CN206237658U - 一种基于计数的节能照明控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于计数的节能照明控制系统，包括：第一光电感应器和第二光电感应器，所述第一光电感应器和第二光电感应器各自包括用于发射信号的发射器和用于检测发射器所发射的信号的检测器；用于接收脉冲并进行比较的脉冲时间比较器，其中，所述脉冲时间比较器的输入端耦合到所述第一光电感应器和第二光电感应器的输出端；用于计数的计数器，其中，所述计数器的输入端耦合到所述脉冲时间比较器的输出端；用于基于计数器的结果对照明控制开关进行控制的控制器；以及耦合到所述控制器的照明控制开关。

Description

一种基于计数的节能照明控制系统

技术领域

本实用新型涉及照明控制系统，特别涉及节能照明控制系统。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，对与之配套的照明产品的需求量在大幅增长，相应地，照明产品所产生的能耗也在大幅增长。据统计，照明能耗大约占到整个建筑电量能耗的25％～35％，占全国电力总消耗量的13％。因此，照明节能已成为节能的重要方面。目前，照明节能主要通过如下几个方面来实现：

1、选用高效能光源和灯具，使得在保证照明质量的前提下，提高照明设备的效率，即提高光源与灯具的发光效率。

2、合理控制照明时间，使得根据需要来控制照明设备的开启，随用随开。

3、充分利用自然光，减少照明设备的使用。

对于合理控制照明时间，现有技术中存在各种方式。

一种方式是通过人工方式来实现。这种方式的缺点是明显的，其经常会出现忘记关闭照明系统的情形，而如果指派专人来负责照明时间控制的话，会带来额外的人工成本。

另一种方式是采用定时开关来实现。但这种方式的应用存在很大的局限性，例如，其通常只能应用于有固定的作息时间的办公室或教室，或者有固定开关时间的路灯或景观照明。而且，这种方式缺乏足够的灵活性。

再一种方式是采用活动感应开关来实现。该活动感应开关可以基于对声音或运动的检测来判断某个空间中是否有人，从而控制该空间中的照明系统的开启和关闭。在实践中，活动感应开关经常会和延时开关结合在一起使用。当检测到声音或运动时，开启照明系统。在预定的时间之后，自动关闭照明系统；或者，在预定的时间之内如果未能检测到声音或运动，自动关闭照明系统。但是这种方式在很多情况下并不适用，例如，在一些安静的场所(例如安静的自习室)，如果一段时间内没有人说话或走动，照明系统会错误地自动关闭。而且，在基于声音进行检测的情况下，有时会因为外界较大的噪音使得照明系统错误地开启。因此，这种方式通常只应用于走廊、楼梯等人们短暂经过的地方。另外，现有技术中的活动感应开关通常只能识别空间中是否有人，但不能识别空间中的人数(也即，只能实现定性识别，但不能实现定量识别)，因此，当空间内的人数很少时仍会打开全部灯具，造成不必要的能源浪费。

