CN205902147U - 一种基于自适应调光的led智能照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于自适应调光的LED智能照明系统，包括：电源模块、嵌入式系统控制模块、MCU控制器模块、WiFi无线通讯模块、无线路由器、LED驱动电路、智能手机终端、声音传感器、光照传感器、红外线温度传感器、触摸式传感器和LED光源。具有控制效果精确可靠等优点。

Description

一种基于自适应调光的LED智能照明系统

技术领域

本实用新型涉及一种LED智能照明技术领域，尤其涉及一种基于自适应调光的LED智能照明系统。

背景技术

众所周知，目前我国面临的资源约束比过去任何时候都更加严峻，因此节能已成为我国解决能源问题的主导性策略。而调查数据表明，在LED照明领域，采用新型智能照明技术是实现节能的一项十分有效的措施。智能化照明是随计算机、传感器、通讯、网络与自动控制技术而发展起来的综合技术，正以惊人的速度向各个专业领域渗透。智能照明控制技术的发展可以使照明更加省电、节能、使用更便捷，在需要的时间给需要的地方以最舒适和高效的照明，提升照明环境质量，智能化照明更是使照明进一步走向绿色和可持续发展的重要方向。

在传统的照明工程中，豪华的宾馆、酒店、商场、写字楼以及家庭住宅等，其能源消耗已经远远大于预期值，随着社会的发展，人们对照明的要求越来越高，不仅要求提供舒适、绿色的光照，同时不同的场合需要不同的照明环境。传统的照明控制一般采用开关手动控制，而现有的多数智能LED照明只具备一些基本的调光功能，对于上述要求很难实现，不能精确调节灯的亮暗，造成大量的人力资源及能源浪费，而且不能根据当前环境进行自适应调节，智能化不足。

实用新型内容

本实用新型的首要目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于自适应调光的LED智能照明系统。

本实用新型的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用于基于自适应调光的LED智能照明系统的方法。

本实用新型的首要目的可以通过以下技术方案实现：一种基于自适应调光的LED智能照明系统，包括：电源模块、嵌入式系统控制模块、MCU控制器模块、WiFi无线通讯模块、无线路由器、LED驱动电路、智能手机终端、声音传感器、光照传感器、红外线温度传感器、触摸式传感器和LED光源；所述嵌入式系统控制模块、无线路由器、WiFi无线通讯模块和MCU控制器模块均与电源模块相连接，电源模块用于提供所需电源；所述无线路由器用于在场景内构造无线局域网环境；所述嵌入式系统控制模块、WiFi无线通讯模块和智能手机终端均与无线路由器连接，所述MCU控制器模块与WiFi无线通讯模块连接；所述声音传感器、光照传感器、红外线温度传感器和触摸式传感器均与MCU控制器模块相连，声音传感器、红外线温度传感器和触摸式传感器获取的模拟信号经过A/D转换由MCU控制器模块读取，MCU控制器模块通过串口获取光照传感器的数值，最后通过编程控制LED驱动电路的输出电流；所述LED驱动电路与MCU控制器模块连接，LED驱动电路驱动LED光源。

所述的嵌入式系统控制模块包括ARM处理器、板载WiFi、控制单元和嵌入式操作系统，所述板载WiFi和控制单元均与ARM处理器连接，所述嵌入式操作系统用于调度ARM处理器、板载WiFi和控制单元，嵌入式系统控制模块通过无线局域网与MCU控制器模块组成LED智能照明系统控制核心，所述嵌入式系统控制模块采用Raspberry Pi Model 3B。

所述的MCU控制器模块包括单片机及其最小系统的外围电路，所述单片机采用Mega 2560。

所述WiFi无线通讯模块与MCU控制器模块串口连接，所述WiFi无线通讯模块采用串口通信方式，选用RS232通信标准，所述WiFi无线通讯模块采用ESP 8266。

所述LED驱动电路采用恒流驱动方式。

所述的无线路由器用于建立无线局域网，局域网内使用UDP网络协议通信，无线路由器采用水星路由器MW系列。

所述的声音传感器采用LM386模块、光照传感器采用GY-301模块、红外线温度传感器采用米科MIK-AL-10模块、触摸式传感器采用TTP223B模块声音传感器、红外线温度传感器和触摸式传感器通过A/D转换电路转换成数字信号输入到MCU控制器模块，光照传感器通过串口连接MCU控制器模块。

