费的情况发生，因此迫切需要一种具有节能降耗的室内环境控制方案。

发明内容

本实用新型为克服现有技术存在的不足之处，提出一种室内照明装置的智能控制及环境监测系统，以期能实时监测室内环境并智能控制照明，达到节能降耗并提高家居智能化、人性化的目的，从而为室内场所提供一个节能环保、健康安全的照明和学习生活环境。

本实用新型为解决技术问题所采用的技术方案为：

本实用新型一种室内照明装置的智能控制及环境监测系统的特点包括：n个节点单元和服务器终端，所述n个节点单元设置在所述室内m个照明装置附近，并在所述m个照明装置上分别配备m个继电器，从而将所述室内环境划分为n个控制区域；

第i个节点单元包括：第i个传感器模块和第i个ZigBee模块；所述服务器终端包括：控制器、ZigBee传输模块、报警装置和显示模块；1≤i≤n；

所述第i个节点单元的第i个ZigBee模块控制所述第i个传感器模块采集第i个控制区域内的第i个环境参数及人体信号并通过第i个ZigBee模块自身的天线传输给所述服务器的ZigBee传输模块；同时所述第i个ZigBee模块对所采集的第i个控制区域内的光强度及人体信号进行分析处理并把处理结果发送到第i个控制区域内的各继电器上，从而通过第i个控制区域内的继电器控制相应室内照明装置的启闭；

所述服务器终端的ZigBee传输模块接收所述第i个环境参数及人体信号并传递给所述控制器，所述控制器将所接收的第i个环境参数及人体信号传递给所述显示模块用于实时显示。

本实用新型所述的室内照明装置的智能控制及环境监测系统的特点也在于，

所述第i个传感器模块包括：第i个光强度传感器、第i个热释电传感器和第i个烟雾传感器，所述第i个光强度传感器用于采集所述第i个控制区域内的光强；所述第i个热释电传感器用于采集所述第i个控制区域内是否有人停留，若光强低于所设定的阈值且有人停留，则所述第i个控制区域内的继电器控制相应室内照明装置开启，否则所述第i个控制区域内的继电器控制相应室内照明装置关闭；所述第i个烟雾传感器用于采集所述第i个控制区域内的烟雾浓度信息，若采集到的烟雾浓度值大于所设定的浓度阈值，则所述控制器启动所述报警装置进行提示。

所述第i个传感器模块还包括：第i个温湿度传感器、第i个气体传感器组，用于采集室内环境参数并提供给所述服务器终端用于实时显示。

所述n个节点单元中分别还包括相应的节点电路保护模块；所述服务器终端中还包括终端电路保护模块；所述节点电路保护模块和终端电路保护模块分别用于过流保护。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型将室内智能照明和室内环境监测相结合，通过划分室内不同的监控区域来实施多点全时监控，形成一个完整的室内智能照明和室内环境实时监测系统。通过传感器模块完成对室内各区域人体信号和环境的实时监测，并根据各ZigBee模块接收到的来自光强度传感器采集的光强度和热释电传感器采集的人体信号相结合来控制该区域照明装置，在不需要照明的光线强度下，自动关闭该区域内的灯光；同时把各传感器采集到的信号发送到服务器终端用于实时显示，并且当室内的烟雾传感器监测到的烟雾浓度大于某一阈值时启动报警装置。通过ZigBee无线模块组建成局域网，保持数据传输的畅通和随时更新，建立了一个节能环保、健康安全的室内环境，进而使得人们可以根据所显示的区域环境选择一个适合自己的区域，以达到智能化、人性化的效果。

2、本实用新型通过热释电传感器、光强度传感器、烟雾传感器或其它例如温湿度传感器等传感器获取相关环境参数及人体信号提供给各ZigBee模块进行处理，从而能够根据室内的不同区域的光强度情况和有无人员情况来开启或关闭相应的照明装置，提高了各ZigBee模块控制各照明装置的准确性和室内环境参数采集的全面性，为后期研究环境舒适度提供了可靠的参考依据。

