專利名稱：一種教室照明節(jié)能控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種室內(nèi)照明節(jié)能控制方法，具體為ー種教室照明節(jié)能控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
在能源問題日益突出的今天，節(jié)能已成為照明等能源消耗領(lǐng)域的發(fā)展方向。在照明領(lǐng)域，節(jié)能的途徑主要有兩方面，一是燈具本身的節(jié)能，例如白熾燈換成節(jié)能燈，節(jié)能燈換成LED燈等，能收到較好的節(jié)能效果；另一方面是基于過程控制的節(jié)能，也就是管理節(jié)能，通過有效的過程控制，不但可以節(jié)能，還可以提高燈具壽命，已成為照明節(jié)能的重要發(fā)展方向。目前在許多高校，教室照明還停留在粗放管理階段，導(dǎo)致大量能源浪費(fèi)。為此，專利CN201450623U公開了ー種教室智能照明節(jié)電控制器，該裝置通過人體傳感器、光傳感器、單片機(jī)、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)當(dāng)教室光照度低于國家標(biāo)準(zhǔn)且燈下有人吋，自動(dòng)開 燈，當(dāng)光照度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)吋，自動(dòng)關(guān)燈，實(shí)現(xiàn)智能控制教室電燈以達(dá)到節(jié)能的效果；專利CN201230398U公開了ー種教室照明節(jié)能智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由光電辨向探測電路、磁控探測電路、微控制器、顯示器電路及照明電燈構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域有人開燈，無人不開燈，實(shí)現(xiàn)了燈跟人走的人性化管理，達(dá)到了智能節(jié)能的效果；專利CN101282605B則公開了一種基于Zigbee傳感網(wǎng)的室內(nèi)無線照明控制方法，通過在房間入口處和室內(nèi)引入若干無線紅外傳感器來檢測人員位置信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有人區(qū)域開燈，無人區(qū)域關(guān)燈的控制效果，達(dá)到了智能節(jié)能的效果。以上技術(shù)方案過分強(qiáng)調(diào)教室照明或室內(nèi)照明的自動(dòng)控制，在照明的控制手段和控制方式上比較單一，而實(shí)際上在教室照明控制中應(yīng)該存在多種模式，例如上課的教室照明與自習(xí)的教室照明控制方法應(yīng)有所區(qū)別，通過多種手段和控制方式來引導(dǎo)用戶節(jié)能，提高行為節(jié)能意識，因此，如何提供一種能滿足教室照明實(shí)際需求的多模態(tài)照明控制依然是教室照明控制系統(tǒng)中需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有的教室照明智能控制技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種分層次的多模態(tài)教室照明節(jié)能控制裝置及控制方法，通過對教室使用情況、照度、人員分布等狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)對教室照明的多模態(tài)智能控制，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，較好地滿足了教室照明的實(shí)際需求，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能之目的，也便于推廣應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用提出了ー種教室照明節(jié)能控制裝置，包括總控端，終端控制端和控制區(qū)域端，其中總控端為帶有網(wǎng)絡(luò)通イ目功能的微機(jī)，終端控制端由王控單元、通信単元、照度采集單元、人員分布采集單元、按鍵單元和燈具控制單元組成；終端控制端通過通信単元與總控端通信；控制區(qū)域端由若干照明燈具和人員采集裝置組成，每個(gè)控制區(qū)域端的燈具組成ー個(gè)被控?zé)艟呓M，與終端控制端的燈具控制單元連接，終端控制端的人員分布采集單元與控制區(qū)域端的人員采集裝置互聯(lián)來感知該區(qū)域的人員分布信息，終端控制端的照度采集單元與教室內(nèi)的照度檢測裝置互聯(lián)來獲得教室內(nèi)的照度信息。
