智能燈光控制系統及其控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種智能燈光控制系統，包括依次連接的機械開關、燈光控制器和燈光負載，所述的燈光控制器包括電源轉換單元、燈光負載驅動電路、與燈光負載驅動電路連接的中央處理器以及與中央處理器連接的無線通訊電路，其還包括續電電容、開關信號檢測單元和網關，所述網關檢測接入機械開關的市電通斷狀態，并向各燈光控制器發送網絡連接信號、短暫斷電識別信號。其還提供了一種燈光控制方法。本發明利用續電電容對燈光控制器進行續電，維持燈光控制器的正常運行，防止斷電后的燈光狀態記錄消失，同時用于判斷該短暫斷電的網關接入該聯網網絡內，可向各燈光控制器發送信號，恢復燈光負載因短暫性斷電而錯誤改變的狀態。
【專利說明】智能燈光控制系統及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于信息自動化領域，具體涉及一種通過機械開關短暫斷電的方式改變燈光狀態的控制系統及控制方法。
技術背景
[0002]當今智能化照明改造工程中，有如下三種方案可以在完全不需要改動線路的前提下完成的:
1.將原來的墻壁機械開關更換成智能開關，由于大部分傳統開關不需要連接零線，因此智能開關必須具有單火線工作特性。雖然市場上已出現相關產品，但大部分都只具有單向通訊功能(即開關只有無線接收功能，只能通過遙控器來控制開關，而開關與開關之間無法進行互聯與場景控制等操作)，穩定性也參差不齊(如接節能燈時會出現閃爍等問題)；
2.不用更換原來的墻壁機械開關，只在機械開關后加裝一個單火線控制模塊。因為同樣是單火線下工作，其缺點與第一種方案類似；
3.在燈具端加裝一個無線智能燈光控制模塊，將原來的墻壁開關更換成一個無線控制面板，且必須要把原來開關連接的火線與燈光控制線接通，使無線智能燈光控制模塊獲得電源。其無線控制面板一般是由內部電池供電的，因此最大的缺點就是使用一段時間后要更換電池，給使用者帶來不便。
[0003]同時，上述的3種情況在不穩定的情況下發生秒級斷電，由于恢復電力前繼電器一直處于吸合狀態，功耗較大，燈光控制器的電量將快速降低至停止工作，燈光負載也將因此熄滅，造成燈光狀態的改變。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種智能燈光控制系統，可經過簡單的安裝設置，即達到相互互聯通訊及遠程控制；本發明還提供了一種燈光控制方法，可通過機械開關的短暫斷電方式，改變燈光的狀態。
[0005]本發明所述的一種智能燈光控制系統，包括依次連接的機械開關、燈光控制器和燈光負載，所述的燈光控制器包括電源轉換單元、燈光負載驅動電路、與燈光負載驅動電路連接的中央處理器以及與中央處理器連接的無線通訊電路，中央處理器的電源輸入端與電源轉換單元的輸出端連接，機械開關一端與電源轉換單元的輸入端連接，另一端與電源線連接，其特征在于，還包括:
開關信號檢測單元，負責檢測機械開關的通斷狀態；
和續電電容，負責對中央處理器、開關信號檢測單元和無線通訊電路進行短暫供電；
所述的續電電容一端分別與電源轉換單元的輸出端、中央處理器的電源輸入端及開關信號檢測單元電源輸入端連接，另一端接地，續電電容與電源轉換單元的輸出端之間接有二極管，二極管的陽極與電源轉換單元的輸出端連接，陰極與續電電容連接；無線通訊電路與中央處理器相互通訊，傳輸燈光狀態及控制信號。[0006]作為對上述智能燈光控制系統的進一步描述，其還包括網關，所述網關通過所述無線通訊電路與各燈光控制器通訊，網關檢測接入機械開關的市電通斷狀態，并向各燈光控制器發送網絡連接信號、短暫斷電識別信號。
