專利名稱：教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制系統(tǒng)及方法，屬于照明控制技術(shù)領(lǐng)
域，主要用于對教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制和管理，實現(xiàn)教學(xué)樓節(jié)能照明。
背景技術(shù)：
教學(xué)樓照明往往由于節(jié)能意識淡薄和管理方法的缺陷， 一方面大量存在"長明燈" 現(xiàn)象，造成大量能源的浪費，另一方面在教室、衛(wèi)生間和過道等場合，該開燈時沒有開，不需 要開燈時開過多燈，導(dǎo)致教室照度的不適影響到師生的用眼健康、教學(xué)樓內(nèi)夜間行走不安 全隱患。 為此，目前出現(xiàn)多種教室照明調(diào)光技術(shù)和產(chǎn)品，如教室照明節(jié)能智能控制系統(tǒng) (實用新型專利200820075481. 2)，由光電辨向探測電路、磁控探測電路、微控制器、顯示器 電路及照明燈電路構(gòu)成，采用主動式近紅外直射辨向探測器技術(shù)來動態(tài)檢測教室的實際人 數(shù)，采用磁敏傳感技術(shù)檢測座位上是否有人，微控器根據(jù)教室人數(shù)的多少分區(qū)域控制照明 燈，有人區(qū)域必須人數(shù)坐滿后再來人方可開啟新區(qū)域的照明燈，實現(xiàn)人多多開燈，人少少開 燈，防止人少時分坐在幾個不同區(qū)域時開啟多個區(qū)域照明燈造成用電浪費；遠(yuǎn)紅外感應(yīng)節(jié) 電裝置，利用遠(yuǎn)紅外技術(shù)實施對教室照明的每組燈進(jìn)行智能化細(xì)化控制，當(dāng)白天室內(nèi)照度 達(dá)標(biāo)時，不開燈，室內(nèi)無人燈自滅，在室內(nèi)照度不達(dá)標(biāo)需要開啟照明時，根據(jù)學(xué)生坐落的位 置自動開啟相應(yīng)的照明燈，實現(xiàn)了教室照明無人化自動控制管理；教室照明監(jiān)控器(發(fā)明 專利200810235933. 3)，通過光學(xué)系統(tǒng)采集選定的檢測范圍內(nèi)的光能量并傳遞到光電檢測 元件，檢測系統(tǒng)將檢測信號與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果作出照明恰當(dāng)、照明不 足或照明過度等檢測結(jié)論，根據(jù)得出的檢測結(jié)論作出相應(yīng)開、關(guān)燈提示。以上專利技術(shù)和產(chǎn) 品不足是沒有將教室照明與教學(xué)樓其它部分照明統(tǒng)一考慮，實現(xiàn)節(jié)能和安全照明。同時采 用有線方式檢測光照度、控制照明燈，由于布線不便，教室內(nèi)分區(qū)域控制照明燈實施困難。
又如，惠州大景調(diào)光控制有限公司的智能照明控制系統(tǒng)，采用分布式、總線型結(jié) 構(gòu)，系統(tǒng)中的每一個可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器均配有控制、存儲單元，各種感應(yīng)器和控制面板、遙 控接收器可直接連到鎮(zhèn)流器上，當(dāng)感應(yīng)器狀態(tài)變化或有鍵按下時，所連的鎮(zhèn)流器會按照系 統(tǒng)配置時確定的控制策略，通過總線發(fā)出命令，做出調(diào)光或開關(guān)動作，從而實現(xiàn)場景控制、 感應(yīng)控制等控制方式。該技術(shù)產(chǎn)品不足同樣采用有線方式檢測信息、控制照明燈，由于布線 不便，實現(xiàn)教學(xué)樓照明燈節(jié)能、安全的統(tǒng)一管理困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述存在的不足，公開一種教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制 系統(tǒng)及方法，能夠在教學(xué)樓內(nèi)建立短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)，采用無線單片機作為微處理器，通 過無線通信方式傳輸命令和數(shù)據(jù)信息，對照明燈實現(xiàn)集中統(tǒng)一監(jiān)控管理。 本發(fā)明所需要解決的問題是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的采用無線單片機作為微 處理器，包括配置在教學(xué)樓管理機房內(nèi)的中心節(jié)點以及個人計算機，配置在各樓層的樓梯口的樓層匯聚節(jié)點，配置在各教室、衛(wèi)生間、過道中心區(qū)域的一般匯聚節(jié)點，配置在每個照
