專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)的制作方法
基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)本發(fā)明涉及智能照明控制系統(tǒng)，尤其是涉及基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系 統(tǒng)，實現(xiàn)物對物的實時動態(tài)智能控制。照明燈具，尤其是路燈作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，近年來數(shù)量獲得了飛速的增長，與此 同時帶來了用電量的急劇增長，目前我國大部分城市的照明控制和管理仍然采取相對落后 的模式，通常采用的方式是由每臺變電箱或配電柜對整個區(qū)域的路燈進行集中式時鐘控 制，這種控制方式無法對目標路燈進行精確控制和靈活管理，監(jiān)控和維護方面，通常還采用 人工巡查的方式進行管理，管理成本非常高昂，且可靠性不高。尤其是在倡導節(jié)能環(huán)保的今 天，傳統(tǒng)的控制方式越來越不能適應節(jié)能的要求，經(jīng)常可以看到一種現(xiàn)象，在一條車流量稀 少的高速公路上卻燈火通明，大量的電能被白白浪費掉，在車流量很大的道路上卻沒有路 燈照明，存在很大的交通安全隱患。公共活動區(qū)域的照明系統(tǒng)也存在上述缺陷。因此，開發(fā) 一種智能的照明控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對照明燈具的開關(guān)及亮度等參數(shù)的實時動態(tài)控制具有非常 重要的現(xiàn)實意義。本發(fā)明的目的是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)，通過對人流量、 車流量、環(huán)境亮度及其他相關(guān)信息的感知，智能控制目標燈具的開關(guān)及亮度調(diào)節(jié)，實現(xiàn)節(jié)能 且易于管理和維護的目的。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)，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(jié)點組成的傳感網(wǎng)絡(luò)，每一個傳感器節(jié)點都具有唯一的源 地址碼，所述的若干傳感器節(jié)點沿照明區(qū)域分布設(shè)置；應用層包括由若干對象節(jié)點組成的對象網(wǎng)絡(luò)，所述的每一個對象節(jié)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；傳輸層至少包括傳感網(wǎng)絡(luò)和對象網(wǎng)絡(luò)之間的通信網(wǎng)絡(luò)，所述的傳感網(wǎng)絡(luò)和對象網(wǎng) 絡(luò)之間通過該通信網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。特定傳感器節(jié)點的觸發(fā)信號連同該傳感器節(jié)點的源地址碼通過所述的通信網(wǎng)絡(luò) 發(fā)送到應用層的特定對象節(jié)點，該特定對象節(jié)點通過計算，并根據(jù)計算結(jié)果發(fā)送控制指令 到相應的燈光控制單元，以控制相關(guān)區(qū)域光源的工作狀態(tài)。傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)用于感應人或者車的經(jīng)過，當有人或者車經(jīng)過時，傳感器被觸發(fā)， 觸發(fā)信號連同該傳感器節(jié)點的源地址碼生成數(shù)據(jù)報，并通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，對象網(wǎng)絡(luò) 接收到觸發(fā)信號后，根據(jù)發(fā)送該觸發(fā)信號的源地址碼發(fā)送相應的控制指令來控制相應的燈 光控制單元對光源的工作狀態(tài)進行調(diào)整。傳輸層根據(jù)通信協(xié)議建立感知層和應用層之間的通信鏈路，并完成傳感網(wǎng)絡(luò)和對象網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸。燈光控制的方式按照預設(shè)的參數(shù)執(zhí)行。以路燈為例，可以將源地址周邊的路燈亮 度調(diào)高，在一定的范圍內(nèi)，從源地址往兩邊的若干個路燈亮度逐漸遞減，形成從人或車所在 位置為中心的一定范圍內(nèi)，路燈的亮度逐漸遞減。或者通過兩次觸發(fā)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范圍內(nèi)的路燈點亮或亮度調(diào)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范圍內(nèi)的路燈點亮或亮度調(diào)高。本發(fā)明的工作步驟如下a、傳感器節(jié)點感應是否有車輛或行人經(jīng)過，如果有則通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送指令到相 鄰的若干個目標節(jié)點，即相鄰的若干個燈光控制單元；b、相鄰的若干個燈光控制單元接收到指令后讀取發(fā)送指令的源地址碼，并根據(jù)預 設(shè)的參數(shù)分別調(diào)整相應的各路燈的亮度。