基於分布式控制的智能照明控制系統的製作方法

2023-11-03 22:49:42 2

專利名稱：基於分布式控制的智能照明控制系統的製作方法
基於分布式控制的智能照明控制系統本發明涉及智能照明控制系統，尤其是涉及基於分布式控制的智能照明控制系 統，實現物對物的實時智能控制。較傳統的照明控制方式一般採用時序控制或者根據環境光亮度智能控制，但不可 避免的都是採用一個區域全亮或全暗的模式，無法實現隨動智能調光，比較先進的道路智 能照明系統通過感應車輛或行人的經過，在臨近區域開啟照明燈具或者調高光源亮度，實 現了照明系統的隨動智能調光，但是這種方式是一種及時處理的方式，信息無法及時反饋， 不便於人機互動以及監控和管理，也不便於及時的故障檢測和報告，因此，開發一種分布式 控制系統具有較高的應用價值。本發明的目的是提供一種分布式道路智能照明控制系統，通過上級系統集中獲 取數據、集中管理和集中控制，完成數據獲取、直接控制、人機互動以及監控和管理等功能， 實現高可靠性、系統擴充能力強，且易於維護的目的。本發明的目的是這樣實現的基於分布式控制的智能照明控制系統，包括感知層、傳輸層和應用層，其中，感知層是由若干傳感器節點組成的傳感網絡，每一個傳感器節點都具有唯一的源 地址，所述的若干傳感器節點沿照明區域分布設置；應用層包括由若干對象節點組成的對象網絡，所述的每一個對象節點至少包括一 個燈光控制單元，每一個燈光控制單元控制至少一個光源，所述的每一個對象節點都具有 唯一可尋址的目標地址；傳輸層至少包括傳感網絡和對象網絡之間的通信網絡，所述的傳感網絡和對象網 絡之間通過該通信網絡進行數據傳輸；還包括一控制中心，該控制中心具有至少一輸入端和至少一輸出端，所述的通信 網絡進一步包括第一通信網絡和第二通信網絡，所述的感知層通過該第一通信網絡連接於 所述的輸入端，所述的應用層通過該第二通信網絡連接於所述的輸出端；感知層通過該第 一通信網絡上傳數據到控制中心，控制中心根據接收到的數據進行分析運算，並通過該第 二通信網絡發送控制指令到應用層相應目標地址的燈光控制單元。特定傳感器節點的觸發信號連同該傳感器節點的源地址碼通過所述的第一通信 網絡發送到控制中心，控制中心通過分析和運算，並根據運算結果發送控制指令到應用層 相應的目標節點的燈光控制單元，以控制相關區域路燈的工作狀態。傳感器節點網絡用於感應人或者車的經過，當有人或者車經過時，傳感器被觸發， 觸發信號連同該傳感器節點的源地址碼生成數據報，並通過第一通信網絡發送出去，控制 中心接收到觸發信號後，根據發送該觸發信號的源地址碼生成控制指令並通過第二通信網絡發送到應用層相應的目標節點的燈光控制單元對光源的工作狀態進行調整。傳輸層根據各自的通信協議分別建立感知層和控制中心，以及控制中心和應用層 之間的通信鏈路，並完成傳感網絡和控制中心以及控制中心和對象網絡之間的數據傳輸。燈光控制的方式按照預設的參數執行。以路燈為例可以將源地址周邊的路燈亮 度調高，在一定的範圍內，從源地址往兩邊的若干盞路燈亮度逐漸遞減，形成從人或車所在 位置為中心的一定範圍內，路燈的亮度逐漸遞減。或者通過兩次觸發相鄰路燈的順序判斷 出人或車前進的方向，僅將人或車前進方向一定範圍內的路燈點亮或亮度調高。在單行道 上，可以不進行判斷，直接將人或車前進方向上一定範圍內的路燈點亮或亮度調高。本發明的工作步驟如下a、傳感器節點感應是否有車輛或行人經過，如果有則通過第一通信網絡發送指令 到控制中心；b、控制中心根據接收到的指令按照預設的程序和數據進行分析和運算，並通過第 二通信網絡發送相應的控制指令到應用層相應的對象節點；C、對象節點的燈光控制單元根據接收到的控制指令控制相應路燈的工作狀態。