一種教室照明節能控制裝置及控制方法
2023-05-29 18:34:51 2
專利名稱：一種教室照明節能控制裝置及控制方法
技術領域：
本發明涉及ー種室內照明節能控制方法，具體為ー種教室照明節能控制裝置及控制方法。
背景技術：
在能源問題日益突出的今天，節能已成為照明等能源消耗領域的發展方向。在照明領域，節能的途徑主要有兩方面，一是燈具本身的節能，例如白熾燈換成節能燈，節能燈換成LED燈等，能收到較好的節能效果；另一方面是基於過程控制的節能，也就是管理節能，通過有效的過程控制，不但可以節能，還可以提高燈具壽命，已成為照明節能的重要發展方向。目前在許多高校，教室照明還停留在粗放管理階段，導致大量能源浪費。為此，專利CN201450623U公開了ー種教室智能照明節電控制器，該裝置通過人體傳感器、光傳感器、單片機、繼電器及驅動電路來實現當教室光照度低於國家標準且燈下有人吋，自動開 燈，當光照度達到國家標準吋，自動關燈，實現智能控制教室電燈以達到節能的效果；專利CN201230398U公開了ー種教室照明節能智能控制系統，該系統由光電辨向探測電路、磁控探測電路、微控制器、顯示器電路及照明電燈構成，實現了區域有人開燈，無人不開燈，實現了燈跟人走的人性化管理，達到了智能節能的效果；專利CN101282605B則公開了一種基於Zigbee傳感網的室內無線照明控制方法，通過在房間入口處和室內引入若干無線紅外傳感器來檢測人員位置信息，進而實現有人區域開燈，無人區域關燈的控制效果，達到了智能節能的效果。以上技術方案過分強調教室照明或室內照明的自動控制，在照明的控制手段和控制方式上比較單一，而實際上在教室照明控制中應該存在多種模式，例如上課的教室照明與自習的教室照明控制方法應有所區別，通過多種手段和控制方式來引導用戶節能，提高行為節能意識，因此，如何提供一種能滿足教室照明實際需求的多模態照明控制依然是教室照明控制系統中需要解決的問題。
發明內容
針對現有的教室照明智能控制技術的不足，本發明提出了一種分層次的多模態教室照明節能控制裝置及控制方法，通過對教室使用情況、照度、人員分布等狀態來實現對教室照明的多模態智能控制，有效克服了現有技術的不足，較好地滿足了教室照明的實際需求，進而達到節能之目的，也便於推廣應用。為了實現上述發明目的，本發明採用提出了ー種教室照明節能控制裝置，包括總控端，終端控制端和控制區域端，其中總控端為帶有網絡通イ目功能的微機，終端控制端由王控單元、通信単元、照度採集單元、人員分布採集單元、按鍵單元和燈具控制單元組成；終端控制端通過通信単元與總控端通信；控制區域端由若干照明燈具和人員採集裝置組成，每個控制區域端的燈具組成ー個被控燈具組，與終端控制端的燈具控制單元連接，終端控制端的人員分布採集單元與控制區域端的人員採集裝置互聯來感知該區域的人員分布信息，終端控制端的照度採集單元與教室內的照度檢測裝置互聯來獲得教室內的照度信息。
其中總控端與學校教務管理系統互連，獲取被控教室的課表，進而提取各教室的使用情況，制定教室照明控制策略。基於上述教室照明節能控制裝置的基礎上，本發明還提出了ー種教室照明節能控制裝置的控制方法，包括以下步驟(I)總控端與學校教務管理系統互連，獲取被控教室的課表，提取各教室的使用情況，井根據教室使用情況定義各教室的總控策略；(2)總控端按照定義的總控策略對各教室的終端控制端發布控制命令，以設置終端控制端的控制狀態；總控端分為按策略自動控制和手動控制兩種控制狀態；其中手動控制方法分為「全自動控制」、「半自動控制」、「全開」和「全關」四種控制命令以對應「全自動控制」、「半自動控制」、「全開」和「全關」四種控制方式； (3)終端控制端在接收到總控端的命令後進入相應的控制狀態，實現對教室內各控制區域端的控制狀態的設置，進而實現對各控制區域端的照明燈具的控制。進ー步地，在上述步驟(I)中的總控策略這樣設置總控策略=({教室，星期，時間段，控制方式})控制方式=(全自動控制I半自動控制I全開I全關)其中控制方式設定的是終端控制端的狀態，在「全自動控制」狀態下，教室的照明控制完全按照終端控制端所採集的當前照度和人員分布情況對各控制區域內的燈具進行自動控制；在「半自動控制」控制狀態下，教室的照明控制除了可按照終端控制端所採集的當前照度和人員分布情況對各控制區域內的燈具進行自動控制外，還允許終端控制端通過按鍵單元對各控制區域端的控制狀態進行手動幹預；在「全開」或「全關」控制狀態下，教室的照明只能處於全亮或全關狀態，終端控制端無法幹預。