基於分布式控制的樓宇智能照明系統的製作方法

2023-12-04 23:27:01

本發明屬於智能樓宇技術領域，涉及一種樓宇智能照明系統，具體是一種基於分布式控制的樓宇智能照明系統。

背景技術：

隨著科技的發展和人們生活水平的提高，人們對建築的照明系統提出了新的要求，比如控制智能化、節能化，樓宇智能照明系統應運而生。同時，新型照明技術(比如led和ccfl燈)的日趨成熟，也推進了樓宇智能照明的發展。

和家居智能照明系統相比，樓宇智能照明系統無論在控制理念上，還是在控制燈光的數量上和用戶體驗的要求上，都有很大區別。它更多地關注於對整個樓宇數量巨大的燈光的智能控制，尤其是對公共場所(如大廳、走廊和樓梯等位置)燈光的自動控制，以減輕手動控制的人力負擔，並達到高效、節能、環保的目的。然而，雖然新技術在不斷的被發明，人們對照明質量的要求也不斷提高，但是目前的照明系統還只能按照舊有的、基於「普通」照明的標準進行設計，同時，鑑於傳感器技術和燈光技術的限制，以及視覺舒適性研究的理論局限，現有的智能照明系統大多只具有燈光亮度調節和情景模式切換功能，不能充分滿足人們對照明環境健康、節能的需求。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種基於分布式控制的樓宇智能照明系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

基於分布式控制的樓宇智能照明系統，包括通過zigbee網絡相互連接的中央控制單元以及若干個分布控制節點，所述中央控制單元通過無線網絡連接人工監管終端；

所述分布控制節點包括數據採集設備、節點zigbee設備以及執行設備，所述數據採集設備和執行設備均通過串口連接節點zigbee設備；

所述數據採集設備用於採集區域內光照數據和有無人信息；

所述執行設備用於執行照明燈啟閉以及亮度調節；

所述節點zigbee設備，提供了數據傳輸的通道，連接中央控制單元，同時，作為分布式處理節點，採集和處理照度傳感器、微波紅外雙鑑探測器、壓力傳感器以及轉動傳感器的數據，發出控制指令到執行設備，對測量區域內的照明進行控制；

所述中央控制單元包括中央zigbee設備、核心處理器以及wifi模塊；

所述中央zigbee設備，提供了數據傳輸的通道，連接多個分布控制節點，獲取各分布控制節點上傳的數據，輸出到核心處理器；

所述核心處理器，用於完成人工監管終端數據和分布式控制節點數據之間的交互，存儲系統數據，並對整個系統進行管控；

所述wifi模塊，提供wifi接口，連接人工監管終端，進行數據交互；

所述人工監管終端，為用戶提供可操作的界面，對系統進行手動控制。

進一步地，所述數據採集設備包括照度傳感器、微波紅外雙鑑探測器、壓力傳感器以及轉動傳感器；

所述照度傳感器，安裝在室內和室外區域，分別採集測量區域室內和室外的光照強度數據，輸出到節點zigbee設備；

所述微波紅外雙鑑探測器，用於檢測測量區域範圍內是否有人，輸出到節點zigbee設備；

所述壓力傳感器，安裝在測量區域入口處，檢測測量區域入口處是否有人通過，輸出到zigbee設備；

所述轉動傳感器，安裝在測量區域入口處的門軸上，檢測測量區域入口處門的開合信息，輸出到zigbee設備。

進一步地，所述執行設備包括電動窗簾、串口繼電器、多顏色可調光源以及可調光鎮流器；

所述電動窗簾，根據節點zigbee設備指令打開或關閉，調節室內採光；

所述串口繼電器，根據節點zigbee設備指令控制通斷，控制照明燈打開或關閉；

所述多顏色可調光源，根據節點zigbee設備指令進行調節，控制照明燈光源的顏色；

所述可調光鎮流器，根據節點zigbee設備指令進行調節，控制照明燈的光照強度。

本發明的有益效果：本發明提供的樓宇智能照明系統，採用分布式的控制方法，每個分布控制節點利用自己的數據處理能力，負責自己區域內的照明控制，而不將數據統一上傳到核心處理器上進行控制，核心處理器具有情景模式切換、燈光統一控制和存儲系統狀態數據等功能，相比於集中控制的方法，本發明對數據傳輸和控制器的壓力更小，同時避免了控制的時延誤差；通過設置電動窗簾，提高了自然光源的利用率，有利於照明健康和節能；通過採用微波紅外雙鑑探測器和壓力傳感器、轉動傳感器相結合進行信息採集，提高了測量的精度和準確性。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述。

圖1是本發明的系統示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1所示，本發明提供了一種基於分布式控制的樓宇智能照明系統，包括通過zigbee網絡相互連接的中央控制單元以及若干個分布控制節點，中央控制單元通過無線網絡連接人工監管終端，其中，分布控制節點分別安裝在樓宇大廳、走廊、衛生間以及樓梯四個部分，依據各部分不同的照明需求，對樓宇照明進行智能控制。