其中總控端與學(xué)校教務(wù)管理系統(tǒng)互連，獲取被控教室的課表，進(jìn)而提取各教室的使用情況，制定教室照明控制策略?；谏鲜鼋淌艺彰鞴?jié)能控制裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提出了ー種教室照明節(jié)能控制裝置的控制方法，包括以下步驟(I)總控端與學(xué)校教務(wù)管理系統(tǒng)互連，獲取被控教室的課表，提取各教室的使用情況，井根據(jù)教室使用情況定義各教室的總控策略；(2)總控端按照定義的總控策略對各教室的終端控制端發(fā)布控制命令，以設(shè)置終端控制端的控制狀態(tài)；總控端分為按策略自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種控制狀態(tài)；其中手動(dòng)控制方法分為“全自動(dòng)控制”、“半自動(dòng)控制”、“全開”和“全關(guān)”四種控制命令以對應(yīng)“全自動(dòng)控制”、“半自動(dòng)控制”、“全開”和“全關(guān)”四種控制方式； (3)終端控制端在接收到總控端的命令后進(jìn)入相應(yīng)的控制狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對教室內(nèi)各控制區(qū)域端的控制狀態(tài)的設(shè)置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對各控制區(qū)域端的照明燈具的控制。進(jìn)ー步地，在上述步驟(I)中的總控策略這樣設(shè)置總控策略=({教室，星期，時(shí)間段，控制方式})控制方式=(全自動(dòng)控制I半自動(dòng)控制I全開I全關(guān))其中控制方式設(shè)定的是終端控制端的狀態(tài)，在“全自動(dòng)控制”狀態(tài)下，教室的照明控制完全按照終端控制端所采集的當(dāng)前照度和人員分布情況對各控制區(qū)域內(nèi)的燈具進(jìn)行自動(dòng)控制；在“半自動(dòng)控制”控制狀態(tài)下，教室的照明控制除了可按照終端控制端所采集的當(dāng)前照度和人員分布情況對各控制區(qū)域內(nèi)的燈具進(jìn)行自動(dòng)控制外，還允許終端控制端通過按鍵單元對各控制區(qū)域端的控制狀態(tài)進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)；在“全開”或“全關(guān)”控制狀態(tài)下，教室的照明只能處于全亮或全關(guān)狀態(tài)，終端控制端無法干預(yù)。進(jìn)ー步地，在上述步驟(3)中終端控制端對教室的照明燈具的控制通過以下方式實(shí)現(xiàn)(3. I)終端控制端在接收到總控端的“全自動(dòng)控制”命令后，進(jìn)入“全自動(dòng)控制”狀態(tài)，每個(gè)控制區(qū)域端也進(jìn)入“全自動(dòng)控制”狀態(tài)，此時(shí)各控制區(qū)域端的控制完全按照終端控制端所采集的當(dāng)前照度和人員分布情況對照明燈具進(jìn)行自動(dòng)控制。當(dāng)照度小于閾值Thi吋，并且某個(gè)被控區(qū)域被感知有人存在吋，則該控制區(qū)域端的燈具組點(diǎn)亮，否則熄滅，即實(shí)現(xiàn)人在燈亮，人走燈滅；終端控制端處于“全自動(dòng)控制”狀態(tài)時(shí)，按鍵單元失能。(3. 2)終端控制端在接收到總控端的“半自動(dòng)控制”命令后，進(jìn)入“半自動(dòng)控制”狀態(tài)，此時(shí)每個(gè)控制區(qū)域端的缺省控制狀態(tài)為“全自動(dòng)控制”，即完全按照終端控制端所采集的當(dāng)前照度和人員分布情況對照明燈具進(jìn)行自動(dòng)控制，當(dāng)照度小于閾值Thi時(shí)，并且某個(gè)被控區(qū)域被感知有人存在吋，則該控制區(qū)域端的燈具組點(diǎn)亮，否則熄滅。終端控制端在“半自動(dòng)控制”狀態(tài)下，可以手動(dòng)通過某控制區(qū)域端對應(yīng)的按鍵來調(diào)整該區(qū)域的控制狀態(tài)，即“全自動(dòng)控制”、“全開”、“全夫”，同時(shí)將該控制區(qū)域端當(dāng)前的控制狀態(tài)上報(bào)總控端；在“全開”狀態(tài)時(shí)，對應(yīng)區(qū)域的照明燈具組點(diǎn)亮；而在“全關(guān)”狀態(tài)時(shí)，對應(yīng)區(qū)域的照明燈具組熄滅。(3. 3)終端控制端在接收到總控端的“全開”命令后，終端控制端進(jìn)入“全開控制”狀態(tài)，此時(shí)終端控制端所控制的所有燈具全部點(diǎn)亮，并且按鍵單元失能。(3. 4)終端控制端在接收到總控端的“全關(guān)”命令后，終端控制端進(jìn)入“全關(guān)控制”狀態(tài)，此時(shí)終端控制端所控制的所有燈具全部熄滅，并且按鍵單元失能。
本發(fā)明的有益效果是(1)通過引入三級分層多模態(tài)控制，使得教室照明控制可以根據(jù)實(shí)際使用情況分別采用強(qiáng)制控制、自動(dòng)控制和手自一體的控制方法，提高控制的靈活度和易用性；(2)引入了基于課表的分時(shí)段策略控制方式，在提高了系統(tǒng)控制的自動(dòng)化程度的同時(shí)也更好地滿足了不同的使用需求；(3)在總控端和終端控制端都引入了手動(dòng)按鍵控制，方便了人為干預(yù)，更好地滿足了不同的應(yīng)用需求，也有利于引導(dǎo)用戶的行為節(jié)能。