進ー步地，在上述步驟(3)中終端控制端對教室的照明燈具的控制通過以下方式實現(3. I)終端控制端在接收到總控端的「全自動控制」命令後，進入「全自動控制」狀態，每個控制區域端也進入「全自動控制」狀態，此時各控制區域端的控制完全按照終端控制端所採集的當前照度和人員分布情況對照明燈具進行自動控制。當照度小於閾值Thi吋，並且某個被控區域被感知有人存在吋，則該控制區域端的燈具組點亮，否則熄滅，即實現人在燈亮，人走燈滅；終端控制端處於「全自動控制」狀態時，按鍵單元失能。(3. 2)終端控制端在接收到總控端的「半自動控制」命令後，進入「半自動控制」狀態，此時每個控制區域端的預設控制狀態為「全自動控制」，即完全按照終端控制端所採集的當前照度和人員分布情況對照明燈具進行自動控制，當照度小於閾值Thi時，並且某個被控區域被感知有人存在吋，則該控制區域端的燈具組點亮，否則熄滅。終端控制端在「半自動控制」狀態下，可以手動通過某控制區域端對應的按鍵來調整該區域的控制狀態，即「全自動控制」、「全開」、「全夫」，同時將該控制區域端當前的控制狀態上報總控端；在「全開」狀態時，對應區域的照明燈具組點亮；而在「全關」狀態時，對應區域的照明燈具組熄滅。(3. 3)終端控制端在接收到總控端的「全開」命令後，終端控制端進入「全開控制」狀態，此時終端控制端所控制的所有燈具全部點亮，並且按鍵單元失能。(3. 4)終端控制端在接收到總控端的「全關」命令後，終端控制端進入「全關控制」狀態，此時終端控制端所控制的所有燈具全部熄滅，並且按鍵單元失能。
本發明的有益效果是(1)通過引入三級分層多模態控制，使得教室照明控制可以根據實際使用情況分別採用強制控制、自動控制和手自一體的控制方法，提高控制的靈活度和易用性；(2)引入了基於課表的分時段策略控制方式，在提高了系統控制的自動化程度的同時也更好地滿足了不同的使用需求；(3)在總控端和終端控制端都引入了手動按鍵控制，方便了人為幹預，更好地滿足了不同的應用需求，也有利於引導用戶的行為節能。
圖I為本發明的控制結構示意圖；圖2為本發明的控制流程圖；圖3為總控端狀態轉換圖；圖4為終端控制端狀態轉換圖； 圖5為控制區域端狀態轉換圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進ー步描述如圖I所示，整個教室照明節能控制分為三個層次，即總控端，終端控制端和控制區域端，其中總控端一般ー棟教學樓設置ー個，用一臺微機來運行，該微機實現與教務管理等系統的互聯；每間教室安裝ー個終端控制端，終端控制端與作為總控端的微機之間通過有效的通信線路建立通信連接，終端控制端由主控單元、通信単元、照度採集單元、人員分布採集單元、按鍵單元和燈具控制單元組成；每間教室根據照明需求劃分為若干控制區域，控制區域端由若干照明燈具和人員採集裝置按鍵組成，每個控制區域端的燈具組成ー個被控燈具組，與終端控制端的燈具控制單元相應的控制輸出連接，終端控制端的人員分布採集単元與控制區域端的人員採集裝置互聯來感知該區域的人員分布信息，終端控制端的照度採集單元與教室內的照度檢測裝置互聯來獲得教室內的照度信息。在此基礎上，本發明提供的教室照明分層多模態節能控制方法的具體實施流程如圖2所示。(I)圖2中的步驟(al)完成總控端從教務管理系統獲取全校課表，進而提取教學樓各教室的使用情況；在此基礎上，圖2中的步驟(a2)完成總控策略的制定，該策略是ー種分時段控制策略，即按教室、按星期、分時段定義各教室的照明控制方法，並保存在總控策略庫中，表I為ー個總控策略的簡單實例；表I總控策略實例
教室星期~起始時間結束時間控制狀態 201 I8:0012:00半自動控制
201 I12:0022:00全自動控制
201 I22:0023:59全關 (2)總控端選擇自動控制或手動控制，其狀態轉換圖如圖3所示。在自動控制方式下，總控端根據總控策略向各被控教室的終端控制端發送控制命令；在手動控制方式下，操作員通過界面上的按鍵向選定的被控教室的終端控制端發送相應的控制命令。即由圖2中的步驟(a3)和(a4)完成。(3)圖2中的步驟(a5)完成終端控制端對總控端命令的接收解析工作，根據控制命令分別將被控終端控制端設置為「全自動控制」、「半自動控制」、「全開」和「全關」狀態，其狀態轉換圖如圖4所示。(4)終端控制端進入「全自動控制」狀態時，每個控制區域端也進入「全自動控制」狀態，如圖2中的步驟(a6)。此時各控制區域端的控制完全按照終端控制端所採集的當前照度和相應控制區域的人員分布情況對照明燈具組進行自動控制。