所述的智能手机终端通过WiFi连接路由器，人工干预发出控制信号，通讯遵循WiFi协议标准。

本实用新型的另一目的可以通过以下技术方案实现：一种应用于所述的基于自适应调光的LED智能照明系统的LED智能照明方法，包括以下步骤：

步骤一、声音传感器、红外线温度传感器、触摸式传感器全自动化的实时采集场景内对应的环境参数，得到模拟电压信号；

步骤二、MCU控制器模块将所述模拟电压信号经过A/D转换为数字信号，并读取光照传感器对应的串口，得到场景内的光照强度；

步骤三、MCU控制器模块将处理得到的场景内的环境信息经过WiFi无线通讯模块传给局域网内嵌入式系统控制模块；

步骤四、嵌入式系统控制模块根据声音、红外与触摸传感器数据参数判定MCU控制器模块是否动作，同时根据采集到的光照强度与场景内光强预设值进行比较，决定MCU控制器模块采取对应动作；

步骤五、根据传感器信息判定场景内有人为活动时，嵌入式系统控制模块再根据光照强度与预设值比较结果下发控制指令，若传感器所采集的光照强度低于预设值，向WiFi无线通讯模块下发增大MCU控制器驱动电流的信息，同理相反；

步骤六、根据传感器信息判定场景内无人为活动时，嵌入式系统控制模块则不发送控制指令；

步骤七、MCU控制器模块经过WiFi无线通讯模块获取局域网内嵌入式系统控制模块的控制信息产生控制作用，控制LED驱动电路电流输出。

在步骤四中，采用智能手机终端进行人工精确干预LED光源，智能手机终端发出控制信息经过WiFi无线通讯模块传给嵌入式系统模块，嵌入式系统控制模块根据当前光强值向WiFi无线通讯模块发出控制信息，MCU控制器模块经过WiFi无线通讯模块获取局域网内嵌入式系统控制模块的控制信息产生控制作用，控制LED驱动电路电流输出，实现人工精确干预LED光源。

本实用新型采用的技术方案也可以是：基于自适应调光的LED智能照明系统，包括电源模块、嵌入式系统控制模块、MCU控制器模块、WiFi无线通讯模块、无线路由器、LED驱动电路、智能手机终端、声音传感器、光照传感器、红外线温度传感器、触摸式传感器、LED光源。所述嵌入式系统控制模块、无线路由器、WiFi无线通讯模块、MCU控制器模块均与电源模块相连接，电源模块用于提供所需电源，所述嵌入式系统控制模块、MCU控制器模块和智能手机终端均与无线路由器连接，所述MCU控制器模块与WiFi无线通讯模块连接，所述声音传感器、光照传感器、红外线温度传感器、触摸式传感器和光照传感器均与MCU控制器模块相连接，所述LED驱动电路与MCU控制器模块连接，LED驱动电路驱动LED光源。

作为优选，所述的嵌入式系统控制模块包括ARM处理器、板载WiFi、控制单元和嵌入式操作系统，其中板载WiFi和控制单元均与ARM处理器连接，嵌入式操作系统用于调度ARM处理器、板载WiFi和控制单元，嵌入式系统控制模块通过无线局域网与MCU控制器模块组成LED智能照明系统控制核心，嵌入式系统控制模块采用Raspberry Pi Model 3B。

作为优选，所述的MCU控制器模块包括单片机及其最小系统的外围电路，单片机采用Mega 2560。

作为优选，所述的WiFi无线通讯模块与MCU控制器模块串口连接，采用串口通信方式，选用RS232通信标准，WiFi无线通讯模块采用ESP 8266。

作为优选，所述的LED驱动电路采用恒流驱动方式。

作为优选，所述的无线路由器用于建立无线局域网，局域网内使用UDP网络协议通信，无线路由器采用水星路由器MW系列。

作为优选，所述的声音传感器采用LM386模块、光照传感器采用GY-301模块、红外线温度传感器采用米科MIK-AL-10模块、触摸式传感器采用TTP223B模块声音传感器、红外线温度传感器和触摸式传感器通过A/D转换电路转换成数字信号输入到MCU控制器模块，光照传感器通过串口连接MCU控制器模块。