第一通信網絡和第二通信網絡的網絡拓撲結構和組網方式不受限制。本發明的有益效果是本發明實現了根據人或車等需要提供照明的因素對傳感 器的觸發，智能動態的控制目標燈具的開關及亮度，極大程度的節省了能源消耗，同時，由 於採用了分布式控制的系統布局，利用控制中心進行上一級控制，組成了一個由過程控制 和過程監控組成的以通信網絡為紐帶的多級控制系統，感知層的信號全部匯總到控制中心 後，再由控制中心發送指令集中控制應用層，因此，在控制中心可以實時掌控系統運行狀 態，同時可以通過指令輸入終端發送控制指令或修改系統運行參數，具有集中控制、分級 管理、配置靈活、組態方便等有益效果。作為上述技術方案的改良，本發明的進一步技術方案如下進一步，上述的通信網絡是無線通信網絡，該無線通信網絡的拓撲結構可以是總 線型拓撲結構、星形拓撲結構、環形拓撲結構、網狀拓撲結構、衛星通信的拓撲結構等。無線網絡省去了繁瑣的布線工作，且不影響美觀，無線通信網絡的拓撲結構不受 限制，根據組網的需要，也可以設置多級節點及多級控制中心。進一步，上述的無線通信網絡可以是zigbee網絡，GI3RS網絡，GSM網絡，WLAN網 絡，藍牙網絡，3G網絡等。進一步，上述的燈光控制單元是可調光LED驅動器，照明燈具採用LED光源。進一步，上述的第一通信網絡包括設置於感知層的第一無線發射模塊，和設置於 所述控制中心輸入端的第一無線接收模塊，第二通信網絡包括設於所述控制中心輸出端的 第二無線發射模塊以及設置於應用層的第二無線接收模塊，該第一無線發射模塊電連接到 所述的傳感器節點，該第二無線接收模塊電連接到所述的燈光控制單元，所述的第一無線 發射模塊和第二無線接收模塊分別一一對應於所述的傳感器節點和燈光控制單元。進一步，上述的對象節點還包括MCU處理單元，該MCU處理單元具有一 MCU輸入端 和一 MCU輸出端，所述的MCU輸入端電連接到所述的第二無線接收模塊，所述的MCU輸出端 電連接到所述的燈光控制單元。進一步，上述的通信網絡是有線網絡，可以是乙太網，或者電力線載波通信網絡寸。進一步，上述的傳感器節點包括傳感器，傳感器可以是紅外光耦傳感器，地磁傳感 器，超聲波雷達傳感器，機器視覺感應器等。進一步，上述的傳感器還包括環境光傳感器。進一步，上述的控制中心至少包括一臺伺服器，該伺服器具有一顯示裝置和一指 令輸入終端，該顯示裝置電連接到所述的輸出端，該伺服器還包括一指令輸入埠，所述的 指令輸入終端連接到所述的指令輸入埠。

圖1是本發明的層級示意圖；圖2是本發明的結構示意圖；圖3是本發明的工作實例示意圖。以下結合附圖和具體實施案例對本發明作進一步的詳細說明，但不作為對本發明 技術方案的限定。本實施例以路燈為例，如圖1和圖2所示，本實施例包括感知層、傳輸層和應用層， 其中，感知層是由若干傳感器節點組成的傳感網絡，每一個傳感器節點都具有唯一的源 地址，所述的若干傳感器節點沿道路分布設置；應用層包括由若干對象節點組成的對象網 絡，所述的每一個對象節點至少包括一個燈光控制單元，每一個燈光控制單元控制至少一 盞路燈，所述的每一個對象節點都具有唯一可尋址的目標地址；傳輸層至少包括傳感網絡 和對象網絡之間的通信網絡，所述的傳感網絡和對象網絡之間通過該通信網絡進行數據傳 輸；還包括一控制中心，該控制中心具有至少一輸入端和至少一輸出端，所述的通信網絡進 一步包括第一通信網絡和第二通信網絡，所述的感知層通過該第一通信網絡連接於所述的 輸入端，所述的應用層通過該第二通信網絡連接於所述的輸出端；感知層通過該第一通信 網絡上傳數據到控制中心，控制中心根據接收到的數據進行分析運算，並通過該第二通信 網絡發送控制指令到應用層相應目標地址的燈光控制單元。