即當照度小於閾值Thi(一般為20(T300LX)吋，並且對應控制區域被感知有人存在吋，則該控制區域端的燈具組點亮，否則熄滅，即實現人在燈亮，人走燈滅；終端控制端在「全自動控制」狀態時，該終端控制端的按鍵單元失能。(5)終端控制端進入「半自動控制」狀態，此時每個控制區域端則進入「全自動控 制」，也稱其為預設狀態，如圖2中的步驟(a6)。此時完全按照終端控制端所採集的當前照度和相應控制區域的人員分布情況對照明燈具組進行自動控制，當照度小於閾值Thi (—般為20(T300LX)吋，並且對應控制區域被感知有人存在吋，則該控制區域端的燈具組點亮，否則熄滅。終端控制端在「半自動控制」狀態下，可以手動利用某控制區域端對應的按鍵來調整該區域的控制狀態，即可在「全自動控制」、「全開」和「全關」三種狀態中選擇，其狀態轉換圖如圖5所示，同時將該控制區域端當前的控制狀態上報總控端；在「全開」狀態時，對應控制區域的照明燈具組點亮、而在「全關」狀態時，對應控制區域的照明燈具組熄滅。(6)終端控制端在接收到總控端的「全開」命令後，終端控制端進入「全開控制」狀態，此時終端控制端所控制的所有燈具全部點亮，並且按鍵單元失能。(7)終端控制端在接收到總控端的「全關」命令後，終端控制端進入「全關控制」狀態，此時終端控制端所控制的所有燈具全部熄滅，並且按鍵單元失能。
權利要求
1.一種教室照明節能控制裝置，其特徵在於包括總控端，終端控制端和控制區域端，其中總控端為帶有網絡通信功能的微機，終端控制端由主控單元、通信單元、照度採集單元、人員分布採集單元、燈具控制單元和按鍵單元組成；終端控制端通過通信單元與總控端通信；控制區域端由若干照明燈具和人員採集裝置組成，每個控制區域端的燈具組成一個被控燈具組，與終端控制端的燈具控制單元連接，終端控制端的人員分布採集單元與控制區域端的人員採集裝置互聯來感知該區域的人員分布信息，終端控制端的照度採集單元與教室內的照度檢測裝置互聯來獲得教室內的照度信息。
2.如權利要求I所述的教室照明節能控制裝置，其特徵在於所述總控端與學校教務管理系統互連，獲取被控教室的課表，進而提取各教室的使用情況，制定教室照明控制策略。
3.如權利要求I所述的教室照明節能控制裝置的控制方法，其特徵在於，所述控制方法包括以下步驟 (1)總控端與學校教務管理系統互連，獲取被控教室的課表，提取各教室的使用情況，並根據教室使用情況定義各教室的總控策略； (2)總控端按照定義的總控策略對各教室的終端控制端發布控制命令，以設置終端控制端的控制狀態，或通過按鍵手動設置各教室內設置終端控制端的控制狀態； (3)終端控制端在接收到總控端的命令後進入相應的控制狀態，實現對教室內各控制區域端的狀態設置，進而實現對各控制區域端的照明燈具的控制。
4.如權利要求3所述的教室照明節能控制裝置的控制方法，其特徵在於，所述步驟(I)中的總控策略為 總控策略=({教室，星期，時間段，控制方式}) 控制方式=(全自動控制I半自動控制I全開I全關) 其中控制方式設定的是終端控制端的狀態，在「全自動控制」狀態下，教室的照明控制完全按照終端控制端所採集的當前照度和人員分布情況進行自動控制；在「半自動控制」控制狀態下，教室的照明控制除了可按照終端控制端所採集的當前照度和人員分布情況進行自動控制外，還允許終端控制端通過按鍵單元進行手動幹預；在「全開」或「全關」控制狀態下，教室的照明只能處於全亮或全關狀態，終端控制端無法幹預。
5.如權利要求3所述的教室照明節能控制裝置的控制方法，其特徵在於，所述步驟(2)中手動控制命令分為「全自動控制」、「半自動控制」、「全開」和「全關」。
全文摘要
本發明涉及一種室內照明節能控制方法，特別是一種教室照明節能控制裝置及控制方法。教室照明節能控制裝置，包括總控端，終端控制端和控制區域端，其中總控端為帶有網絡通信功能的微機，終端控制端由主控單元、通信單元、照度採集單元、人員分布採集單元、按鍵單元和燈具控制單元組成；控制區域端由若干照明燈具和人員採集裝置組成。本發明通過對教室使用情況、照度、人員分布等狀態來實現對教室照明的多模態智能控制，有效克服了現有技術的不足，較好地滿足了教室照明的實際需求，進而達到節能之目的，也便於推廣應用。
文檔編號H05B37/02GK102843839SQ20121033837
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月13日 優先權日2012年9月13日
發明者李峰, 周浪, 黃振躍 申請人:鎮江智拓智能科技發展有限公司, 李峰