專利名稱：基于雙向通訊的智能照明管理系統及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種基于雙向通訊的智能照明管理系統及其控制方法，屬于照明控制 技術領域。
背景技術：
自從有了電燈以來，人類社會活動變得豐富多彩；一些大型商場、酒店、會議廳等 公共場所都需要照明系統。傳統的照明系統由電線、開關、配線箱等硬件構成，組建復雜，功 能單一；傳統照明系統功能只是實現簡單的開關控制，每個照明節點需要人工監視，整個系 統的維護需要人工多，效率較低，管理維護成本高；傳統的照明系統建成后，系統擴展性較 差，無法加設擴展功能。隨著要求控制區域面積的增大，整個照明系統的成本增加較大。因此，設計一種新型的智能照明系統，將是一項具有經濟效益和社會效應的技術 課題。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種基于雙向通訊的智能照明管 理系統及其控制方法。本發明的目的通過以下技術方案來實現基于雙向通訊的智能照明管理系統，特點是包括調光板和主控制板，在燈具上安 裝有用于偵測燈具狀態和環境情況的傳感器，所述燈具連接調光板，所述傳感器與調光板 信號相連，所述調光板接入主控制板，所述主控制板連接本地計算機。進一步地，上述的基于雙向通訊的智能照明管理系統，其中，所述燈具通過控制線 與調光板相連，采用PWM(脈沖寬度調制)進行調光控制；所述傳感器通過控制信號OR RS485與調光板相連，采用全雙工模式發送；所述調光板通過RS485與主控制板相連，采用全雙工模式進行數據交換；所述主控制板通過RS485與本地計算機相連，采用全雙工模式進行數據交換。更進一步地，上述的基于雙向通訊的智能照明管理系統，其中，所述調光板包含中 央控制單元、燈具驅動模塊和偵測模塊，中央控制單元設置兩條通訊通道，中央控制單元通 過其中一條通訊通道上的RS485接口與上一級調光板通訊連接，中央控制單元通過另一條 通訊通道上的RS485接口與下一級調光板通訊連接；燈具驅動模塊和偵測模塊均與中央控 制單元相連，電源經電功率偵測器接入中央控制單元。更進一步地，上述的基于雙向通訊的智能照明管理系統，其中，所述主控制板包含 中央控制單元、按鍵模塊和顯示模塊，中央控制單元設置兩條通訊通道，中央控制單元通過 其中一條通訊通道上的RS485接口與本地計算機通訊連接，中央控制單元通過另一條通訊 通道上的RS485接口與調光板通訊連接；按鍵模塊和顯示模塊均與中央控制單元相連，電 源接入中央控制單元。再進一步地，上述的基于雙向通訊的智能照明管理系統，其中，所述本地電腦通過hternet互連網與遠程計算機相連。燈具上安裝有用于偵測溫度、亮度、光線色溫、震動、聲 響、燈具使用時間、燈具消耗功率和故障的傳感器。本發明基于雙向通訊的智能照明管理系統的控制方法，由調光板向燈具提供電 能，傳感器偵測燈具的狀態和環境情況，傳感器的信號送給調光板，調光板對傳感器的信號 進行A/D數模轉換并將數據傳送給主控制板，主控制板將調光板傳送的數據與預設指令進 行比對，比對后發出調整指令到調光板，調光板根據主控制板的命令信號向燈具供給不同 大小的電流，使燈具發出不同光強大小的光、產生不同高低的色溫，主控制板還將調整指令 訊息回傳給本地計算機，由本地計算機對燈具的狀態進行后臺顯示，所述主控制板上還設 置有用于現場用戶端控制的手動接口；構成以下控制通道a)與調光板相連的傳感器偵測燈具的狀態和環境情況，轉化為信息信號傳送給調 光板，調光板將信息信號傳送給主控制板，主控制板將調光板傳送的數據與預設指令進行 比對，比對后發出調整指令到調光板，調光板對燈具進行控制，同時主控制板還將調整指令 信息傳遞給本地計算機；b)本地計算機根據監控得到的信息信號，發送命令信息信號給主控制板，主控制 板設備接受到本地計算機發送的命令信息信號后，將命令信息信號傳遞給調光板，調光板 解碼主控制板發出的命令信息信號，進而對燈具進行控制；c)通過主控制板上現場用戶端控制手動接口輸入控制指令，主控制板將命令信息 信號傳遞給調光板，調光板解碼主控制板發出的命令信息信號，進而對燈具進行控制。本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在基于雙向通訊的智能照明管理系統，由計算機替代人工管理監控，得出的數據正 確性高，可實時監測；減免人工觀察判斷，操作流程通暢，作業效率高，人力消耗低；使用操 作方便，堪稱是具有新穎性、創造性、實用性的好技術，市場應用前景廣闊。