3、本实用新型通过烟雾传感器监测室内各区域的烟雾浓度信息并实时显示，可以准确了解室内烟雾的产生区域，使室内的火灾安全问题得到了保障，人们可以及时地发现火灾并制止特大火灾事故的发生。

4、本实用新型操作简单，工作稳定，不仅可以自动化启闭照明装置，还可以在需要全部以及部分开启或关闭室内照明装置时，采用人工干预的方式通过控制器强行开启或关闭室内照明装置，灵活性高。

附图说明

图1为本实用新型系统组成框图。

具体实施方式

本实施例中，如图1所示，一种室内照明装置的智能控制及环境监测系统包括：n个节点单元和服务器终端，n个节点单元设置在室内m个照明装置附近，并在m个照明装置上分别配备m个继电器，从而将室内环境划分为n个控制区域。具体实施中，针对一个大学教室，假设有30盏灯，可以分别在每3盏灯旁边放置1个节点控制单元，并在每一盏灯上配置1个继电器,从而将室内环境划分为10个控制区域。

第i个节点单元包括：第i个传感器模块、第i个ZigBee模块和节点电路保护模块。具体实施中，可以选择市场上常见的cc2530型号的ZigBee模块，由于已经设定好了在每3盏灯旁边放置1个节点控制单元，所以在第i个节点单元上的ZigBee模块应该分别控制第j个、第j+1个、第j+2个继电器，与此同时，这三个继电器分别与第j个、第j+1个、第j+2个灯具形成通路；1≤i≤n，1≤j≤m。服务器终端包括：控制器、ZigBee传输模块、报警装置、显示模块和终端电路保护模块。控制器可选用ARM(嵌入式RISC处理器)、FPGA(现场可编程门阵列)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)、DSP(数字信号处理器)中的一种，在本实例中，采用的控制器为市场主流的ARM9系列S3C2440控制器，显示模块采用的是可触摸的显示屏。

第i个节点单元的第i个ZigBee模块控制第i个传感器模块采集第i个控制区域内的第i个环境参数及人体信号并通过第i个ZigBee模块自身的天线传输给服务器的ZigBee传输模块；同时所述第i个ZigBee模块对所采集的第i个控制区域内的光强度及人体信号进行分析处理并把处理结果发送到第i个控制区域内的各继电器上，从而通过第i个控制区域内的继电器控制相应室内照明装置的启闭，节点电路保护模块用于过流保护。例如第1个节点单元上的ZigBee模块分别与传感器模块和节点电路保护模块相连，传感器模块采集第1个控制区域的环境参数及人体信号并通过ZigBee模块自身的天线传输给服务器的ZigBee传输模块，与此同时，该ZigBee模块对所采集的的人体信号和光强度信号进行处理并把处理的结果送到第1个控制区域内的各继电器上，从而去控制室内照明装置的启闭，节点电路保护模块保证了节点电路的用电安全。

具体实施中，第i个传感器模块包括：第i个光强度传感器、第i个热释电传感器、第i个烟雾传感器；还包括第i个温湿度传感器和第i个气体传感器组。光强度传感器采用低功耗高精度光强度传感器、热释电传感器采用低功耗热释电传感器、温湿度传感器采用低功耗高精度温湿度传感器、烟雾传感器采用低功耗高精度烟雾度传感器、气体传感器采用低功耗高精度气体传感器。气体传感器组可以包括甲醛传感器、甲烷传感器、二氧化硫传感器等用于采集室内其它环境参数并提供给服务器终端用于实时显示。如图1所示，本实施例中的传感器模块采用热释电传感器、光强度传感器、温湿度传感器、烟雾传感器四种传感器。

第i个热释电传感器用于采集第i个控制区域内是否有人停留，若检测到有人员出现在第i个区域，则将人体信号发送到第i个ZigBee模块，延时检测，持续几秒钟，以判断该人员是否留在此区域，判断过程中如果人员离开则说明该人员只是路过此区域，此种情况不会考虑开启照明装置；若延时判断过程中此人员依旧被检测到，则说明该人员已经留在此位置，同样，当人员离去时也进行此类判断。第i个光强度传感器用于采集第i个控制区域内的光强，若光强低于所设定的阈值(例如，设定光强的阈值为150lx)且有人停留，则第i个控制区域内的继电器控制相应室内照明装置开启。若第i个热释电传感器依然采集到第i个控制区域内的人始终没有离开或有其他人来到此区域，即始终能监测到人体信号，则照明装置保持开启状态，否则第i个控制区域内的继电器控制相应室内照明装置关闭。