作为优选，所述的智能手机终端通过WiFi连接路由器，人工干预发出控制信号，遵循WiFi协议标准。

本实用新型的应用于基于自适应调光的LED智能照明系统的LED智能照明控制方法，可以包括以下步骤：

步骤一、声音传感器、红外线温度传感器、触摸式传感器全自动化的实时采集场景内对应的环境参数，得到模拟电压信号；

步骤二、MCU控制器模块将所述模拟电压信号经过A/D转换为数字信号，并读取光照传感器对应的串口，得到场景内的光照强度；

步骤三、MCU控制器模块将处理得到的场景内的环境信息经过WiFi无线通讯模块传给局域网内嵌入式系统控制模块；

步骤四、嵌入式系统控制模块根据声音、红外与触摸传感器数据参数判定MCU控制器模块是否动作，同时根据采集到的光照强度与场景内光强预设值进行比较，决定MCU控制器模块采取对应动作；

步骤五、根据传感器信息判定场景内有人为活动时，嵌入式系统控制模块再根据光照强度与预设值比较结果下发控制指令，若传感器所采集的光照强度低于预设值，向WiFi无线通讯模块下发增大MCU控制器驱动电流的信息，同理相反；

步骤六、根据传感器信息判定场景内无人为活动时，嵌入式系统控制模块则不发送控制指令；

步骤七、MCU控制器模块经过WiFi无线通讯模块获取局域网内嵌入式系统控制模块的控制信息产生控制作用，控制LED驱动电路电流输出；

同时还能用智能手机终端进行人工精确干预LED光源，智能手机终端发出控制信息经过WiFi无线通讯模块传给嵌入式系统模块，嵌入式系统控制模块根据当前光强值向WiFi无线通讯模块发出控制信息，MCU控制器模块经过WiFi无线通讯模块获取局域网内嵌入式系统控制模块的控制信息产生控制作用，控制LED驱动电路电流输出，实现人工精确干预LED光源。

本实用新型的WiFi无线通讯模块、嵌入式系统控制模块、MCU控制器模块局域网内相互连接，构成整个系统信息采集与控制核心，同时通过LED驱动电路控制LED光源的开关和亮度，还可通过采用智能手机终端产生控制信号人工干预LED光源。本实用新型旨在研发这样的LED智能照明系统，既能够人工精确干预LED光源，又能够根据场景内人为活动及环境光照强度的变化智能控制LED光源，节约了人力资源成本，实现电能的合理利用，减少资源浪费，达到高度智能化水平。

本实用新型根据场景内环境因素即通过声音传感器采集场景内声音信号、通过光照传感器采集场景内光照强度、通过声音传感器及红外线温度传感器并行检测场景内是否有人为活动、触摸式传感器通过感应人工触摸操作判断是否需要人工开断LED光源，采用全智能数字化的控制方式进行实时自动调节LED光源的亮度，且可进行智能手机终端进行人工干预控制，控制效果精确可靠，比传统的LED照明更加绿色环保节能并且智能可控，能满足一些特定场景的照明需求。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的基于自适应调光的LED智能照明系统，既能够人工精确干预LED光源，又能够根据场景内人为活动及环境光照强度的变化智能控制LED光源，节约了人力资源成本，实现电能的合理利用，减少了资源浪费，达到高度智能化水平。

附图说明

图1是本实用新型基于自适应调光的LED智能照明系统的结构框图。

图2a是本实用新型基于自适应调光的LED智能照明系统的控制流程图。

图2b是用智能手机终端进行人工精确干预LED光源的控制流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例

如图1所示，基于自适应调光的LED智能照明系统，包括：电源模块、嵌入式系统控制模块、MCU控制器模块、WiFi无线通讯模块、无线路由器、LED驱动电路、智能手机终端、声音传感器、光照传感器、红外线温度传感器、触摸式传感器、LED光源。所述嵌入式系统控制模块、无线路由器、WiFi无线通讯模块、MCU控制器模块均与电源模块相连接，电源模块用于提供所需电源。所述无线路由器用于在场景内构造无线局域网环境。所述嵌入式系统控制模块、WiFi无线通讯模块和智能手机终端均与无线路由器连接。所述MCU控制器模块与WiFi无线通讯模块连接。所述声音传感器、光照传感器、红外线温度传感器和触摸式传感器均与MCU控制器模块相连，声音传感器、红外线温度传感器和触摸式传感器获取的模拟信号经过A/D转换由MCU控制器模块读取，MCU控制器模块通过串口获取光照传感器的数值，最后通过编程控制LED驱动电路的输出电流。所述LED驱动电路与MCU控制器模块连接，LED驱动电路驱动LED光源。

