一種基于can總線的室內照明智能感知控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法，該控制方法的步驟為：室內照明區域網格劃分；在每個網格內照明燈旁安裝人員分布探測器；在每個采光窗口前一定高度安裝窗口采光探測器；構建基于CAN總線的中央控制系統；設計中控計算機決策控制方法；設計人員分布探測器智能感知方法；步驟七、功能調試。本方法實現了室內照明的智能感知控制，考慮到了影響室內照明節能的各種因素，具有信息化、智能化程度高，反應靈敏，節能效果好，應用廣泛等優點，可有效避免室內照明電能的浪費。
【專利說明】
一種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法
技術領域
[0001] 本發明涉及室內照明智能控制技術領域，尤其涉及一種基于CAN總線的室內照明 智能感知控制方法。
【背景技術】
[0002] 室內照明燈光的開關控制技術一直停留在電燈發明初期，止步不前，仍普遍采用 人工手動開關控制方式，現代信息技術在這個領域的應用顯得跟不上時代的發展。
[0003] 隨著現代服務業的蓬勃發展，城市寫字樓、辦公樓的數量與日倶增，與此同時室內 照明用電的能耗也居高不下，給國家能源供給、環境保護帶來了沉重的壓力，能耗中有一部 分屬于正常消耗，比如室內夜間有人區域照明、陰天及晴天背陰面低亮度照明，還有相當一 部分屬于能源浪費，比如夜間無人區域不關照明燈，晴天朝陽面不關照明燈，陰天及背陰面 照明亮度足夠時仍開照明燈等浪費現象帶來的能耗。由于照明燈光需要人工開關，很多人 沒有養成隨手關燈的良好習慣，很多單位也認為這是一件小事而疏于管理，因此這部分浪 費是由人員節能素養不足及單位節能管理不善造成的。
【發明內容】
[0004] 鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方 法，用以解決現有室內照明浪費能源的問題。
[0005] 本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：
[0006] -種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法，該控制方法的步驟為：
[0007] 步驟一、室內照明區域網格劃分；
[0008] 步驟二、在每個網格內照明燈旁安裝人員分布探測器；
[0009] 步驟三、在每個采光窗口前安裝窗口采光探測器；
[0010] 步驟四、構建基于CAN總線的中央控制系統；
[0011] 步驟五、設計中控計算機決策控制方法；
[0012] 步驟六、設計人員分布探測器智能感知方法；
[0013] 步驟七、功能調試。
[0014] 每個室內照明區域的網格包含一盞室內照明燈，并且照明燈位于對應網格的中 心。
[0015] 人員分布探測器包括:帶CAN接□的微控制器(MCU)、紅外輻射探測單元、照明燈開 關控制電路、電源。
[0016] 窗口采光探測器包括:帶CAN接口的微控制器(M⑶）、太陽光探測單元、電源。
[0017] 窗口采光探測器的位置為:距窗口 50cm、距窗口上沿50cm處居中；窗口采光探測器 通過連接在天花板上的固定桿安裝固定在窗戶前，遮陽簾位于窗口采光探測器與窗戶之 間。
[0018]中央控制系統包括:中控計算機、CAN總線網絡、決策控制軟件、120歐姆電阻。
[0019] 人員分布探測器和窗口采光探測器作為分布式結點單元通過CAN總線接入中央控 制系統。
[0020] 中控計算機決策控制方法為：
[0021] 每日7:00至19:00之間開啟日間模式:喚醒窗口采光探測器，依據太陽光照射強度 分類授權方案對采光探測器探測到的太陽光強度進行判斷，并對不同照明區域網格內的照 明燈能否點亮進行授權;獲得授權的照明燈對應的照明區域網格內的人員分布探測器探測 到該照明區域網格內有人員分布時，該獲得授權的照明燈點亮;未獲得授權的照明燈，無論 其對應的照明區域網格內的人員分布探測器是否探測到該照明區域網格內有人員分布，都 無法點亮；
[0022] 每天19:00至次日7:00之間開啟夜間模式:休眠窗口采光探測器，使其停止工作， 所有照明燈均獲得授權，某一照明區域網格內的人員分布探測器探測到該照明區域網格內 有人員分布時，該照明區域網格對應的照明燈點亮。
[0023] 太陽光照射強度分類授權方案為：
[0024]當室內照明區域網格按其到窗戶所在墻壁距離由遠及近分為η列時，將太陽光強 度由弱到強分為η+1檔；
[0025] 如果太陽光強度為第i檔，那么：當i = l時，所有列照明區域網格對應的照明燈均 可獲得授權、能夠點亮；當l〈i〈n+2時，第n-(i-2)列到第η列照明區域網格對應的照明燈無 法獲得授權、不能點亮，其余列照明區域網格對應的照明燈獲得授權、能夠點亮。