第i个烟雾传感器用于采集所述第i个控制区域内的烟雾浓度信息，若采集到的烟雾浓度值大于所设定的阈值(例如，设定烟雾浓度阈值为10个百分点)，则控制器启动报警装置。在本实施例中，各ZigBee模块通过烟雾传感器采集到的烟雾浓度信息通过自身的ZigBee天线发送服务器终端上的无线传输模块，控制器从无线传输模块上获取室内各区域烟雾浓度的信息后并分别与事先设定好的烟雾浓度阈值进行对比分析，只要满足有一个区域内的烟雾浓度值大于设定好的烟雾浓度的阈值，就会启动报警装置。

服务器终端的ZigBee传输模块接收第i个环境参数及人体信号并传递给控制器，控制器首先将所接收的第i个环境参数及人体信号传递给显示模块用于实时显示，并且通过各ZigBee无线模块组建成一个局域网，控制终端通过ZigBee无线模块与局域网进行交互式连接。其次控制终端把接收到的n个区域的环境参数通过相关自定义算法对n个区域内环境舒适度进行一个初步评估排名并同步显示在显示屏，自定义算法可以采用数学模型中权重分析法来衡量。终端电路保护模块用于过流保护，与节点电路保护模块的作用相似，终端电路保护模块也是用于保护电路的安全。

Claims (4)

1.一种室内照明装置的智能控制及环境监测系统，其特征包括：n个节点单元和服务器终端，所述n个节点单元设置在所述室内m个照明装置附近，并在所述m个照明装置上分别配备m个继电器，从而将所述室内环境划分为n个控制区域；

第i个节点单元包括：第i个传感器模块和第i个ZigBee模块；所述服务器终端包括：控制器、ZigBee传输模块、报警装置和显示模块；1≤i≤n；

所述第i个节点单元的第i个ZigBee模块控制所述第i个传感器模块采集第i个控制区域内的第i个环境参数及人体信号并通过第i个ZigBee模块自身的天线传输给所述服务器的ZigBee传输模块；同时所述第i个ZigBee模块对所采集的第i个控制区域内的光强度及人体信号进行分析处理并把处理结果发送到第i个控制区域内的各继电器上，从而通过第i个控制区域内的继电器控制相应室内照明装置的启闭；

所述服务器终端的ZigBee传输模块接收所述第i个环境参数及人体信号并传递给所述控制器，所述控制器将所接收的第i个环境参数及人体信号传递给所述显示模块用于实时显示。

2.根据权利要求1所述的室内照明装置的智能控制及环境监测系统，其特征是，所述第i个传感器模块包括：第i个光强度传感器、第i个热释电传感器和第i个烟雾传感器，所述第i个光强度传感器用于采集所述第i个控制区域内的光强；所述第i个热释电传感器用于采集所述第i个控制区域内是否有人停留，若光强低于所设定的阈值且有人停留，则所述第i个控制区域内的继电器控制相应室内照明装置开启，否则所述第i个控制区域内的继电器控制相应室内照明装置关闭；所述第i个烟雾传感器用于采集所述第i个控制区域内的烟雾浓度信息，若采集到的烟雾浓度值大于所设定的浓度阈值，则所述控制器启动所述报警装置进行提示。

3.根据权利要求1所述的室内照明装置的智能控制及环境监测系统，其特征是，所述第i个传感器模块还包括：第i个温湿度传感器和第i个气体传感器组，并用于采集室内环境参数并提供给所述服务器终端用于实时显示。

4.根据权利要求1或2或3所述的室内照明装置的智能控制及环境监测系统，其特征是，所述n个节点单元中分别还包括相应的节点电路保护模块；所述服务器终端中还包括终端电路保护模块；所述节点电路保护模块和终端电路保护模块分别用于过流保护。