傳感器節(jié)點感應到的觸發(fā)信號可以通過廣播形式發(fā)送，此時不需要目標地址，只 需要對象節(jié)點判斷傳感器節(jié)點的源地址碼，然后判斷是否進行開關(guān)及調(diào)光動作；也可以采 取點對點的方式發(fā)送觸發(fā)信號，此時對象節(jié)點需要具備目標地址，傳感器節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù) 報文中需要包括目標地址，然后點對點建立通信鏈路，完成點對點通信。本發(fā)明的有益效果是根據(jù)人或車等需要提供照明的因素對路燈的觸發(fā)，智能動 態(tài)的控制目標路燈的開關(guān)及亮度，具有極大的節(jié)約能源消耗，且易于維護和管理的有益效^ ο作為上述技術(shù)方案的改良，本發(fā)明的進一步技術(shù)方案如下進一步，上述的燈光控制單元是可調(diào)光LED驅(qū)動器，照明燈具采用LED光源。LED光源及其可調(diào)光LED驅(qū)動器的組合相對金鹵燈而言具有調(diào)光及時及高效的優(yōu) 點，且對光源的壽命沒有影響。進一步，上述的通信網(wǎng)絡(luò)是無線通信網(wǎng)絡(luò)，包括設(shè)置于感知層的無線發(fā)射模塊和 設(shè)置于應用層的無線接收模塊，該無線發(fā)射模塊電連接到所述的傳感器節(jié)點，該無線接收 模塊電連接到所述的燈光控制單元，所述的無線發(fā)射模塊和無線接收模塊分別一一對應于 所述的傳感器節(jié)點和燈光控制單元。對于道路的照明控制，由于路燈之間的間距較遠，且施工布線難度較大且成本高， 因此采用無線通信網(wǎng)絡(luò)是較好的解決方案。進一步，上述的對象節(jié)點還包括MCU處理器，該MCU處理器具有一 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。傳感器節(jié)點發(fā)送的觸發(fā)信號的報文結(jié)構(gòu)至少包括源地址碼位和數(shù)據(jù)位，MCU處理 器用于讀取觸發(fā)信號的源地址碼，并根據(jù)MCU處理器的存儲單元中的預設(shè)程序和數(shù)據(jù)進行 運算，如果符合控制條件，則根據(jù)運算結(jié)果發(fā)送控制指令到燈光控制單元。進一步，上述的無線通信網(wǎng)絡(luò)可以是zigbee網(wǎng)絡(luò)，GI3RS網(wǎng)絡(luò)，GSM網(wǎng)絡(luò)，WLAN網(wǎng) 絡(luò)，藍牙網(wǎng)絡(luò)，3G網(wǎng)絡(luò)等。無線通信網(wǎng)絡(luò)的類型和協(xié)議不受限制，其組網(wǎng)方式及拓撲結(jié)構(gòu)也不受限制。進一步，上述的通信網(wǎng)絡(luò)是有線網(wǎng)絡(luò)，可以是以太網(wǎng)，或者電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)寸。
在某些具體的場合，更加適合采用有線網(wǎng)絡(luò)，其優(yōu)點是可靠性高，信號衰減少，傳 輸距離較遠。進一步，上述的傳感器節(jié)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。傳感器用于感知人或車等需要被照明的因素的存在及運動，因此任何能夠感知到 人或車等需要被照明的因素的存在及運動的傳感器類型都可以采用或者組合使用以減少 誤判斷。進一步，上述的傳感器還包括環(huán)境光傳感器。環(huán)境光傳感器的應用進一步提高了節(jié)能效率，當環(huán)境光較亮的情況下，可以關(guān)閉 傳感網(wǎng)絡(luò)，這樣即使有人或車經(jīng)過路燈也不會被點亮，只有當環(huán)境光亮度低于設(shè)定值時，傳 感網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(wǎng)絡(luò)的控制，以滿足城市夜景美化 的效果，十點之后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(wǎng) 絡(luò)，達到進一步節(jié)能的目的。
圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)模型示意圖；圖2是本發(fā)明單盞路燈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明一個具體實施例的控制實例示意圖。以下結(jié)合附圖和具體實施案例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本實施例以路燈為 例加以說明，但不作為對本發(fā)明技術(shù)方案的限定。本發(fā)明是一個物隨動控制物的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，如圖1所示，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(jié)點組成的傳感網(wǎng)絡(luò)，每一個傳感器節(jié)點都具有唯一的 源地址；應用層包括由若干對象節(jié)點組成的對象網(wǎng)絡(luò)，每一個對象節(jié)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；傳輸層至少包括傳感網(wǎng)絡(luò)和對象網(wǎng)絡(luò) 之間的通信網(wǎng)絡(luò)，該傳輸層根據(jù)通信協(xié)議建立感知層和應用層之間的通信鏈路，并完成傳 感網(wǎng)絡(luò)和對象網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸。傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)用于感應人或者車的經(jīng)過，當有人或者車經(jīng)過時，傳感器被觸發(fā)， 觸發(fā)信號連同該傳感器節(jié)點的源地址生成數(shù)據(jù)報，并通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，對象網(wǎng)絡(luò)接 收到觸發(fā)信號后，根據(jù)發(fā)送該觸發(fā)信號的源地址控制相應的燈光控制單元對路燈的工作狀 態(tài)進行調(diào)整。燈光控制的方式按照預設(shè)的參數(shù)執(zhí)行。例如可以將源地址周邊的路燈亮度調(diào)高， 在一定的范圍內(nèi)，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 中心的一定范圍內(nèi)，路燈的亮度逐漸遞減。或者通過兩次觸發(fā)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范圍內(nèi)的路燈點亮或亮度調(diào)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范圍內(nèi)的路燈點亮或亮度調(diào)高。
本實施例的工作步驟如下a、傳感器節(jié)點感應是否有車輛或行人經(jīng)過，如果有則通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送指令到相 鄰的若干個目標節(jié)點，即相鄰的若干個燈光控制單元；b、相鄰的若干個燈光控制單元接收到指令后讀取發(fā)送指令的源地址，并根據(jù)預設(shè) 的參數(shù)分別調(diào)整相應的各路燈的亮度。根據(jù)人或車等需要提供照明的因素對路燈的觸發(fā)，智能動態(tài)的控制目標路燈的開 關(guān)及亮度，具有極大的節(jié)約能源消耗，且易于維護和管理的有益效果。如圖2所示，在本實施例中，燈光控制單元采用可調(diào)光LED驅(qū)動器15，路燈采用 LED光源16。LED光源15及其可調(diào)光LED驅(qū)動器15的組合相對金鹵燈而言具有調(diào)光及時及高 效的優(yōu)點，且對光源的壽命沒有影響。本實施例傳輸層8的通信網(wǎng)絡(luò)采用無線通信網(wǎng)絡(luò)，包括設(shè)置于感知層7的無線發(fā) 射模塊12和設(shè)置于應用層9的無線接收模塊13，該無線發(fā)射模塊12電連接到所述的傳感 器節(jié)點11，該無線接收模塊13電連接到燈光控制單元，燈光控制單元包括MUC處理單元14 和可調(diào)光LED驅(qū)動器15，所述的無線發(fā)射模塊12和無線接收模塊13分別一一對應于所述 的傳感器節(jié)點11和MCU處理單元14，MCU處理單元14的作用是讀取發(fā)送觸發(fā)信號的傳感 器節(jié)點11的源地址，并根據(jù)該源地址信息發(fā)送相應的指令到可調(diào)光LED驅(qū)動器15。由于路燈之間的間距較遠，且施工布線難度較大且成本高，因此采用無線通信網(wǎng) 絡(luò)是較好的解決方案。無線通信網(wǎng)絡(luò)可以是zigbee網(wǎng)絡(luò)，GI3RS網(wǎng)絡(luò)，GSM網(wǎng)絡(luò)，WLAN網(wǎng)絡(luò)，藍牙網(wǎng)絡(luò)，3G 網(wǎng)絡(luò)等。無線通信網(wǎng)絡(luò)的類型和協(xié)議不受限制，其組網(wǎng)方式及拓撲結(jié)構(gòu)也不受限制。除此之外，通信網(wǎng)絡(luò)也可以采用有線網(wǎng)絡(luò)，可以是以太網(wǎng)，或者電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)等。
在某些具體的場合，更加適合采用有線網(wǎng)絡(luò)，其優(yōu)點是可靠性高，信號衰減少，傳 輸距離較遠。傳感器節(jié)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。傳感器用于感知人或車等需要被照明的因素的存在及運動，因此任何能夠感知到 人或車等需要被照明的因素的存在及運動的傳感器類型都可以采用或者組合使用以減少 誤判斷。本實施例的傳感器還包括環(huán)境光傳感器。環(huán)境光傳感器的應用進一步提高了節(jié)能效率，當環(huán)境光較亮的情況下，可以關(guān)閉 傳感網(wǎng)絡(luò)，這樣即使有人或車經(jīng)過路燈也不會被點亮，只有當環(huán)境光亮度低于設(shè)定值時，傳 感網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(wǎng)絡(luò)的控制，以滿足城市夜景美化 的效果，十點之后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(wǎng) 絡(luò)，達到節(jié)能的目的。
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(huán)境光傳感器(圖中未示出)檢測環(huán)境光亮度，若環(huán)境光亮度小于某一設(shè)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(tài)，設(shè)定午夜12點之后時鐘模 塊發(fā)送指令將所有路燈的亮度調(diào)到50%，同時傳感網(wǎng)絡(luò)進入工作狀態(tài)，假設(shè)此時正好有一 輛汽車111經(jīng)過路燈3，觸發(fā)到設(shè)于路燈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(shù)據(jù)報文，并通過無線發(fā)射 模塊以廣播的方式發(fā)送出去，假設(shè)路燈1，路燈2，路燈3，路燈4，路燈5，路燈6的無線接收 模塊都收到了信號，并傳送到各自的MCU處理單元，MCU處理單元首先讀取接收到的數(shù)據(jù)報 文的源地址碼，并將該源地址碼與MCU處理單元的存儲模塊內(nèi)預設(shè)的數(shù)據(jù)進行比對，如果 判斷該源地址碼是目標源地址碼，則發(fā)送相應的指令到本地的可調(diào)光LED驅(qū)動器，例如各 路燈的MCU處理單元收到路燈3發(fā)送的觸發(fā)信號的預設(shè)指令如下路燈1的亮度調(diào)為70 %， 路燈2的亮度調(diào)為90%，路燈3的亮度調(diào)為100%，路燈4的亮度調(diào)為90%，路燈5的亮度 調(diào)為70 %，路燈6不進行任何動作。