下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明
圖1 本發明的架構示意圖； 圖2:調光板的電路原理 圖3 主控制板的電路原理中各附圖標記的含義見下表5附圖 標記含義附圖 標記含義附圖 標記含義1遠程計算機2本地計算機3a主控制板4a第一調光板5a第一燈具6a第一傳感器7a第二調光板8a第二燈具9a第二傳感器3b主控制板301中央控制單元302主通訊通道303RS485 接口304副通訊通道305RS485 接口306電功率偵測器307電源308燈具驅動模塊309偵測模塊401中央控制單元402主通訊通道403RS485 接口404副通訊通道405RS485 接口406電源407按鍵模塊408顯示模塊
具體實施例方式如圖1所示，基于雙向通訊的智能照明管理系統，在第一燈具如上安裝有用于偵 測溫度、亮度、光線色溫、震動、聲響、燈具使用時間、燈具消耗功率和故障的第一傳感器6a， 在第二燈具8a上安裝有用于溫度、亮度、光線色溫、震動、聲響、燈具使用時間、燈具消耗功 率和故障的第二傳感器9a，第一燈具fe連接第一調光板4a，第二燈具8a連接第二調光板 7a,第一傳感器6a與第一調光板如通信連接，第二傳感器9a與第二調光板7a通信連接， 第一調光板如接入主控制板3a，第二調光板7a經第一調光板如與主控制板3a通信，主控 制板3a連接本地計算機2，本地電腦2通過hternet互連網與遠程計算機1相連。實際應 用中該系統可根據需要擴展，如更多的燈具上安裝有傳感器，燈具和傳感器連接調光板，調 光板與主控制板北通信，主控制板北連接本地計算機2，其中，第一燈具fe通過控制線與第一調光板如相連，第二燈具8a通過控制線與 第二調光板7a相連，采用PWM進行調光控制。第一傳感器6a通過控制信號或者RS485與 第一調光板如相連，第二傳感器9a通過控制信號或者RS485與第二調光板7a相連，采用 全雙工模式發送。第一調光板如和第一調光板7a通過RS485與主控制板3a相連，采用全 雙工模式進行數據交換。主控制板3a通過RS485與本地計算機2相連，采用全雙工模式進 行數據交換。如圖2所示，調光板包含中央控制單元301、燈具驅動模塊308和偵測模塊309，中 央控制單元304設置兩條通訊通道(主通訊通道302和副通訊通道304)，中央控制單元301 通過主通訊通道302上的RS485接口 303與上一級調光板通訊連接，中央控制單元301通 過副通訊通道304上的RS485接口 305與下一級調光板通訊連接；燈具驅動模塊308和偵 測模塊309均與中央控制單元301相連，燈具驅動模塊308控制燈具的工作狀態，偵測模塊 309與傳感通訊，電源307經電功率偵測器306接入中央控制單元301。如圖3所示，主控制板包含中央控制單元401、按鍵模塊407和顯示模塊408，中央控制單元401設置兩條通訊通道(主通訊通道402和副通訊通道404)，中央控制單元401 通過主通訊通道402上的RS485接口 403與本地計算機通訊連接，中央控制單元401通過 副通訊通道404上的RS485接口 405與調光板通訊連接；按鍵模塊407和顯示模塊408均 與中央控制單元401相連，電源接406入中央控制單元401。調光板下端接燈具和傳感器，調光板上端接入主控制板；調光板的功能為提供 燈具工作的電流電能，接受下端傳感器的信號，向主控制板接受發送信號；調光板供給燈具 電能，根據命令信號給出不同大小的電流，使燈具發出不同光強大小的光；傳感器與調光板 信號相連，根據客戶需求選用不同類型傳感器，包括人體接近傳感器、聲響感知傳感器、溫 度傳感器、光線色溫傳感器、電燈故障監測傳感器等；調光板上端設備為主控制板。