因此，现有技术中的节能照明控制方案存在一些缺陷，特别是对比较封闭的空间(例如公共卫生间、餐厅等)进行节能照明控制时，缺陷更为明显。

实用新型内容

本实用新型提供了一种节能照明控制系统，其能够解决现有技术中的一个或多个问题。

本实用新型的一个方面涉及一种基于计数的节能照明控制系统，其包括：

第一光电感应器和第二光电感应器，所述第一光电感应器和第二光电感应器各自包括用于发射信号的发射器和用于检测发射器所发射的信号的检测器；

用于接收脉冲并进行比较的脉冲时间比较器，其中，所述脉冲时间比较器的输入端耦合到所述第一光电感应器和第二光电感应器的输出端；

用于计数的计数器，其中，所述计数器的输入端耦合到所述脉冲时间比较器的输出端；

用于基于计数器的结果对照明控制开关进行控制的控制器；以及

耦合到所述控制器的照明控制开关。

优选地，所述节能照明控制系统还包括用于感测环境光的强度的环境光感测器。

优选地，所述第一光电感应器和第二光电感应器被安装在人行走路径的不同位置处。

优选地，在所述脉冲时间比较器的输出端产生两个信号，分别是用于指示进行计数的信号和用于指示“加”或“减”的信号。

优选地，所述脉冲时间比较器中包括时钟电路。

优选地，所述控制器中包括：用于存储预定阈值的存储器；以及用于将所述计数器的结果与所述预定阈值进行比较的阈值比较器。

优选地，所述照明控制开关为照明控制开关阵列，其能够基于所述阈值比较器的比较结果被部分闭合或断开。

本实用新型的一个方面涉及一种基于计数的节能照明控制系统，其包括：

第一光电感应器和第二光电感应器，所述第一光电感应器和第二光电感应器各自包括用于发射信号的发射器和用于检测发射器所发射的信号的检测器；

用于计数的计数器,其中,所述计数器的输入端耦合到所述第一光电感应器和第二光电感应器的输出端；

用于基于计数器的结果对照明控制开关进行控制的控制器；以及

耦合到所述控制器的照明控制开关。

优选地，所述第一光电感应器和第二光电感应器分别被安装在空间的入口和出口处。

优选地，所述控制器中包括：用于存储预定阈值的存储器；以及用于将计数器的结果与所述预定阈值进行比较的阈值比较器，以及其中，所述照明控制开关为照明控制开关阵列，其能够基于所述阈值比较器的比较结果被部分闭合或断开。

附图说明

下文参考附图详细描述了本实用新型，应当意识到，附图以及相应的描述应当被理解为是说明性的而非限制性的，其中：

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的照明控制系统；

图2示出了根据本实用新型的另一个实施例的包括环境光感测器的照明控制系统；

图3示出了根据本实用新型的另一个实施例的包括开关阵列和照明灯阵列的照明控制系统；

图4示出了根据本实用新型的另一个实施例的照明控制系统，其适于具有入口和出口的空间；

图5示出了本实用新型的脉冲时间比较器的一种实现方式；以及

图6A和图6B示出了在两种不同情况下图5所示的信号A、B、C、D、E的电平随时间变化的图。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的照明控制系统，其包括第一发射器101、第一检测器103、第二发射器102、第二检测器104、脉冲时间比较器105、计数器106、控制器107、以及开关108。另外，图1中还示出了与照明控制系统相关联的电源109、照明灯110、以及走道111。

第一发射器101被布置在走道111的一侧，第一检测器103被布置在走道111的另一侧，使得第一发射器101能够向第一检测器103的方向发射信号。第一检测器103可以基于检测到的第一发射器101所发射的信号的变化来产生相应的第一检测脉冲。第一发射器101所发射的信号例如可以是光信号，更特别地例如可以是红外信号。但本领域技术人员可以理解，第一发射器101所发射的信号并不限于上述示例，其可以是能够被相应的检测器检测到的任何可行的信号。第一发射器101与第一检测器103相互协作，一起构成第一光电感应器。在第一光电感应器工作时，如果有人通过走道111并经过第一发射器101附近时，会短暂地遮挡或阻隔由第一发射器101发射的信号，因此，在第一检测器103处会检测到信号的变化。该变化例如是信号在短时间内消失或明显减弱，并随后恢复到之前的水平。

类似地，第二发射器102和第二检测器104也布置在走道111的相对侧，并以类似的方式进行工作。第二检测器104可以基于检测到的第二发射器102所发射的信号的变化来产生相应的第二检测脉冲。第二发射器102和第二检测器104一起构成第二光电感应器。