[0026] 人員分布探測器智能感知方法為：
[0027] 當某一照明區域網格內的人員分布探測器的帶CAN接口的微控制器(MCT)接收到 中控計算機發來的授權信號后，控制紅外輻射探測單元對該照明區域網格內進行探測;若 探測到該照明區域網格內有人員分布，照明控制開關電路點亮照明燈;照明燈點亮后，該照 明區域網格對應的紅外輻射探測單元在探測到該照明區域網格內連續30分鐘無人員分布 后，照明控制開關電路關閉照明燈;照明燈點亮后，該照明區域網格內人員分布探測器的帶 CAN接口的微控制器(MCU)接收到中控計算機發來的未授權信號后，立即通過照明控制開關 電路關閉照明燈。
[0028]本發明有益效果如下：
[0029] 本發明針對這室內照明的電能浪費，采用現代信息技術，對室內人員分布狀況、窗 口采光亮度進行智能感知、分析處理，控制室內各位置照明燈適時開關，實現室內照明亮度 的合理調控及電能的節約利用，通過技術手段彌補人員節能素養不足及單位節能管理不善 造成的電能浪費，為降低企業經營成本，建設資源節約型、環境友好型社會貢獻科技力量。
[0030] 本方法實現了室內照明的智能感知控制，考慮到了影響室內照明節能的各種因 素，具有信息化、智能化程度高，反應靈敏，節能效果好，應用廣泛等優點，可有效避免室內 照明電能的浪費。
[0031] 本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的特征和優點從 說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在 所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【附圖說明】
[0032] 附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發明的限制，在整個附圖 中，相同的參考符號表不相同的部件。
[0033] 圖1為一種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法的室內照明區域網格化劃 分示意圖。
[0034] 圖2為一種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法的室內照明區域網格劃分 后單個照明區域網格的示意圖。
[0035] 圖3為一種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法的窗口采光探測器安裝示 意圖。
[0036]圖4為一種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法的人員分布探測器原理示 意圖。
[0037]圖5為一種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法的窗口采光探測器原理示 意圖。
[0038]圖6為一種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法的CAN總線網絡結構示意 圖。
[0039] 圖7為一種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法的中控計算機決策控制方 法流程圖。
[0040] 圖8為一種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法的人員分布探測器智能感 知算法流程圖。
[0041] 圖中：1.照明燈，2.人員分布探測器，3.窗口采光探測器，4.遮陽簾，5.固定桿，6. 中控計算機，7.門，8.窗戶，201、301、601均為04財妾口，202、302均為微控制器(]?〇])，203、 303均為電源，204.照明開關控制電路，205紅外輻射探測單元，304.太陽光探測單元，9、10 均為120歐姆電阻。
【具體實施方式】
[0042]下面結合附圖來具體描述本發明的優選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，并 與本發明的實施例一起用于闡釋本發明的原理。
[0043]利用本發明對某一房間進行室內照明控制，該房間一側設有三個窗戶8,另一側設 有兩個門7,室內共有12盞照明燈1，沿窗戶所在墻壁方向共有4列，每列3盞照明燈1。
[0044] -種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法，該控制方法的步驟為：
[0045] 步驟一、室內照明區域網格劃分。每個室內照明區域的網格包含一盞室內照明燈 1，并且照明燈位于對應網格的中心。由該盞照明燈1負責本網格內的照明。如圖1所示，本實 施例中，將房間按照照明燈1進行照明區域網格劃分為4X3、共12個照明區域網格，所示房 間設有兩個門7和三個窗戶8。