特定傳感器節點的觸發信號連同該傳感器節點的源地址碼通過所述的第一通信 網絡發送到控制中心，控制中心通過分析和運算，並根據運算結果發送控制指令到應用層 相應的目標節點的燈光控制單元，以控制相關區域路燈的工作狀態。傳感器節點網絡用於感應人或者車的經過，當有人或者車經過時，傳感器被觸發， 觸發信號連同該傳感器節點的源地址碼生成數據報，並通過第一通信網絡發送出去，控制 中心接收到觸發信號後，根據發送該觸發信號的源地址碼生成控制指令並通過第二通信網 絡發送到應用層相應的目標節點的燈光控制單元對路燈的工作狀態進行調整。傳輸層根據各自的通信協議分別建立感知層和控制中心，以及控制中心和應用層 之間的通信鏈路，並完成傳感網絡和控制中心以及控制中心和對象網絡之間的數據傳輸。
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燈光控制的方式按照預設的參數執行。例如可以將源地址周邊的路燈亮度調 高，在一定的範圍內，從源地址往兩邊的若干盞路燈亮度逐漸遞減，形成從人或車所在位置 為中心的一定範圍內，路燈的亮度逐漸遞減。或者通過兩次觸發相鄰路燈的順序判斷出人 或車前進的方向，僅將人或車前進方向一定範圍內的路燈點亮或亮度調高。在單行道上，可 以不進行判斷，直接將人或車前進方向上一定範圍內的路燈點亮或亮度調高。本發明的工作步驟如下a、傳感器節點感應是否有車輛或行人經過，如果有則通過第一通信網絡發送指令 到控制中心；b、控制中心根據接收到的指令按照預設的程序和數據進行分析和運算，並通過第 二通信網絡發送相應的控制指令到應用層相應的對象節點；C、對象節點的燈光控制單元根據接收到的控制指令控制相應路燈的工作狀態。第一通信網絡和第二通信網絡的網絡拓撲結構和組網方式不受限制。本發明實現了根據人或車等需要提供照明的因素對路燈的觸發，智能動態的控制 目標路燈的開關及亮度，極大程度的節省了能源消耗，同時，由於採用了分布式控制的系統 布局，利用控制中心進行上一級控制，組成了一個由過程控制和過程監控組成的以通信網 絡為紐帶的多級控制系統，感知層的信號全部匯總到控制中心後，再由控制中心發送指令 集中控制應用層，因此，在控制中心可以實時掌控系統運行狀態，同時可以通過指令輸入終 端發送控制指令或修改系統運行參數，具有集中控制、分級管理、配置靈活、組態方便等有 益效果。本實施例的通信網絡採用無線通信網絡，該無線通信網絡的拓撲結構可以是總線 型拓撲結構、星形拓撲結構、環形拓撲結構、網狀拓撲結構、衛星通信的拓撲結構等。無線網絡省去了繁瑣的布線工作，且不影響美觀，無線通信網絡的拓撲結構不受 限制，根據組網的需要，也可以設置多級節點及多級控制中心。無線通信網絡可以採用zigbee網絡，GPRS網絡，GSM網絡，WLAN網絡，藍牙網絡， 3G網絡等，但不以此為限。本實施例的燈光控制單元是可調光LED驅動器15，路燈採用LED光源16。如圖2所示，本實施例的的第一通信網絡8-1包括設置於感知層7的第一無線發 射模塊12-1，和設置於所述控制中心10輸入端的第一無線接收模塊13-1，第二通信網絡 8-2包括設於所述控制中心10輸出端的第二無線發射模塊12-2，以及設置於應用層9的第 二無線接收模塊13-2，該第一無線發射模塊12-1電連接到所述的傳感器節點11，該第二無 線接收模塊13-2電連接到所述的可調光LED驅動器15，所述的第一無線發射模塊12_1和 第二無線接收模塊13-2分別一一對應於所述的傳感器節點11和可調光LED驅動器15。