第一光电感应器和第二光电感应器被安装在走道111的行走路径的不同位置处，例如如图1所示出的。

第一光电感应器和第二光电感应器的输出(更为具体地是第一检测器103和第二检测器104的输出)耦合到脉冲时间比较器105，以将由第一检测器103产生的第一检测脉冲和由第二检测器104产生的第二检测脉冲发送到脉冲时间比较器105。在需要的情况下，可以在光电感应器与脉冲时间比较器105之间设置整形电路，以对光电感应器中产生的干扰(例如窄脉冲干扰)进行消除。脉冲时间比较器105能够比较第一检测脉冲和第二检测脉冲的前沿，从而判定哪一个检测脉冲先到达。在一个实现方式中，脉冲时间比较器105中可以包括时钟电路，其分别确定各个检测脉冲的前沿的到达时间，从而判定哪一个检测脉冲先到达。在另外的实现方式中，可以不使用时钟电路，而是通过使用“异或”门和“与”门等简单的电路器件来实现上述判定(其具体实现方式可以参见下文的附图5)，以这种方式，可以极大地节省电路成本。

以图1中所示的进入方向为例，如果第一检测器103产生的第一检测脉冲先到达，而第二检测器104产生的第二检测脉冲随后到达，则意味着有人进入了照明灯110所在的空间中；相反，如果第二检测器104产生的第二检测脉冲先到达，而第一检测器103产生的第一检测脉冲随后到达，则意味着有人离开了照明灯110所在的空间。

脉冲时间比较器105的输出耦合到计数器106的输入。基于先到达的检测脉冲的不同，脉冲时间比较器105可以向计数器106发出不同的指示信号，从而控制计数器106增加或者减少。在一个实现方式中，计数器的初始值可以为0，并且每进入一个人(即第一检测器103产生的第一检测脉冲先到达)使得计数器增加1，每离开一个人(即第二检测器104产生的第二检测脉冲先到达)使得计数器减少1。本领域技术人员可以理解，计数器的初始值可以设置为非0的值，并且每次增加或减少的数目也并非必须为1，而可以是其他的值(只需保证每次增加和减少的数目相同即可)。

计数器106的输出耦合到控制器107的输入。控制器107可以基于计数器106输出的数值来判断照明灯110所在的空间中是否有人，并基于判断结果相应地控制开关108的断开或闭合。例如，在上文的计数器初始值为0，且每次增加或减少的数值为1的情况下，如果计数器106输出的数值大于等于1时，控制器107使得开关108闭合以开启照明灯110，否则，控制器107使得开关108断开以关闭照明灯110。开关108可以是继电器。

在一种实现方式中，控制器107中包括用于存储预定阈值的存储器以及用于将计数器的结果与所述预定阈值进行比较的阈值比较器。在一种实现方式中，图1所示的照明控制系统中的开关108可以是开关阵列，例如，可以由控制器107来控制整个开关阵列一齐闭合或断开。在一种实现方式中，照明灯110可以是照明灯阵列。另外需要说明的是，第一发射器101、第一检测器103、第二发射器102以及第二检测器104的安装位置不限于过道，其安装位置可以是人员需要经由其进入某个空间的任何行走路径，例如楼梯。

图2示出了根据本实用新型的另一个实施例的照明控制系统，其与图1所示的照明控制系统大致相同，区别在于另外包括有用于感测环境光的强度的环境光感测器212。

该环境光感测器212优选地但并非必须位于照明灯110所在的空间中。环境光感测器212耦合到控制器107，用于将感测到的环境光的强度指示发送给控制器107。控制器107例如可以在环境光的强度高于预定的强度阈值的情况下，始终使得开关108断开以关闭照明灯110。而只有在环境光的强度低于预定的强度阈值时，才基于计数器106输出的数值控制开关108的断开或闭合。如此，可以更进一步地节省电能。

图3示出了根据本实用新型的另一个实施例的照明控制系统，其与图1所示的照明控制系统大致相同，区别在于将其中的开关108和照明灯110进一步具体限定为了开关阵列308和照明灯阵列310。