[0007]作為對上述智能燈光控制系統的進一步描述，所述電源轉換單元為AC-DC轉換，電源轉換單元的輸入端與零線、火線或機械開關其中一端連接。
[0008]作為對上述智能燈光控制系統的進一步描述，所述的燈光控制器以零火線接線安裝于機械開關處或以單火線接線安裝于燈光負載端，以零火線接線方式安裝于機械開關時，所述的機械開關內接有零線。
[0009]一種智能燈光系統的控制方法，包括如下步驟:
a.設置網關，檢測市電的通、斷電狀態，以及向各燈光控制器發送網絡連接信號、短暫斷電識別信號；
b.設置依次連接的機械開關、燈光控制器和燈光負載，將所述的機械開關接入市電線路為燈光控制器和燈光負載供電，并在燈光控制器內設置無線通訊電路和續電電容，所述無線通訊電路用以與其它的燈光控制器、遙控器或網關進行雙向通訊，燈光控制器記錄并控制燈光負載的燈光狀態，當市電失去供電時，所述的續電電容用以向燈光控制器續電；
c.設置開關信號檢測單元，用以檢測機械開關的通斷動作、狀態以及向燈光控制器輸出通斷動作信號；
d.當網關判斷為斷電時，向各燈光控制器發送短暫斷電識別信號；
e.當開關信號檢測單元判斷機械開關主動斷開時，向燈光控制器發送斷開動作信號；
f.當燈光控制器同時接收到網關短暫斷電識別信號、機械開關斷開動作信號時，恢復供電后，依據記錄控制燈光負載恢復為斷電前的狀態；當燈光控制器僅接收到斷開動作信號時，燈光控制器將改變燈光負載狀態；當燈光控制器僅接收到網關短暫斷電識別信號時，燈光控制器不改變燈光負載狀態；
其中，步驟a-c之間、d-e之間無先后順序。
[0010]作為對上述智能燈光系統的控制方法的優選方案，將燈光控制器以零火線接線方式安裝于機械開關處或以單火線接線方式安裝于燈光負載端，以零火線接線方式安裝于機械開關時，所述的機械開關內接有一零線。
[0011]作為對上述智能燈光系統的控制方法的優選方案，步驟d的短暫斷電的判斷條件為:市電失去供電的持續時間小于續電電容向燈光控制器供電的最大續電時間，且市電恢復供電時。
[0012]作為對上述智能燈光系統的控制方法的優選方案，所有與同一網關通訊的燈光控制器連接到同一網絡中，各燈光控制器相互通訊。
[0013]本發明的有益效果是:可以利用現有布線的條件，且不用更換原來的墻壁機械開關，經過簡單的接線便可完成智能化照明的硬件改造工作，適用于家居、酒店、辦公等各種室內場所；設有續電電容，在電網的個別不穩定情況之下(主要為秒級的短暫性斷電)，可以利用續電電容對燈光控制器進行續電，維持燈光控制器的正常運行，防止斷電后的燈光狀態記錄消失，同時，用于判斷該短暫斷電的網關接入該聯網網絡內，可向各燈光控制器發送信號，恢復燈光負載因短暫性斷電而錯誤改變的狀態，達到不需手動重新設置狀態的智能化效果。【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為燈光控制器的電路及通訊結構框圖；
圖2為燈光控制器的外部接線接口結構圖；
圖3為燈光控制器安裝于燈光負載端時的單火線接線圖；
圖4為燈光控制器安裝于機械開關底盒內的零火線接線圖；
圖5為燈光控制器內部供電與開關信號檢測、通訊原理圖。
【具體實施方式】
[0015]本發明所述的一種智能燈光控制系統，包括依次連接的機械開關、燈光控制器和燈光負載，所述的燈光控制器包括電源轉換單元、燈光負載驅動電路、與燈光負載驅動電路連接的中央處理器以及與中央處理器連接的無線通訊電路，中央處理器的電源輸入端與電源轉換單元的輸出端連接，機械開關一端與電源轉換單元的輸入端連接，另一端與電源線連接，中央處理器根據機械開關傳入的信號或無線通訊電路接收的信號進行處理后，控制燈光負載驅動電路執行打開或關閉燈光，其特征在于，還包括:
開關信號檢測單元，負責檢測機械開關的通斷狀態，其包括一個光耦器件，可將市電的高電壓轉換為低壓信號，再傳入中央處理器中；
和續電電容，負責對中央處理器、開關信號檢測單元和無線通訊電路進行短暫供電；
所述的續電電容一端分別與電源轉換單元的輸出端、中央處理器的電源輸入端及開關信號檢測單元電源輸入端連接，另一端接地，續電電容與電源轉換單元的輸出端之間接有二極管，二極管的陽極與電源轉換單元的輸出端連接，陰極與續電電容連接；無線通訊電路與中央處理器相互通訊，傳輸燈光狀態及控制信號。
[0016]作為對上述智能燈光控制系統的進一步描述，其還包括網關，網關通過所述無線通訊電路與各燈光控制器通訊，所述網關上也同樣存在斷電檢測電路和續電電容，可檢測接入機械開關的市電的通斷狀態，并向各燈光控制器發送網絡連接信號、短暫斷電識別信號。
[0017]作為對上述智能燈光控制系統的進一步描述，所述電源轉換單元為AC-DC轉換，主要功能是將輸入的100?220V交流電轉換為各種直流低壓，為其它部分的電路提供所需的工作電壓，電源轉換單元的輸入端采用零火線方式連接。
[0018]作為對上述智能燈光控制系統的進一步描述，燈光控制器的安裝位置及相應的接線方式有兩種:可以以單火線接線安裝于燈具負載一端，也可以以零火線接線安裝于機械開關的底盒內，在使用安裝于機械開關底盒內的零火線接線方式時，必須保證墻壁機械開關底盒內有零線存在，否則只能選擇安裝于燈光負載端的單火線接線方式。
[0019]一種智能燈光系統的控制方法，包括如下步驟:
a.設置網關，檢測市電的通、斷電狀態，以及向各燈光控制器發送網絡連接信號、短暫斷電識別信號；
b.設置依次連接的機械開關、燈光控制器和燈光負載，將所述的機械開關接入市電線路為燈光控制器和燈光負載供電，并在燈光控制器內設置無線通訊電路和續電電容，所述無線通訊電路用以與其它的燈光控制器、遙控器或網關進行雙向通訊，燈光控制器記錄并控制燈光負載的燈光狀態，當市電失去供電時，所述的續電電容用以向燈光控制器續電；
C.設置開關信號檢測單元，用以檢測機械開關的通斷動作、狀態以及向燈光控制器輸出通斷動作信號；
d.當網關判斷為斷電時，向各燈光控制器發送短暫斷電識別信號；
e.當開關信號檢測單元判斷機械開關主動斷開時，向燈光控制器發送斷開動作信
號;
f.當燈光控制器同時接收到網關短暫斷電識別信號、機械開關斷開動作信號時，恢復供電后，依據記錄控制燈光負載恢復為斷電前的狀態；當燈光控制器僅接收到斷開動作信號時，燈光控制器將改變燈光負載狀態；當燈光控制器僅接收到網關短暫斷電識別信號時，燈光控制器不改變燈光負載狀態；
其中，步驟a-c之間、d-e之間無先后順序。
[0020]作為對上述智能燈光系統的控制方法的優選方案，將燈光控制器以零火線接線方式安裝于機械開關處或以單火線接線方式安裝于燈光負載端，以零火線接線方式安裝于機械開關時，所述的機械開關內接有一零線。
[0021]作為對上述智能燈光系統的控制方法的優選方案，步驟d的短暫斷電的判斷條件為:市電失去供電的持續時間小于續電電容向燈光控制器供電的最大續電時間，且市電恢復供電時。
[0022]作為對上述智能燈光系統的控制方法的優選方案，所有與同一網關通訊的燈光控制器連接到同一網絡中，各燈光控制器相互通訊。