圖I為本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的控制流程圖；圖3為總控端狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；圖4為終端控制端狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖； 圖5為控制區(qū)域端狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)ー步描述如圖I所示，整個(gè)教室照明節(jié)能控制分為三個(gè)層次，即總控端，終端控制端和控制區(qū)域端，其中總控端一般ー棟教學(xué)樓設(shè)置ー個(gè)，用一臺微機(jī)來運(yùn)行，該微機(jī)實(shí)現(xiàn)與教務(wù)管理等系統(tǒng)的互聯(lián)；每間教室安裝ー個(gè)終端控制端，終端控制端與作為總控端的微機(jī)之間通過有效的通信線路建立通信連接，終端控制端由主控單元、通信単元、照度采集單元、人員分布采集單元、按鍵單元和燈具控制單元組成；每間教室根據(jù)照明需求劃分為若干控制區(qū)域，控制區(qū)域端由若干照明燈具和人員采集裝置按鍵組成，每個(gè)控制區(qū)域端的燈具組成ー個(gè)被控?zé)艟呓M，與終端控制端的燈具控制單元相應(yīng)的控制輸出連接，終端控制端的人員分布采集単元與控制區(qū)域端的人員采集裝置互聯(lián)來感知該區(qū)域的人員分布信息，終端控制端的照度采集單元與教室內(nèi)的照度檢測裝置互聯(lián)來獲得教室內(nèi)的照度信息。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供的教室照明分層多模態(tài)節(jié)能控制方法的具體實(shí)施流程如圖2所示。(I)圖2中的步驟(al)完成總控端從教務(wù)管理系統(tǒng)獲取全校課表，進(jìn)而提取教學(xué)樓各教室的使用情況；在此基礎(chǔ)上，圖2中的步驟(a2)完成總控策略的制定，該策略是ー種分時(shí)段控制策略，即按教室、按星期、分時(shí)段定義各教室的照明控制方法，并保存在總控策略庫中，表I為ー個(gè)總控策略的簡單實(shí)例；表I總控策略實(shí)例
教室星期~起始時(shí)間結(jié)束時(shí)間控制狀態(tài) 201 I8:0012:00半自動(dòng)控制
201 I12:0022:00全自動(dòng)控制
201 I22:0023:59全關(guān) (2)總控端選擇自動(dòng)控制或手動(dòng)控制，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖3所示。在自動(dòng)控制方式下，總控端根據(jù)總控策略向各被控教室的終端控制端發(fā)送控制命令；在手動(dòng)控制方式下，操作員通過界面上的按鍵向選定的被控教室的終端控制端發(fā)送相應(yīng)的控制命令。即由圖2中的步驟(a3)和(a4)完成。(3)圖2中的步驟(a5)完成終端控制端對總控端命令的接收解析工作，根據(jù)控制命令分別將被控終端控制端設(shè)置為“全自動(dòng)控制”、“半自動(dòng)控制”、“全開”和“全關(guān)”狀態(tài)，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖4所示。(4)終端控制端進(jìn)入“全自動(dòng)控制”狀態(tài)時(shí)，每個(gè)控制區(qū)域端也進(jìn)入“全自動(dòng)控制”狀態(tài)，如圖2中的步驟(a6)。此時(shí)各控制區(qū)域端的控制完全按照終端控制端所采集的當(dāng)前照度和相應(yīng)控制區(qū)域的人員分布情況對照明燈具組進(jìn)行自動(dòng)控制。即當(dāng)照度小于閾值Thi(一般為20(T300LX)吋，并且對應(yīng)控制區(qū)域被感知有人存在吋，則該控制區(qū)域端的燈具組點(diǎn)亮，否則熄滅，即實(shí)現(xiàn)人在燈亮，人走燈滅；終端控制端在“全自動(dòng)控制”狀態(tài)時(shí)，該終端控制端的按鍵單元失能。(5)終端控制端進(jìn)入“半自動(dòng)控制”狀態(tài)，此時(shí)每個(gè)控制區(qū)域端則進(jìn)入“全自動(dòng)控 制”，也稱其為缺省狀態(tài)，如圖2中的步驟(a6)。此時(shí)完全按照終端控制端所采集的當(dāng)前照度和相應(yīng)控制區(qū)域的人員分布情況對照明燈具組進(jìn)行自動(dòng)控制，當(dāng)照度小于閾值Thi (—般為20(T300LX)吋，并且對應(yīng)控制區(qū)域被感知有人存在吋，則該控制區(qū)域端的燈具組點(diǎn)亮，否則熄滅。終端控制端在“半自動(dòng)控制”狀態(tài)下，可以手動(dòng)利用某控制區(qū)域端對應(yīng)的按鍵來調(diào)整該區(qū)域的控制狀態(tài)，即可在“全自動(dòng)控制”、“全開”和“全關(guān)”三種狀態(tài)中選擇，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖5所示，同時(shí)將該控制區(qū)域端當(dāng)前的控制狀態(tài)上報(bào)總控端；在“全開”狀態(tài)時(shí)，對應(yīng)控制區(qū)域的照明燈具組點(diǎn)亮、而在“全關(guān)”狀態(tài)時(shí)，對應(yīng)控制區(qū)域的照明燈具組熄滅。(6)終端控制端在接收到總控端的“全開”命令后，終端控制端進(jìn)入“全開控制”狀態(tài)，此時(shí)終端控制端所控制的所有燈具全部點(diǎn)亮，并且按鍵單元失能。(7)終端控制端在接收到總控端的“全關(guān)”命令后，終端控制端進(jìn)入“全關(guān)控制”狀態(tài)，此時(shí)終端控制端所控制的所有燈具全部熄滅，并且按鍵單元失能。