[0046] 步驟二、如圖2所示，在每個網格內照明燈旁安裝人員分布探測器2。如圖4所示，人 員分布探測器2包括:帶CAN接口 201的微控制器(MCU) 202、紅外輻射探測單元205、照明燈開 關控制電路204、電源203。當網格內紅外輻射出現變化時，紅外輻射探測單元205向微控制 器202發送相應信號，微控制器202檢測到信號，將相應信息發送到中控計算機6,供中控計 算機6進行控制決策。同時微控制器202依據中控計算機6的決策通過照明燈開關控制電路 204對網格內照明燈1進行開關控制。
[0047] 步驟三、如圖3所示在每個窗戶8前安裝窗口采光探測器3;窗口采光探測器3的位 置為:距窗口 50cm、距窗口上沿50cm處居中；窗口采光探測器3通過連接在天花板上的固定 桿5安裝固定在窗戶8前，遮陽簾4位于窗口采光探測器3與窗戶8之間。如圖5所示，窗口采光 探測器3包括:帶CAN接口 301的微控制器(MCU)302、太陽光探測單元304、電源303;當射入室 內的太陽光強度在一天內發生變化時，太陽光探測單元304進行實時監測，并將監測信號實 時發送給微控制器302,微控制器302將窗口采光強度信息發送到中控計算機6,供中控計算 機6進行控制決策。窗口采光探測器3采用夜間休眠，日間喚醒工作模式。
[0048] 步驟四、如圖6所示，構建基于CAN總線的中央控制系統；中央控制系統包括：中控 計算機6、CAN總線網絡、決策控制軟件、120歐姆電阻;人員分布探測器2和窗口采光探測器3 作為分布式結點單元通過CAN總線接入中央控制系統；120歐姆電阻共有兩個:120歐姆電阻 9和120歐姆電阻10。
[0049] 步驟五、如圖7所示，設計中控計算機決策控制方法；中控計算機決策控制方法為：
[0050] 每日7:00至19:00之間開啟日間模式:喚醒窗口采光探測器3,依據太陽光照射強 度分類授權方案對采光探測器3探測到的太陽光強度進行判斷，并對不同照明區域網格內 的照明燈1能否點亮進行授權;獲得授權的照明燈1對應的照明區域網格內的人員分布探測 器2探測到該照明區域網格內有人員分布時，該獲得授權的照明燈1點亮;未獲得授權的照 明燈1，無論其對應的照明區域網格內的人員分布探測器2是否探測到該照明區域網格內有 人員分布，都無法點亮；
[0051 ]每天19:00至次日7:00之間開啟夜間模式:休眠窗口采光探測器3，使其停止工作， 所有照明燈1均獲得授權，某一照明區域網格內的人員分布探測器2探測到該照明區域網格 內有人員分布時，該照明區域網格對應的照明燈1點亮。
[0052]表1太陽光照射強度分類授權方案
[0053]
[0054] 太陽光照射強度分類授權方案為：
[0055] 當室內照明區域網格按其到窗戶8所在墻壁距離由遠及近分為η列時，將太陽光強 度由弱到強分為η+1檔；
[0056] 如果太陽光強度為第i檔，那么：當i = l時，所有列照明區域網格對應的照明燈1均 可獲得授權、能夠點亮;當l〈i〈n+2時，第n-(i-2)列到第η列照明區域網格對應的照明燈1無 法獲得授權、不能點亮，其余列照明區域網格對應的照明燈1獲得授權、能夠點亮。
[0057] 本實施例中η = 3,因此設計太陽光照射強度分類授權方案，如表1所示。
[0058] 步驟六、如圖8所示，設計人員分布探測器智能感知方法;人員分布探測器智能感 知方法為：
[0059]當某一照明區域網格內的人員分布探測器2的帶CAN接口 201的微控制器(Μ⑶)202 接收到中控計算機6發來的授權信號后，控制紅外輻射探測單元205對該照明區域網格內進 行探測;若探測到該照明區域網格內有人員分布，照明控制開關電路204點亮照明燈1;照明 燈1點亮后，該照明區域網格對應的紅外輻射探測單元205在探測到該照明區域網格內連續 30分鐘無人員分布后，照明控制開關電路204關閉照明燈1;照明燈1點亮后，該照明區域網 格內人員分布探測器2的帶CAN接口 201的微控制器(M⑶)202接收到中控計算機6發來的未 授權信號后，立即通過照明控制開關電路204關閉照明燈1。
[0060] 步驟七、功能調試。
[0061] 依據室內照明亮度的實際照度大小，調整中控計算機決策控制算法中的授權閾 值，使每個照明區域網格內的照明燈1獲得與實際需要相符的授權，依據每個照明區域網格 的實際面積，調整其對應的人員分布探測器2的覆蓋范圍、探測靈敏度，使該人員分布探測 器2對進入該網格的人員探測無死角，對進入相鄰照明區域網格內的人員探測不越界。
[0062]綜上所述，本發明實施例提供了一種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法， 本方法實現了室內照明的智能感知控制，考慮到了影響室內照明節能的各種因素，具有信 息化、智能化程度高，反應靈敏，節能效果好，應用廣泛等優點，可有效避免室內照明電能的 浪費。