主控制板下方接入多個調光板設備，多個主控制板之間信號線串聯形成通訊鏈 路；主控制板功能為發送命令信號給調光板設備(包含調整光強大小、光色溫高低和開啟 關閉電燈的命令信號)，接受調光板發送的信號(包含電燈故障報警信號、電燈發光強度和 色溫高低、人員接近感知信號、環境溫度偵測信號、聲響大小感知信號)，與其它主控制板相 連形成通訊鏈路，傳遞其它主控制板發出的通訊信號，將命令信息接力傳遞給另一個主控 制板，鏈路上的主控制板與本地電腦相連，傳遞本地電腦發出的命令信號給下一個主控制 板或下方的調光板，同時將主控制板接受下方調光板發出的信息信號或其它主控制板設備 發出的信號傳送給本地電腦，主控制板相連成的信號鏈路終端接入本地電腦。本地電腦通過hternet互連網與遠程電腦相連，本地電腦上裝載照明管理系統 軟件，實現功能有接受主控制板發送來的信號(包含各地電燈開啟關閉信息、各地電燈故 障報警信號、各地電燈發光強度大小色溫高低、各地電燈供電功率大小、各地環境溫度大小 等信息信號)，與遠程電腦hternet相連，將本地電腦上的照明管理系統監控得到的信息 信號發送給遠程電腦，并接受遠程電腦發送過來的命令信號信息，通過運行照明管理系統 軟件實現對各地電燈進行命令控制信息信號(電燈的開啟關閉命令信號、調節電燈發光光 強色溫高低的命令信號、定時開啟關閉電燈命令信號、強制關閉電燈信號)，本地電腦上的 管理系統軟件根據得到的信息信號作數據分析并計算(各地電燈的耗電情況、系統電能統 計、各地電燈的發光情況、各地電燈的故障報警情況、附加的人員環境情況等等)，將結果隨 時顯示在屏幕上；遠程電腦通過互連網可隨時監控照明系統的情況，并且可發布命令給照 明管理系統控制各地電燈。具體在需求應用場地架設系統時，可根據場地的大小和客戶的需求調整整個照明 管理系統的組成規模，調整主控制板、調光板、傳感器和電燈的數量大小；建成后根據需要 可增減相應的電燈數量，以達到整個系統的最大利用率和提高性價比。系統的傳遞信號路 徑如下所示1)本地電腦發布命令信息信號給某個主控制板設備或多個主控制板設備，主 控制板設備接受到本地電腦發送的命令信息信號后，將命令信號(開啟關閉電燈信號、調 節電燈發光強度和色溫的信號)傳遞給調光板，調光板接受到主控制板發出的命令信號 后，對下端的電燈進行動作；2)與調光板相連的傳感器偵測電燈的狀態和環境情況(電燈 的反光強度和色溫、環境溫度、人員接近或發出的聲響、電燈的工作狀態消耗電能大小、電 燈故障情況)轉化為信息信號，傳送給調光板，調光板將傳感器信息信號傳送給上一級主 控制板，主控制板將調光板的信息信號傳遞給終端主控制板設備，終端的主控制板將信息 信號傳遞給本地電腦，本地電腦將接受到的信息信號運行照明管理系統；如第一個主控制板是與本地電腦相連的終點主控制板，就直接將信息信號傳遞給本地電腦；幻本地電腦根 據監控得到的信息信號，發送控制命令信號重復1)的路徑傳遞命令給調光板控制電燈；4) 人工直接干預直接通過調光板控制電燈，傳感器同時監測得到的信息信號重復幻的路徑； 5)遠程電腦通過互連網與本地電腦相連通訊接受命令和發布控制命令，本地電腦作為橋接 點，下一步動作路徑與上述相同。綜上所述，本發明設計獨特，基于雙向通訊的智能照明管理系統，由計算機替代人 工管理監控，得出的數據正確性高，可實時觀測；減免人工觀察判斷，操作流程通暢，作業效 率高，人力消耗低；使用操作方便，經濟效益和社會效應非常顯著，為一實用的新設計，值得 廣泛推廣應用。需要強調的是以上僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上 的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾， 均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
1.基于雙向通訊的智能照明管理系統，其特征在于包括調光板和主控制板，在燈具 上安裝有用于偵測燈具狀態和環境情況的傳感器，所述燈具連接調光板，所述傳感器與調 光板信號相連，所述調光板接入主控制板，所述主控制板連接本地計算機。