明燈處的無線照明控制主節(jié)點、輔助節(jié)點以及由工作人員攜帶的監(jiān)控移動節(jié)點，中心節(jié)點
與個人計算機之間有線連接，中心節(jié)點與樓層匯聚節(jié)點之間無線連接，樓層匯聚節(jié)點、一般
匯聚節(jié)點、無線照明控制主節(jié)點、輔助節(jié)點以及監(jiān)控移動節(jié)點相互之間無線連接。 本發(fā)明所述的中心節(jié)點、樓層匯聚節(jié)點以及一般匯聚節(jié)點包括無線單片機及其無
線通信口、串行接口、存儲器以及電源；無線單片機及其無線通信口通過串行總線與存儲器
相連，無線單片機串行輸入/出口通過串行接口驅(qū)動產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)串行口；中心節(jié)點通過串行
接口與個人計算機串行通信，通過無線通信口與樓層匯聚節(jié)點無線通信。 本發(fā)明所述的主節(jié)點配置在照明燈旁，輔助節(jié)點配置在照明燈下方或者前方，主
節(jié)點和輔助節(jié)點成對使用；主節(jié)點包括無線單片機及其無線通信口、存儲器、人體紅外傳感
器及檢測電路、照明燈可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器及其D/A轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動電路、電源；無線單片機及
其無線通信口通過串行總線與存儲器相連，人體紅外傳感器及檢測電路輸出位數(shù)字信號，
經(jīng)過光電耦合器光電隔離后，通過輸入端口與無線單片機相連，無線單片機數(shù)字量控制信
號通過輸出端口與D/A轉(zhuǎn)換器相連，輸出模擬控制信號，通過驅(qū)動電路驅(qū)動可調(diào)光電子鎮(zhèn)
流器工作；輔助節(jié)點包括無線單片機及其無線通信口、存儲器、照度傳感器及檢測電路、電
源；無線單片機及其無線通信口通過串行總線與存儲器相連，照度傳感器及檢測電路輸出
模擬量信號，通過模擬量端口與無線單片機相連，通過其內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器采集照度值。 本發(fā)明所述的監(jiān)控移動節(jié)點包括無線單片機及其無線通信口、存儲器、鍵盤LCD
顯示器及其接口電路、電源；無線單片機及其無線通信口通過串行總線與存儲器相連，通過
并行輸入/出口與鍵盤LCD顯示器及其接口電路相連。 本發(fā)明所述的教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制方法，包括兩方面內(nèi)容 1)監(jiān)控管理方法在教學(xué)樓管理機房內(nèi)，通過個人計算機對整個系統(tǒng)照明燈自動
控制方式、控制參數(shù)設(shè)定、工作狀態(tài)監(jiān)控，實現(xiàn)集中統(tǒng)一監(jiān)控管理；采用監(jiān)控移動節(jié)點，通過
與無線照明控制主節(jié)點無線通信，對單照明燈自動控制方式、控制參數(shù)設(shè)定、工作狀態(tài)、參
數(shù)顯示，實現(xiàn)單照明燈監(jiān)控管理；采用監(jiān)控移動節(jié)點，通過與一般匯聚節(jié)點無線通信，對該
一般匯聚節(jié)點所在區(qū)域一批照明燈自動控制方式、控制參數(shù)設(shè)定、工作狀態(tài)、參數(shù)顯示，實
現(xiàn)一批照明燈監(jiān)控管理； 2)照明燈自動控制方法對各照明燈區(qū)域按照教學(xué)照度要求和是否有師生在該區(qū)
域的坐位上或者講臺旁的情況，進(jìn)行無人和有人照度足夠定時自動關(guān)燈、有人且照度不夠自
動開啟和由于室外照度變化對照明燈進(jìn)行照度自動調(diào)節(jié)控制；衛(wèi)生間、過道和樓梯照明燈自