這樣便形成了一個以汽車111所在位置為中心，往兩 邊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，同理，此時，路燈1的亮度 恢復50%，路燈2的亮度調(diào)為70%，路燈3的亮度調(diào)為90 %，路燈4的亮度調(diào)為100 %，路 燈5的亮度調(diào)為90%，路燈6的亮度調(diào)為70%。以此類推，如此便實現(xiàn)了路燈燈光的亮度 隨動調(diào)節(jié)，極大程度的降低了能源消耗。除此之外，如果是單行道則可以設(shè)置成只調(diào)量車輛行進方向前方的路燈，而后方 的路燈不調(diào)量。同時也可通過人或車輛兩次觸發(fā)紅外光耦傳感器的邏輯順序，通過程序判 斷人或車輛的行進方向。需要特別說明的是如上所述是結(jié)合具體內(nèi)容提供的一種實施方式，并不能認定 本實用新型的具體實施只局限于這些說明。凡與本實用新型結(jié)構(gòu)、裝置等近似、雷同，或是 對于本實用新型構(gòu)思前提下做出若干技術(shù)推演或替換，都應當視為本實用新型的保護范 圍。
權(quán)利要求
1.基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)，其特征在于，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(jié)點組成的傳感網(wǎng)絡(luò)，每一個傳感器節(jié)點都具有唯一的源地址 碼，所述的若干傳感器節(jié)點沿照明區(qū)域分布設(shè)置；應用層包括由若干對象節(jié)點組成的對象網(wǎng)絡(luò)，所述的每一個對象節(jié)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；傳輸層至少包括傳感網(wǎng)絡(luò)和對象網(wǎng)絡(luò)之間的通信網(wǎng)絡(luò)，所述的傳感網(wǎng)絡(luò)和對象網(wǎng)絡(luò)之 間通過該通信網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 燈光控制單元是可調(diào)光LED驅(qū)動器，照明燈具采用LED光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 通信網(wǎng)絡(luò)是無線通信網(wǎng)絡(luò)，包括設(shè)置于感知層的無線發(fā)射模塊和設(shè)置于應用層的無線接收 模塊，該無線發(fā)射模塊電連接到所述的傳感器節(jié)點，該無線接收模塊電連接到所述的燈光 控制單元，所述的無線發(fā)射模塊和無線接收模塊分別一一對應于所述的傳感器節(jié)點和燈光 控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 對象節(jié)點還包括MCU處理器，該MCU處理器具有一 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。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 無線通信網(wǎng)絡(luò)可以是zigbee網(wǎng)絡(luò)，GPRS網(wǎng)絡(luò)，GSM網(wǎng)絡(luò)，WLAN網(wǎng)絡(luò)，藍牙網(wǎng)絡(luò)，3G網(wǎng)絡(luò)等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 通信網(wǎng)絡(luò)是有線網(wǎng)絡(luò)，可以是以太網(wǎng)，或者電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)，其特征在 于所述的傳感器節(jié)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。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 傳感器還包括環(huán)境光傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)，其特征在于，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(jié)點組成的傳感網(wǎng)絡(luò)，每一個傳感器節(jié)點都具有唯一的源地址；應用層包括由若干對象節(jié)點組成的對象網(wǎng)絡(luò)，所述的每一個對象節(jié)點至少包括一個燈光控制單元；傳輸層至少包括傳感網(wǎng)絡(luò)和對象網(wǎng)絡(luò)之間的通信網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明具有路燈亮度隨動調(diào)節(jié)，極大程度節(jié)省能源等優(yōu)點。
文檔編號H04L29/08GK102143213SQ20111000440
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月4日
發(fā)明者吳偉科, 陳綱 申請人:中山興瀚科技有限公司