2.根據權利要求1所述的基于雙向通訊的智能照明管理系統，其特征在于所述燈具 通過控制線與調光板相連，采用PWM進行調光控制；所述傳感器通過控制信號或者RS485與調光板相連，采用全雙工模式發送；所述調光板通過RS485與主控制板相連，采用全雙工模式進行數據交換；所述主控制板通過RS485與本地計算機相連，采用全雙工模式進行數據交換。
3.根據權利要求1或2所述的基于雙向通訊的智能照明管理系統，其特征在于所述 調光板包含中央控制單元、燈具驅動模塊和偵測模塊，中央控制單元設置兩條通訊通道，中 央控制單元通過其中一條通訊通道上的RS485接口與上一級調光板通訊連接，中央控制單 元通過另一條通訊通道上的RS485接口與下一級調光板通訊連接；燈具驅動模塊和偵測模 塊均與中央控制單元相連，電源經電功率偵測器接入中央控制單元。
4.根據權利要求1或2所述的基于雙向通訊的智能照明管理系統，其特征在于所述 主控制板包含中央控制單元、按鍵模塊和顯示模塊，中央控制單元設置兩條通訊通道，中央 控制單元通過其中一條通訊通道上的RS485接口與本地計算機通訊連接，中央控制單元通 過另一條通訊通道上的RS485接口與調光板通訊連接；按鍵模塊和顯示模塊均與中央控制 單元相連，電源接入中央控制單元。
5.根據權利要求1或2所述的基于雙向通訊的智能照明管理系統，其特征在于所述 本地電腦通過hternet互連網與遠程計算機相連。
6.根據權利要求1所述的基于雙向通訊的智能照明管理系統，其特征在于燈具上安 裝有用于偵測溫度、亮度、光線色溫、震動、聲響、燈具使用時間、燈具消耗功率和故障的傳 感器。
7.權利要求1所述的基于雙向通訊的智能照明管理系統的控制方法，其特征在于由 調光板向燈具提供電能，傳感器偵測燈具的狀態和環境情況，傳感器的信號送給調光板，調 光板對傳感器的信號進行A/D數模轉換并將數據傳送給主控制板，主控制板將調光板傳送 的數據與預設指令進行比對，比對后發出調整指令到調光板，調光板根據主控制板的命令 信號向燈具供給不同大小的電流，使燈具發出不同光強大小的光、產生不同高低的色溫，主 控制板還將調整指令訊息回傳給本地計算機，由本地計算機對燈具的狀態進行后臺顯示， 所述主控制板上還設置有用于現場用戶端控制的手動接口；構成以下控制通道a)與調光板相連的傳感器偵測燈具的狀態和環境情況，轉化為信息信號傳送給調光 板，調光板將信息信號傳送給主控制板，主控制板將調光板傳送的數據與預設指令進行比 對，比對后發出調整指令到調光板，調光板對燈具進行控制，同時主控制板還將調整指令信 息傳遞給本地計算機；b)本地計算機根據監控得到的信息信號，發送命令信息信號給主控制板，主控制板設 備接受到本地計算機發送的命令信息信號后，將命令信息信號傳遞給調光板，調光板解碼 主控制板發出的命令信息信號，進而對燈具進行控制；c)通過主控制板上現場用戶端控制手動接口輸入控制指令，主控制板將命令信息信號傳遞給調光板，調光板解碼主控制板發出的命令信息信號，進而對燈具進行控制。
全文摘要
本發明涉及基于雙向通訊的智能照明管理系統及其控制方法，在燈具上安裝有用于偵測燈具狀態和環境情況的傳感器，燈具連接調光板，傳感器與調光板信號相連，調光板接入主控制板，主控制板連接本地計算機。由調光板向燈具提供電能，傳感器偵測燈具的狀態和環境情況，傳感器的信號送給調光板，調光板對傳感器的信號進行A/D數模轉換并將數據傳送給主控制板，主控制板將調光板傳送的數據與預設指令進行比對，比對后發出調整指令到調光板，調光板根據主控制板的命令信號向燈具供給不同大小的電流，使燈具發出不同光強大小的光、產生不同高低的色溫，主控制板還將調整指令訊息回傳給本地計算機，由本地計算機對燈具的狀態進行后臺顯示。
文檔編號H05B37/02GK102056369SQ200910208780
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月30日 優先權日2009年10月30日
發明者劉家翔, 林良安, 蕭與芳, 陳勇 申請人:蘇州久騰光電科技有限公司