動控制方式，按照人員行走的照度要求和是否有人及人員離開情況，進(jìn)行無人和有人照度足
夠定時自動關(guān)燈、有人且照度不夠自動開啟等控制，不需要進(jìn)行照度自動調(diào)節(jié)控制。 本發(fā)明的有益效果是通過短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)對教學(xué)樓照明進(jìn)行檢測與控制，
系統(tǒng)安裝配置方便靈活，管理自動化水平高，便于分區(qū)域按照不同自動控制方式、不同照度
要求對照明燈進(jìn)行開啟和照度調(diào)節(jié)等自動控制，既能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)樓照明節(jié)能，又能確保師
生的用眼健康和夜間行走的安全。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
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圖1是本發(fā)明的教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本發(fā)明所述的中心節(jié)點、樓層匯聚節(jié)點和一般匯聚節(jié)點的結(jié)構(gòu)框圖 圖3是本發(fā)明所述的無線照明控制主節(jié)點的結(jié)構(gòu)框圖 圖4是本發(fā)明所述的無線照明控制輔助節(jié)點的結(jié)構(gòu)框圖 圖5是本發(fā)明所述的監(jiān)控移動節(jié)點的結(jié)構(gòu)框圖 在圖中，1個人計算機，2中心節(jié)點，3樓層匯聚節(jié)點，4 一般匯聚節(jié)點，5無線照明控 制主節(jié)點，6輔助節(jié)點，7監(jiān)控移動節(jié)點。
具體實施例方式
如圖l所示，本發(fā)明所述的教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制系統(tǒng)，采用無線單片機 作為微處理器，包括配置在教學(xué)樓管理機房內(nèi)的中心節(jié)點2以及個人計算機l，配置在各樓 層的樓梯口的樓層匯聚節(jié)點3，配置在各教室、衛(wèi)生間、過道中心區(qū)域的一般匯聚節(jié)點4，配 置在每個照明燈處的無線照明控制主節(jié)點5、輔助節(jié)點6以及由工作人員攜帶的監(jiān)控移動 節(jié)點7，中心節(jié)點2與個人計算機1之間有線連接，中心節(jié)點2與樓層匯聚節(jié)點3之間無線 連接，樓層匯聚節(jié)點3、一般匯聚節(jié)點4、無線照明控制主節(jié)點5、輔助節(jié)點6以及監(jiān)控移動節(jié) 點7相互之間無線連接。 如圖2所示，本發(fā)明所述的所述的中心節(jié)點2、樓層匯聚節(jié)點3以及一般匯聚節(jié)點 4包括無線單片機及其無線通信口 、串行接口 、存儲器以及電源；無線單片機及其無線通信 口通過串行總線與存儲器相連，無線單片機串行輸入/出口通過串行接口驅(qū)動產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)串 行口 ；中心節(jié)點2通過串行接口與個人計算機1串行通信，通過無線通信口與樓層匯聚節(jié)點 3無線通信。樓層匯聚節(jié)點3和一般匯聚節(jié)點4負(fù)責(zé)照明燈無線照明控制主節(jié)點5與中心 節(jié)點2聯(lián)系，一方面中心節(jié)點2將控制命令和參數(shù)通過各樓層匯聚節(jié)點3、一般匯聚節(jié)點4 下傳到各無線照明控制主節(jié)點5，另一方面，各無線照明控制主節(jié)點5將工作狀態(tài)和人員活 動情況、照度值等信息通過一般匯聚節(jié)點4和各樓層匯聚節(jié)點3上傳給中心節(jié)點2。