本實施例的對象節點還包括MCU處理單元14，該MCU處理單元14具有一 MCU輸入 端和一 MCU輸出端，所述的MCU輸入端電連接到所述的第二無線接收模塊13-2，所述的MCU 輸出端電連接到所述的可調光LED驅動器15。本實施例的傳感器節點包括傳感器，傳感器可以是紅外光耦傳感器，地磁傳感 器，超聲波雷達傳感器，機器視覺感應器等，還包括環境光傳感器。環境光傳感器的應用進一步提高了節能效率，當環境光較亮的情況下，可以關閉 傳感網絡，這樣即使有人或車經過路燈也不會被點亮，只有當環境光亮度低於設定值時，傳感網絡才工作，進一步提高了智能程度。另外，考慮到城市路燈的美化效果，還可以增加時序控制，例如，可以設置晚上七 點到十點的時間段路燈全部以最大亮度點亮，不受傳感網絡的控制，以滿足城市夜景美化 的效果，十點之後人流量和車流量逐漸減少，同時也不再需要夜景美化，此時啟動傳感網 絡，達到節能的目的。控制中心10至少包括一臺伺服器，該伺服器具有一顯示裝置和一指令輸入終端， 該顯示裝置電連接到所述的輸出端，該伺服器還包括一指令輸入埠，所述的指令輸入終 端連接到所述的指令輸入埠。如圖3所示，下面以某條道路的六盞路燈為例說明本實施例的控制方式。首先，環境光傳感器(圖中未示出)檢測環境光亮度，若環境光亮度小於某一設定 值，所有路燈全部以100%的亮度開啟，時鐘模塊進入工作狀態，設定午夜12點之後時鐘模 塊發送指令將所有路燈的亮度調到50%，同時傳感網絡進入工作狀態，假設此時正好有一 輛汽車111經過路燈3，觸發到設於路燈3燈柱上的紅外光耦傳感器，則路燈3的紅外光耦 傳感器生成一個高電平信號，連同路燈3的源地址碼生成一個數據報文，並通過第一通信 網絡發送到控制中心10，控制中心接收到數據報文後首先讀取發送該數據報文的源地址 碼，並根據預設的程序和數據判斷此時應該調亮路燈4，路燈5以及路燈6，然後分別生成一 個控制指令，並通過第二通信網絡發送對應的控制指令到路燈4，路燈5以及路燈6的目標 地址，路燈4，路燈5以及路燈6的MCU處理單元接收到各自的控制指令後，控制對應的可調 光LED驅動器完成對路燈的調光。例如例如控制中心發送的控制指令如下路燈4的亮 度調為100%，路燈5的亮度調為90%，路燈6的亮度調為70%，這樣便形成了一個以汽車 111所在位置為中心，往汽車行駛的方向燈光亮度逐級遞減的照明效果，如果汽車行駛到路 燈4的位置，則預設指令以此類推，只是此時控制中心還需發送控制指令到路燈4，將路燈4 的亮度恢復到50%的狀態。如此便實現了路燈燈光的亮度隨動調節，極大程度的降低了能 源消耗。需要特別說明的是如上所述是結合具體內容提供的一種實施方式，並不能認定 本發明的具體實施只局限於這些說明。凡與本發明結構、裝置等近似、雷同，或是對於本發 明構思前提下做出若干技術推演或替換，都應當視為本發明的保護範圍。
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權利要求
1.基於分布式控制的智能照明控制系統，包括感知層、傳輸層和應用層，其中，感知層是由若干傳感器節點組成的傳感網絡，每一個傳感器節點都具有唯一的源地址，所述的若干傳感器節點沿照明區域分布設置；應用層包括由若干對象節點組成的對象網絡，所述的每一個對象節點至少包括一個燈 光控制單元，每一個燈光控制單元控制至少一個光源，所述的每一個對象節點都具有唯一 可尋址的目標地址；傳輸層至少包括傳感網絡和對象網絡之間的通信網絡，所述的傳感網絡和對象網絡之 間通過該通信網絡進行數據傳輸；其特徵在於還包括一控制中心，該控制中心具有至少一輸入端和至少一輸出端，所述 的通信網絡進一步包括第一通信網絡和第二通信網絡，所述的感知層通過該第一通信網絡 連接於所述的輸入端，所述的應用層通過該第二通信網絡連接於所述的輸出端；感知層通 過該第一通信網絡上傳數據到控制中心，控制中心根據接收到的數據進行分析運算，並通 過該第二通信網絡發送控制指令到應用層相應目標地址的燈光控制單元。