[0023]當使用零火線接線方式時，控制器是不用接收網關斷電信號的，將墻壁機械開關閉合，智能燈光控制器執行打開燈光動作。反之，將墻壁機械開關斷開，智能燈光控制器將執行關閉燈光動作。此控制過程及結果與人們通常的使用習慣一致。
[0024]當使用單火線接線方式時，因為智能燈光控制器的火線輸入端與開關輸入端是連接在一起的，即墻壁機械開關斷開時，智能燈光控制器輸入電源也將被斷開，為了讓整個燈光系統不被重置，墻壁機械開關不能長時間處于斷開狀態，防止智能燈光控制器的記錄因斷電而失去。一般的燈光控制器具體工作流程如下:機械開關閉合，智能燈光控制器上電工作，并使燈光負載處于關閉狀態，此為初始狀態；當墻壁機械開關斷開時，雖然智能燈光控制器輸入電源也被斷開，但電源轉換單元仍能使中央處理器正常工作2秒鐘以上(保持中央處理器正常工作的時間依據電源轉換單元的電量余量而定)，本發明中保證續電電容向燈光控制器供電的最大續電時間(設為2秒鐘)大于市電失去供電的持續時間，燈光控制器在此期間依舊具有正常工作機能，只要在2秒種內重新將墻壁機械開關閉合，此時燈光控制器將自動發送切換信號，控制切換為打開燈光負載；同理，如果希望關閉燈光負載，可以將墻壁機械開關斷開，在2秒內閉合。
[0025]以上所述的單火線接線方式存在一個弊端，當市電出現2秒鐘內的短暫停電時，燈光控制器無法判斷是正常的開關斷開動作還是市電斷開了，其均會一致默認為是墻壁機械開關動作產生的結果，造成燈光狀態的改變。因而在本發明的照明系統中，設置一個網關，網關在上電時會向所有的智能燈光控制器發送一個無線信號，讓每一個智能燈光控制器知道網關在此時上電加入網絡，此網關的作用除了可以讓所有的燈光控制器連接到同一通訊網絡中之外，還具有判斷市電是否短暫停電的作用:網關是直接接零火線的，其內部設計有斷電檢測電路和續電電容，斷電檢測電路會因斷電而立即向所有燈光控制器發送短暫斷電識別信號，續電電容確保可續電發送信號。同時，開關信號檢測單元判斷機械開關為斷開時，會關閉繼電器，同時向燈光控制器輸出一個斷開動作信號，燈光控制器若同時接收到斷開動作信號及網關短暫斷電識別信號時，可判斷出為市電斷電，若只收到網關短暫斷電識別信號時，則可判斷為網關電源被拔開，如此則實現準確的斷電判斷標準。也即:燈光控制器在檢測到機械開關斷開后，不管燈光負載原來的狀態是什么，都會使其處于關閉狀態，如果在機械開關閉合前接收到短暫斷電識別信號，說明是市電短暫斷電引起的，燈光控制器將恢復燈光負載在機械開關斷開前的狀態；在網關電源被拔開時，所有的燈光控制器也將接收到短暫斷電識別信號，但因為機械開關的斷開動作信號沒有被檢測到，所以不會產生誤動作；燈光控制器在檢測到機械開關閉合時仍未接收到網關發送過來的短暫斷電識別信號，控制器將視為正常的機械開關動作，將按正常操作改變燈光的狀態。如此可實現智能化的燈光狀態管理。
[0026]本發明其與一般的后備供電系統為不相同的兩種方案，后備供電系統在外電斷開的情況下，在一段時間內必須保證負載的正常供電，而本發明為了確保續電電容供電的持久性，不管燈光負載的狀態是開或是關，在市電斷開的時候，控制器都將使燈光負載處于關閉狀態，直到恢復供電，控制器根據接收到網關發送過來的斷電確認信號，燈光控制器才恢復斷電前的燈光狀態。因而本發明與普通的后備供電電源系統有本質的區別。同時，本發明的燈光負載與機械開關之間是添加一燈光控制器進行控制的，其線路與傳統的墻壁機械開關、燈光負載直連的方案有截然不同的設計思想。
[0027]以上所述并非對本發明的技術范圍作任何限制，凡依據本發明技術實質對以上的實施例所作的任何修改、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】