如圖3、圖4所示，本發(fā)明所述的主節(jié)點5配置在照明燈旁，輔助節(jié)點6配置在照 明燈下方或者前方，主節(jié)點5和輔助節(jié)點6成對使用；主節(jié)點5包括無線單片機及其無線通 信口、存儲器、人體紅外傳感器及檢測電路、照明燈可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器及其D/A轉(zhuǎn)換器和驅(qū) 動電路、電源；無線單片機及其無線通信口通過串行總線與存儲器相連，人體紅外傳感器及 檢測電路輸出位數(shù)字信號，經(jīng)過光電耦合器光電隔離后，通過輸入端口與無線單片機相連， 無線單片機數(shù)字量控制信號通過輸出端口與D/A轉(zhuǎn)換器相連，輸出模擬控制信號，通過驅(qū) 動電路驅(qū)動可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器工作；輔助節(jié)點6包括無線單片機及其無線通信口、存儲器、 照度傳感器及檢測電路、電源；無線單片機及其無線通信口通過串行總線與存儲器相連，照 度傳感器及檢測電路輸出模擬量信號，通過模擬量端口與無線單片機相連，通過其內(nèi)部A/D 轉(zhuǎn)換器采集照度值。輔助節(jié)點6通過照度傳感器及檢測電路獲取照明燈下方或者前方照度 值，并將照度值無線傳輸給對應(yīng)無線照明控制主節(jié)點5 ;無線照明控制主節(jié)點5采用紅外傳 感器及其檢測電路檢測照明燈下方或者前方是否有人，采用可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器及其D/A轉(zhuǎn) 換器和驅(qū)動電路，按照設(shè)定控制策略實現(xiàn)對照明燈開啟和照度調(diào)節(jié)控制。
如圖5所示，本發(fā)明所述的監(jiān)控移動節(jié)點7包括無線單片機及其無線通信口 、存儲 器、鍵盤LCD顯示器及其接口電路、電源；無線單片機及其無線通信口通過串行總線與存儲器相連，通過并行輸入/出口與鍵盤LCD顯示器及其接口電路相連。監(jiān)控移動節(jié)點7能夠 與無線照明控制主節(jié)點5、一般匯聚節(jié)點4直接通信遙控，進(jìn)行單個照明燈和某區(qū)域照明燈 監(jiān)控管理。 本發(fā)明所述的教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制方法，包括兩方面內(nèi)容 1)監(jiān)控管理方法在教學(xué)樓管理機房內(nèi)，通過個人計算機1對整個系統(tǒng)照明燈自
動控制方式、控制參數(shù)設(shè)定、工作狀態(tài)監(jiān)控，實現(xiàn)集中統(tǒng)一監(jiān)控管理；采用監(jiān)控移動節(jié)點7，
通過與無線照明控制主節(jié)點5無線通信，對單照明燈自動控制方式、控制參數(shù)設(shè)定、工作狀
態(tài)、參數(shù)顯示，實現(xiàn)單照明燈監(jiān)控管理；采用監(jiān)控移動節(jié)點7，通過與一般匯聚節(jié)點4無線通
信，對該一般匯聚節(jié)點4所在區(qū)域一批照明燈自動控制方式、控制參數(shù)設(shè)定、工作狀態(tài)、參
數(shù)顯示，實現(xiàn)一批照明燈監(jiān)控管理； 2)照明燈自動控制方法對各照明燈區(qū)域按照教學(xué)照度要求和是否有師生在該 區(qū)域的坐位上或者講臺旁的情況，進(jìn)行無人和有人照度足夠定時自動關(guān)燈、有人且照度不 夠自動開啟和由于室外照度變化對照明燈進(jìn)行照度自動調(diào)節(jié)控制；衛(wèi)生間、過道和樓梯照 明燈自動控制方式，按照人員行走的照度要求和是否有人及人員離開情況，進(jìn)行無人和有 人照度足夠定時自動關(guān)燈、有人且照度不夠自動開啟等控制，不需要進(jìn)行照度自動調(diào)節(jié)控 制。
權(quán)利要求
一種教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制系統(tǒng)，采用無線單片機作為微處理器，其特征在于包括配置在教學(xué)樓管理機房內(nèi)的中心節(jié)點(2)以及個人計算機(1)，配置在各樓層的樓梯口的樓層匯聚節(jié)點(3)，配置在各教室、衛(wèi)生間、過道中心區(qū)域的一般匯聚節(jié)點(4)，配置在每個照明燈處的無線照明控制主節(jié)點(5)、輔助節(jié)點(6)以及由工作人員攜帶的監(jiān)控移動節(jié)點(7)，中心節(jié)點(2)與個人計算機(1)之間有線連接，中心節(jié)點(2)與樓層匯聚節(jié)點(3)之間無線連接，樓層匯聚節(jié)點(3)、一般匯聚節(jié)點(4)、無線照明控制主節(jié)點(5)、輔助節(jié)點(6)以及監(jiān)控移動節(jié)點(7)相互之間無線連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 