[0063]本領域技術人員可以理解，實現上述實施例方法的全部或部分流程，可以通過計 算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于計算機可讀存儲介質中。其中，所 述計算機可讀存儲介質為磁盤、光盤、只讀存儲記憶體或隨機存儲記憶體等。
[0064]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種基于CAN總線的室內照明智能感知控制方法，其特征在于，該控制方法的步驟 為： 步驟一、室內照明區域網格劃分； 步驟二、在每個網格內照明燈旁安裝人員分布探測器； 步驟三、在每個采光窗口前安裝窗口采光探測器； 步驟四、構建基于CAN總線的中央控制系統； 步驟五、設計中控計算機決策控制方法； 步驟六、設計人員分布探測器智能感知方法； 步驟七、功能調試。2. 根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，每個所述室內照明區域的網格包含一 盞室內照明燈，并且照明燈位于對應網格的中心。3. 根據權利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述人員分布探測器包括:帶CAN接口 的微控制器、紅外輻射探測單元、照明燈開關控制電路、電源。4. 根據權利要求1-3任一所述的控制方法，其特征在于，所述窗口采光探測器包括:帶 CAN接口的微控制器、太陽光探測單元、電源。5. 根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述窗口采光探測器的位置為:距窗 口 50cm、距窗口上沿50cm處居中；所述窗口采光探測器通過連接在天花板上的固定桿安裝 固定在窗戶前，遮陽簾位于窗口采光探測器與窗戶之間。6. 根據權利要求1或5所述的控制方法，其特征在于，所述中央控制系統包括：中控計算 機、CAN總線網絡、決策控制軟件、120歐姆電阻。7. 根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述人員分布探測器和窗口采光探測 器作為分布式結點單元通過CAN總線接入所述中央控制系統。8. 根據權利要求1或7所述的控制方法，其特征在于，所述中控計算機決策控制方法為： 每日7:00至19:00之間開啟日間模式:喚醒所述窗口采光探測器，依據太陽光照射強度 分類授權方案對所述采光探測器探測到的太陽光強度進行判斷，并對不同照明區域網格內 的照明燈能否點亮進行授權;獲得授權的照明燈對應的照明區域網格內的人員分布探測器 探測到該照明區域網格內有人員分布時，該獲得授權的照明燈點亮;未獲得授權的照明燈， 無論其對應的照明區域網格內的人員分布探測器是否探測到該照明區域網格內有人員分 布，都無法點亮； 每天19:00至次日7:00之間開啟夜間模式:休眠窗口采光探測器，使其停止工作，所有 照明燈均獲得授權，某一照明區域網格內的人員分布探測器探測到該照明區域網格內有人 員分布時，該照明區域網格對應的照明燈點亮。9. 根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述太陽光照射強度分類授權方案 為： 當室內照明區域網格按其到窗戶所在墻壁距離由遠及近分為η列時，將太陽光強度由 弱到強分為η+1檔； 如果太陽光強度為第i檔，那么：當i = l時，所有列照明區域網格對應的照明燈均可獲 得授權、能夠點亮；當l〈i〈n+2時，第n-(i-2)列到第η列照明區域網格對應的照明燈無法獲 得授權、不能點亮，其余列照明區域網格對應的照明燈獲得授權、能夠點亮。10.根據權利要求1或5或7或9所述的控制方法，其特征在于，所述人員分布探測器智能 感知方法為： 當某一照明區域網格內的人員分布探測器的帶CAN接口的微控制器接收到中控計算機 發來的授權信號后，控制紅外輻射探測單元對該照明區域網格內進行探測;若探測到該照 明區域網格內有人員分布，照明控制開關電路點亮照明燈;照明燈點亮后，該照明區域網格 對應的紅外輻射探測單元在探測到該照明區域網格內連續30分鐘無人員分布后，照明控制 開關電路關閉照明燈;照明燈點亮后，該照明區域網格內人員分布探測器的帶CAN接口的微 控制器接收到中控計算機發來的未授權信號后，立即通過照明控制開關電路關閉照明燈。
【文檔編號】F21V23/04GK105953189SQ201610579072
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月21日
【發明人】柴志林
【申請人】北京機械設備研究所