开关阵列308中包括多个开关。控制器107可以控制开关阵列308以使得所述多个开关中的一部分开关闭合，而另外一部分开关断开。例如，控制器107可以对开关阵列308中的每个开关实现单独的控制，或者，开关阵列308中包括的多个开关可以被分为若干组，从而控制器107可以对开关阵列308中的每组开关实现单独的控制。在上述情形下，控制器107可以基于计数器106输出的数值来确定照明灯阵列310所在的空间中的人数，并基于该人数来相应地控制开关阵列308中的每个开关或每组开关的闭合或断开。

上述方案在许多场景下是非常有利的，特别是对于那些面积较大且人员不需要有固定位置的场景，例如大型的图书馆、自习室、餐厅、公共卫生间等。以员工餐厅为例，可以将该员工餐厅中的照明灯阵列划分为若干组，每一组具有相应的开关，并且对应于相应的餐厅区域。如果确定餐厅中存在人员但人员数量不高于第一阈值(例如20)，则仅闭合第一组照明灯的开关以开启第一组照明灯。从而，餐厅中的人员可以在该第一组照明灯所照亮的餐厅区域中就餐(该区域通常足够容纳所述第一阈值数量的人员就餐)，而餐厅的其他区域的照明灯的开关可以保持断开。如果确定餐厅中的人员数量高于第一阈值但不高于第二阈值(例如40)，可以相应地开启第一组照明灯和第二组照明灯，从而餐厅中的人员可以在该第一组照明灯和第二组照明灯所照亮的餐厅区域中就餐。依此类推。如果确定餐厅中的人员数量高于一个预定的最大阈值(例如200)，则开启照明灯阵列中的所有照明灯。

通过图3所示的实施例的照明控制系统，可以基于计数器106的计数结果对开关阵列308实施分别控制，从而控制照明灯阵列310的部分开启或关闭。这样可以基于人员数量来开启相匹配数量的照明灯，从而能够极大地避免电能的浪费。在图3所示的照明控制系统中同样可以另外包括用于感测环境光的强度的环境光感测器212。

图4示出了根据本实用新型的另一个实施例的照明控制系统，该照明控制系统适用于具有入口和出口的空间。

在图4中，第一发射器101、第一检测器103、第二发射器102、第二检测器104与图1中的相同，只是其安装位置发生了变化。在图4所示的实施例中，第一发射器101和第一检测器103安装在空间的入口位置，而第二发射器102和第二检测器104安装在空间的出口位置，从而，分别检测人员的进入和离开。

由于第一发射器101和第一检测器103的组合能够确定人员的进入，而第二发射器102和第二检测器104的组合能够用于确定人员的离开，因此，在图4所示的照明控制系统中，不再需要用于判定人员进入或离开的脉冲时间比较器105。第一检测器103和第二检测器104的输出直接耦合到计数器106，来控制计数器106的增减。

同样地，图4所示的照明控制系统中的开关108可以是开关阵列，而照明灯110也可以是照明灯阵列。另外，在图4所示的照明控制系统中同样可以包括用于感测环境光的强度的环境光感测器212。

图5示出了脉冲时间比较器105的一种实现方式，其具有较低的成本。具体地，图5所示的脉冲时间比较器包括异或门501、与门502、电阻503、电容504、非门505、与非门506，其中，异或门501的两个输入信号A和B分别耦合到第一光电感应器和第二光电感应器的输出(更为具体地是第一检测器103和第二检测器104的输出)，电容504接地，并且电阻503和电容504一起构成一个信号延迟电路。

信号A和B经过异或门501后产生信号C，信号A和C经过与门502后产生信号D。信号A经过延迟电路(电阻503和电容504)和非门505后，再与信号A一起经过与非门506，产生信号E。信号E中的脉冲宽度可以通过对电阻503和电容504的选取来进行调节。脉冲时间比较器105的两个输出信号D和E被提供给计数器106作为输入，其中信号E上产生的计数脉冲(更为具体地为该计数脉冲的上升沿)用于指示计数器106进行计数，而信号D用于进行加/减控制，也即，基于在计数脉冲的上升沿时信号D是高电平还是低电平来分别进行加/减计数。