分布控制節點包括數據採集設備、節點zigbee設備以及執行設備，其中，數據採集設備用於採集區域內光照數據和有無人信息，執行設備用於執行照明燈啟閉以及亮度調節，數據採集設備和執行設備均通過串口連接節點zigbee設備。

數據採集設備包括照度傳感器、微波紅外雙鑑探測器、壓力傳感器以及轉動傳感器。

照度傳感器，安裝在室內和室外區域，分別採集測量區域室內和室外的光照強度數據，輸出到節點zigbee設備。

微波紅外雙鑑探測器，用於檢測測量區域範圍內是否有人，輸出到節點zigbee設備。

壓力傳感器，安裝在測量區域入口處，檢測測量區域入口處是否有人通過，輸出到zigbee設備。

轉動傳感器，安裝在測量區域入口處的門軸上，檢測測量區域入口處門的開合信息，輸出到zigbee設備。

其中，通過將微波紅外雙鑑探測器、壓力傳感器和轉動傳感器複合使用，協同獲取測量範圍內是否有人進入，提高了測量的精度和準確性。

節點zigbee設備，提供了數據傳輸的通道，連接中央控制單元，同時，作為分布式處理節點，採集和處理照度傳感器、微波紅外雙鑑探測器、壓力傳感器以及轉動傳感器的數據，發出控制指令到執行設備，對測量區域內的照明進行控制。

zigbee網絡最多可以容納65535個節點設備，具有低功耗和低數據傳輸速率的特點，採用zigbee技術組建樓宇智能照明系統網絡，滿足了樓宇智能照明系統對網絡的需求節點眾多、低功耗、低傳輸速率的要求，另外，zigbee網絡的每個節點還具有一定的數據處理能力，滿足樓宇智能照明系統對分布式處理節點的要求。

執行設備包括電動窗簾以及安裝在照明燈內的串口繼電器、多顏色可調光源、可調光鎮流器。

電動窗簾，根據節點zigbee設備指令打開或關閉，調節室內採光，在儘可能使用自然光的情況下，保持室內照明環境在一個穩定的範圍內，提高自然光源的利用率，有利於照明健康和節能。

串口繼電器，根據節點zigbee設備指令控制通斷，控制照明燈打開或關閉。

多顏色可調光源，根據節點zigbee設備指令進行調節，控制照明燈光源的顏色，在寒冷的季節提供暖色調的燈光，在炎熱的季節提供冷色調的燈光，提高用戶的體驗。

可調光鎮流器，根據節點zigbee設備指令進行調節，控制照明燈的光照強度。

中央控制單元包括中央zigbee設備、核心處理器以及wifi模塊。

中央zigbee設備，提供了數據傳輸的通道，連接多個分布控制節點，獲取各分布控制節點上傳的數據，輸出到核心處理器。

核心處理器，採用arm處理器，用於完成人工監管終端數據和分布式控制節點數據之間的交互，存儲系統數據，包括樓宇的控制信息、用戶信息和網絡信息等，並對整個系統進行管控；通過採用嵌入式的arm處理器作為處理核心，符合樓宇智能照明系統對處理核心功能的專用性、成本性和體積性的要求，同時，arm處理器結合linux系統的開發作為嵌入式系統開發的主流，技術成熟穩定，是實現樓宇智能照明系統核心處理器功能的最佳選擇。

wifi模塊，提供wifi接口，連接人工監管終端，進行數據交互。

人工監管終端，採用pc端或各種手持設備，包括智慧型手機、平板電腦等，為用戶提供可操作的界面，對系統進行手動控制。

本發明的工作流程：照度傳感器分別採集測量區域室內和室外的光照強度數據，當室外光照強度高，室內光照強度低時，節點zigbee設備控制電動窗簾打開，調節室內採光；當室外光照強度低於閥值時，微波紅外雙鑑探測器、壓力傳感器和轉動傳感器複合使用，獲取測量範圍內是否有人進入，當有人進入時，節點zigbee設備控制照明燈打開，並根據室內光照強度調節照明燈的光照強度，並可調節光源顏色；用戶通過人工監管終端可對照明系統進行手動控制。

本發明提供的樓宇智能照明系統，採用分布式的控制方法，每個分布控制節點利用自己的數據處理能力，負責自己區域內的照明控制，而不將數據統一上傳到核心處理器上進行控制，核心處理器具有情景模式切換、燈光統一控制和存儲系統狀態數據等功能，相比於集中控制的方法，本發明對數據傳輸和控制器的壓力更小，同時避免了控制的時延誤差；通過設置電動窗簾，提高了自然光源的利用率，有利於照明健康和節能；通過採用微波紅外雙鑑探測器和壓力傳感器、轉動傳感器相結合進行信息採集，提高了測量的精度和準確性。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「示例」、「具體示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

以上內容僅僅是對本發明結構所作的舉例和說明，所屬本技術領域的技術人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，只要不偏離發明的結構或者超越本權利要求書所定義的範圍，均應屬於本發明的保護範圍。