2.根據權利要求1所述的基於分布式控制的智能照明控制系統，其特徵在於所述的 通信網絡是無線通信網絡，該無線通信網絡的拓撲結構可以是總線型拓撲結構、星形拓撲 結構、環形拓撲結構、網狀拓撲結構、衛星通信的拓撲結構等。
3.根據權利要求2所述的基於分布式控制的智能照明控制系統，其特徵在於所述的 無線通信網絡可以是zigbee網絡，GPRS網絡，GSM網絡，WLAN網絡，藍牙網絡，3G網絡等。
4.根據權利要求1所述的基於分布式控制的智能照明控制系統，其特徵在於所述的 燈光控制單元是可調光LED驅動器，照明燈具採用LED光源。
5.根據權利要求3所述的基於物分布式控制的道路智能照明控制系統，其特徵在於 所述的第一通信網絡包括設置於感知層的第一無線發射模塊，和設置於所述控制中心輸入 端的第一無線接收模塊，第二通信網絡包括設於所述控制中心輸出端的第二無線發射模塊 以及設置於應用層的第二無線接收模塊，該第一無線發射模塊電連接到所述的傳感器節 點，該第二無線接收模塊電連接到所述的燈光控制單元，所述的第一無線發射模塊和第二 無線接收模塊分別一一對應於所述的傳感器節點和燈光控制單元。
6.根據權利要求5所述的基於分布式控制的智能照明控制系統，其特徵在於所述的 對象節點還包括MCU處理單元，該MCU處理單元具有一 MCU輸入端和一 MCU輸出端，所述的 MCU輸入端電連接到所述的第二無線接收模塊，所述的MCU輸出端電連接到所述的燈光控 制單元。
7.根據權利要求1所述的基於分布式控制的智能照明控制系統，其特徵在於所述的 通信網絡是有線網絡，可以是乙太網，或者電力線載波通信網絡等。
8.根據權利要求1-7任一項所述的基於分布式控制的智能照明控制系統，其特徵在 於所述的傳感器節點包括傳感器，傳感器可以是紅外光耦傳感器，地磁傳感器，超聲波雷 達傳感器，機器視覺感應器等。
9.根據權利要求8所述的基於分布式控制的智能照明控制系統，其特徵在於所述的 傳感器還包括環境光傳感器。
10.根據權利要求1所述的基於分布式控制的智能照明控制系統，其特徵在於所述的 控制中心至少包括一臺伺服器，該伺服器具有一顯示裝置和一指令輸入終端，該顯示裝置電連接到所述的輸出端，該伺服器還包括一指令輸入埠，所述的指令輸入終端連接到所 述的指令輸入埠。
全文摘要
本發明公開了基於分布式控制的智能照明控制系統，包括感知層、傳輸層和應用層，還包括一控制中心，該控制中心具有至少一輸入端和至少一輸出端，傳輸層通信網絡進一步包括第一通信網絡和第二通信網絡，感知層通過該第一通信網絡上傳數據到控制中心，控制中心根據接收到的數據進行分析運算，並通過該第二通信網絡發送控制指令到應用層相應目標地址的燈光控制單元。本發明實現了智能動態的控制目標路燈的開關及亮度，具有集中控制、分級管理、配置靈活、組態方便等優點。
文檔編號G08C17/02GK102123551SQ201110004138
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月10日 優先權日2011年1月10日
發明者吳偉科, 陳綱 申請人:中山興瀚科技有限公司