图6A和图6B示出了在两种不同情况下图5所示的信号A、B、C、D、E的电平随时间变化的图。

在此假设A耦合到图1的第一检测器103的输出，而B耦合到图1的第二检测器104的输出。在图6A中示出的是人员通过走道111进入空间的情形，其中第一检测器103先于第二检测器104产生检测脉冲。在图6B中示出的是人员通过走道111离开空间的情形，其中第一检测器103后于第二检测器104产生检测脉冲。从图6A和6B可以看出，在两种不同的情形下，在信号E的计数脉冲的上升沿时信号D具有不同的电平，从而可以指示指示计数器106进行加/减计数，例如，当信号D为高电平时(即图6A所示的情形)执行“加”计数，当信号D为低电平时(即图6B所示的情形)执行“减”计数。

上文通过附图和优选实施方式对本实用新型进行了详细描述和说明，然而本实用新型不限于这些已揭示的实施方式。本领域技术人员在本实用新型技术构思的启发下，在不脱离本实用新型设计思想的基础上，可以做出各种改进或变型。本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

在本申请中，术语“包括”、“包含”等不排除存在其它部件。另外，说明书中所描述的各个特征可以以可行的方式进行组合。类似地，包含在不同权利要求中的独立特征同样可以有利地进行组合。

Claims (10)

1.一种基于计数的节能照明控制系统，包括：

第一光电感应器(101、103)和第二光电感应器(102、104)，所述第一光电感应器和第二光电感应器各自包括用于发射信号的发射器和用于检测发射器所发射的信号的检测器；

用于接收脉冲并进行比较的脉冲时间比较器(105)，其中，所述脉冲时间比较器的输入端耦合到所述第一光电感应器和第二光电感应器的输出端；

用于计数的计数器(106)，其中，所述计数器的输入端耦合到所述脉冲时间比较器的输出端；

用于基于计数器的结果对照明控制开关(108)进行控制的控制器(107)；以及

耦合到所述控制器的照明控制开关(108)。

2.根据权利要求1所述的节能照明控制系统，还包括用于感测环境光的强度的环境光感测器(212)。

3.根据权利要求1或2所述的节能照明控制系统，其中，所述第一光电感应器和第二光电感应器被安装在人行走路径的不同位置处。

4.根据权利要求1或2所述的节能照明控制系统，其中，在所述脉冲时间比较器的输出端产生两个信号，分别是用于指示进行计数的信号和用于指示“加”或“减”的信号。

5.根据权利要求1或2所述的节能照明控制系统，其中，所述脉冲时间比较器中包括时钟电路。

6.根据权利要求1或2所述的节能照明控制系统，其中，所述控制器中包括：

用于存储预定阈值的存储器；以及

用于将所述计数器的结果与所述预定阈值进行比较的阈值比较器。

7.根据权利要求6所述的节能照明控制系统，其中，所述照明控制开关为照明控制开关阵列，其能够基于所述阈值比较器的比较结果被部分闭合或断开。

8.一种基于计数的节能照明控制系统，包括：

第一光电感应器(101、103)和第二光电感应器(102、104)，所述第一光电感应器和第二光电感应器各自包括用于发射信号的发射器和用于检测发射器所发射的信号的检测器；

用于计数的计数器(106),其中,所述计数器的输入端耦合到所述第一光电感应器和第二光电感应器的输出端；

用于基于计数器的结果对照明控制开关(108)进行控制的控制器(107)；以及

耦合到所述控制器的照明控制开关(108)。

9.根据权利要求8所述的节能照明控制系统，其中，所述第一光电感应器和第二光电感应器分别被安装在空间的入口和出口处。

10.根据权利要求8所述的节能照明控制系统，

其中，所述控制器中包括：

用于存储预定阈值的存储器；以及

用于将计数器的结果与所述预定阈值进行比较的阈值比较器，

以及其中，所述照明控制开关为照明控制开关阵列，其能够基于所述阈值比较器的比较结果被部分闭合或断开。