1.一種智能燈光控制系統,包括依次連接的機械開關、燈光控制器和燈光負載,所述的燈光控制器包括電源轉換單元、燈光負載驅動電路、與燈光負載驅動電路連接的中央處理器以及與中央處理器連接的無線通訊電路，中央處理器的電源輸入端與電源轉換單元的輸出端連接，機械開關一端與電源轉換單元的輸入端連接，另一端與電源線連接，其特征在于，還包括: 開關信號檢測單元，負責檢測機械開關的通斷狀態； 和續電電容，負責對中央處理器、開關信號檢測單元和無線通訊電路進行短暫供電； 所述的續電電容一端分別與電源轉換單元的輸出端、中央處理器的電源輸入端及開關信號檢測單元電源輸入端連接，另一端接地，續電電容與電源轉換單元的輸出端之間接有二極管，二極管的陽極與電源轉換單元的輸出端連接，陰極與續電電容連接；無線通訊電路與中央處理器相互通訊，傳輸燈光狀態及控制信號。
2.根據權利要求1所述的智能燈光控制系統，其特征在于:還包括網關，所述網關通過所述無線通訊電路與各燈光控制器通訊，網關檢測接入機械開關的市電通斷狀態，并向各燈光控制器發送網絡連接信號、短暫斷電識別信號。
3.根據權利要求1所述的智能燈光控制系統，其特征在于:所述電源轉換單元為AC-DC轉換，電源轉換單元的輸入端與零線、火線或機械開關其中一端連接。
4.根據權利要求1所述的智能燈光控制系統，其特征在于:所述的燈光控制器以零火線接線安裝于機械開關處或以單火線接線安裝于燈光負載端，以零火線接線方式安裝于機械開關時，所述的機械 開關內接有零線。
5.一種智能燈光系統的控制方法，包括如下步驟: a.設置網關，檢測市電的通、斷電狀態，以及向各燈光控制器發送網絡連接信號、短暫斷電識別信號； b.設置依次連接的機械開關、燈光控制器和燈光負載，將所述的機械開關接入市電線路為燈光控制器和燈光負載供電，并在燈光控制器內設置無線通訊電路和續電電容，所述無線通訊電路用以與其它的燈光控制器、遙控器或網關進行雙向通訊，燈光控制器記錄并控制燈光負載的燈光狀態，當市電失去供電時，所述的續電電容用以向燈光控制器續電； c.設置開關信號檢測單元，用以檢測機械開關的通斷動作、狀態以及向燈光控制器輸出通斷動作信號； d.當網關判斷為斷電時，向各燈光控制器發送斷電識別信號； e.當開關信號檢測單元判斷機械開關主動斷開時，向燈光控制器輸出斷開動作信號； f.當燈光控制器同時接收到網關短暫斷電識別信號、機械開關斷開動作信號時，恢復供電后，依據記錄控制燈光負載恢復為斷電前的狀態；當燈光控制器僅接收到斷開動作信號時，燈光控制器將改變燈光負載狀態；當燈光控制器僅接收到網關短暫斷電識別信號時，燈光控制器不改變燈光負載狀態； 其中，步驟a-c之間、d-e之間無先后順序。
6.根據權利要求5所述的智能燈光系統的控制方法，其特征在于:將燈光控制器以零火線接線方式安裝于機械開關處或以單火線接線方式安裝于燈光負載端，以零火線接線方式安裝于機械開關時，所述的機械開關內接有零線。
7.根據權利要求5所述的智能燈光系統的控制方法，其特征在于，步驟d的短暫斷電的判斷條件為:市電失去供電的持續時間小于續電電容向燈光控制器供電的最大續電時間，且市電恢復供電時。
8.根據權利要求1所述的智能燈光系統的控制方法，其特征在于:所有與同一網關通訊的燈光控制器連接 到同一網絡中，各燈光控制器相互通訊。
【文檔編號】H05B37/02GK103906323SQ201410154497
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】陸伶蔣 申請人:鐘佩儀