權(quán)利要求
1.一種教室照明節(jié)能控制裝置，其特征在于包括總控端，終端控制端和控制區(qū)域端，其中總控端為帶有網(wǎng)絡(luò)通信功能的微機(jī)，終端控制端由主控單元、通信單元、照度采集單元、人員分布采集單元、燈具控制單元和按鍵單元組成；終端控制端通過通信單元與總控端通信；控制區(qū)域端由若干照明燈具和人員采集裝置組成，每個(gè)控制區(qū)域端的燈具組成一個(gè)被控?zé)艟呓M，與終端控制端的燈具控制單元連接，終端控制端的人員分布采集單元與控制區(qū)域端的人員采集裝置互聯(lián)來感知該區(qū)域的人員分布信息，終端控制端的照度采集單元與教室內(nèi)的照度檢測裝置互聯(lián)來獲得教室內(nèi)的照度信息。
2.如權(quán)利要求I所述的教室照明節(jié)能控制裝置，其特征在于所述總控端與學(xué)校教務(wù)管理系統(tǒng)互連，獲取被控教室的課表，進(jìn)而提取各教室的使用情況，制定教室照明控制策略。
3.如權(quán)利要求I所述的教室照明節(jié)能控制裝置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步驟 (1)總控端與學(xué)校教務(wù)管理系統(tǒng)互連，獲取被控教室的課表，提取各教室的使用情況，并根據(jù)教室使用情況定義各教室的總控策略； (2)總控端按照定義的總控策略對各教室的終端控制端發(fā)布控制命令，以設(shè)置終端控制端的控制狀態(tài)，或通過按鍵手動(dòng)設(shè)置各教室內(nèi)設(shè)置終端控制端的控制狀態(tài)； (3)終端控制端在接收到總控端的命令后進(jìn)入相應(yīng)的控制狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對教室內(nèi)各控制區(qū)域端的狀態(tài)設(shè)置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對各控制區(qū)域端的照明燈具的控制。
4.如權(quán)利要求3所述的教室照明節(jié)能控制裝置的控制方法，其特征在于，所述步驟(I)中的總控策略為 總控策略=({教室，星期，時(shí)間段，控制方式}) 控制方式=(全自動(dòng)控制I半自動(dòng)控制I全開I全關(guān)) 其中控制方式設(shè)定的是終端控制端的狀態(tài)，在“全自動(dòng)控制”狀態(tài)下，教室的照明控制完全按照終端控制端所采集的當(dāng)前照度和人員分布情況進(jìn)行自動(dòng)控制；在“半自動(dòng)控制”控制狀態(tài)下，教室的照明控制除了可按照終端控制端所采集的當(dāng)前照度和人員分布情況進(jìn)行自動(dòng)控制外，還允許終端控制端通過按鍵單元進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)；在“全開”或“全關(guān)”控制狀態(tài)下，教室的照明只能處于全亮或全關(guān)狀態(tài)，終端控制端無法干預(yù)。
5.如權(quán)利要求3所述的教室照明節(jié)能控制裝置的控制方法，其特征在于，所述步驟(2)中手動(dòng)控制命令分為“全自動(dòng)控制”、“半自動(dòng)控制”、“全開”和“全關(guān)”。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種室內(nèi)照明節(jié)能控制方法，特別是一種教室照明節(jié)能控制裝置及控制方法。教室照明節(jié)能控制裝置，包括總控端，終端控制端和控制區(qū)域端，其中總控端為帶有網(wǎng)絡(luò)通信功能的微機(jī)，終端控制端由主控單元、通信單元、照度采集單元、人員分布采集單元、按鍵單元和燈具控制單元組成；控制區(qū)域端由若干照明燈具和人員采集裝置組成。本發(fā)明通過對教室使用情況、照度、人員分布等狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)對教室照明的多模態(tài)智能控制，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，較好地滿足了教室照明的實(shí)際需求，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能之目的，也便于推廣應(yīng)用。
文檔編號H05B37/02GK102843839SQ20121033837
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者李峰, 周浪, 黃振躍 申請人:鎮(zhèn)江智拓智能科技發(fā)展有限公司, 李峰