如图2a所示，基于自适应调光的LED智能照明系统，具体工作流程如下：声音传感器、红外线温度传感器、触摸式传感器全自动化的实时采集场景内对应的环境参数，得到模拟电压信号，MCU控制器模块将所述模拟电压信号经过A/D转换为数字信号，并读取光照传感器对应的串口，得到场景内的光照强度。MCU控制器模块将处理得到的场景内的环境信息经过WiFi无线通讯模块传给局域网内嵌入式系统控制模块，嵌入式系统控制模块根据声音、红外与触摸传感器数据参数判定MCU控制器模块是否动作，同时根据采集到的光照强度与场景内光强预设值进行比较，决定MCU控制器模块采取对应动作。例如：根据传感器信息判定场景内有人为活动时，嵌入式系统控制模块再根据光照强度与预设值比较结果下发控制指令，若传感器所采集的光照强度低于预设值，向WiFi无线通讯模块下发增大MCU控制器驱动电流的信息，同理相反。如果根据传感器信息判定场景内无人为活动时，嵌入式系统控制模块则不发送控制指令，MCU控制器模块经过WiFi无线通讯模块获取局域网内嵌入式系统控制模块的控制信息产生控制作用，控制LED驱动电路电流输出。同时如图2b所示，基于自适应调光的LED智能照明系统，还能用智能手机终端进行人工精确干预LED光源，智能手机终端发出控制信息经过WiFi无线通讯模块传给嵌入式系统模块，嵌入式系统控制模块根据当前光强值向WiFi无线通讯模块发出控制信息，MCU控制器模块经过WiFi无线通讯模块获取局域网内嵌入式系统控制模块的控制信息产生控制作用，控制LED驱动电路电流输出，实现人工精确干预LED光源。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于自适应调光的LED智能照明系统，其特征在于，包括：电源模块、嵌入式系统控制模块、MCU控制器模块、WiFi无线通讯模块、无线路由器、LED驱动电路、智能手机终端、声音传感器、光照传感器、红外线温度传感器、触摸式传感器和LED光源；所述嵌入式系统控制模块、无线路由器、WiFi无线通讯模块和MCU控制器模块均与电源模块相连接，电源模块用于提供所需电源；所述无线路由器用于在场景内构造无线局域网环境；所述嵌入式系统控制模块、WiFi无线通讯模块和智能手机终端均与无线路由器连接，所述MCU控制器模块与WiFi无线通讯模块连接；所述声音传感器、光照传感器、红外线温度传感器和触摸式传感器均与MCU控制器模块相连；所述LED驱动电路与MCU控制器模块连接，LED驱动电路驱动LED光源。

2.根据权利要求1所述的基于自适应调光的LED智能照明系统，其特征在于，所述的嵌入式系统控制模块包括ARM处理器、板载WiFi、控制单元和嵌入式操作系统，所述板载WiFi和控制单元均与ARM处理器连接；所述嵌入式系统控制模块采用Raspberry Pi Model 3B。

3.根据权利要求1所述的基于自适应调光的LED智能照明系统，其特征在于，所述的MCU控制器模块包括单片机及其最小系统的外围电路，所述单片机采用Mega 2560。

4.根据权利要求1所述的基于自适应调光的LED智能照明系统，其特征在于，所述WiFi无线通讯模块与MCU控制器模块串口连接，所述WiFi无线通讯模块采用串口通信方式，所述WiFi无线通讯模块采用ESP 8266。

5.根据权利要求1所述的基于自适应调光的LED智能照明系统，其特征在于，所述的声音传感器采用LM386模块、光照传感器采用GY-301模块、红外线温度传感器采用米科MIK-AL-10模块、触摸式传感器采用TTP223B模块声音传感器，光照传感器通过串口连接MCU控制器模块。

6.根据权利要求1所述的基于自适应调光的LED智能照明系统，其特征在于，所述的智能手机终端通过WiFi连接路由器。