中心節(jié)點(2)、樓層匯聚節(jié)點(3)以及一般匯聚節(jié)點(4)包括無線單片機及其無線通信口、 串行接口、存儲器以及電源；無線單片機及其無線通信口通過串行總線與存儲器相連，無線 單片機串行輸入/出口通過串行接口驅(qū)動產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)串行口 ；中心節(jié)點(2)通過串行接口與 個人計算機(1)串行通信，通過無線通信口與樓層匯聚節(jié)點(3)無線通信。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制系統(tǒng)，其特征在于主節(jié) 點(5)配置在照明燈旁，輔助節(jié)點(6)配置在照明燈下方或者前方，主節(jié)點(5)和輔助節(jié)點 (6)成對使用；主節(jié)點(5)包括無線單片機及其無線通信口、存儲器、人體紅外傳感器及檢 測電路、照明燈可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器及其D/A轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動電路、電源；無線單片機及其無線 通信口通過串行總線與存儲器相連，人體紅外傳感器及檢測電路輸出位數(shù)字信號，經(jīng)過光 電耦合器光電隔離后，通過輸入端口與無線單片機相連，無線單片機數(shù)字量控制信號通過 輸出端口與D/A轉(zhuǎn)換器相連，輸出模擬控制信號，通過驅(qū)動電路驅(qū)動可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器工 作；輔助節(jié)點(6)包括無線單片機及其無線通信口、存儲器、照度傳感器及檢測電路、電源； 無線單片機及其無線通信口通過串行總線與存儲器相連，照度傳感器及檢測電路輸出模擬 量信號，通過模擬量端口與無線單片機相連，通過其內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器采集照度值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 監(jiān)控移動節(jié)點(7)包括無線單片機及其無線通信口、存儲器、鍵盤LCD顯示器及其接口電 路、電源；無線單片機及其無線通信口通過串行總線與存儲器相連，通過并行輸入/出口與 鍵盤LCD顯示器及其接口電路相連。
5. —種教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制方法，其特征在于包括兩方面內(nèi)容1) 監(jiān)控管理方法在教學(xué)樓管理機房內(nèi)，通過個人計算機(1)對整個系統(tǒng)照明燈自動 控制方式、控制參數(shù)設(shè)定、工作狀態(tài)監(jiān)控，實現(xiàn)集中統(tǒng)一監(jiān)控管理；采用監(jiān)控移動節(jié)點(7)， 通過與無線照明控制主節(jié)點(5)無線通信，對單照明燈自動控制方式、控制參數(shù)設(shè)定、工作 狀態(tài)、參數(shù)顯示，實現(xiàn)單照明燈監(jiān)控管理；采用監(jiān)控移動節(jié)點(7)，通過與一般匯聚節(jié)點(4) 無線通信，對該一般匯聚節(jié)點(4)所在區(qū)域一批照明燈自動控制方式、控制參數(shù)設(shè)定、工作 狀態(tài)、參數(shù)顯示，實現(xiàn)一批照明燈監(jiān)控管理；2) 照明燈自動控制方法對各照明燈區(qū)域按照教學(xué)照度要求和是否有師生在該區(qū)域 的坐位上或者講臺旁的情況，進(jìn)行無人和有人照度足夠定時自動關(guān)燈、有人且照度不夠自 動開啟和由于室外照度變化對照明燈進(jìn)行照度自動調(diào)節(jié)控制；衛(wèi)生間、過道和樓梯照明燈 自動控制方式，按照人員行走的照度要求和是否有人及人員離開情況，進(jìn)行無人和有人照 度足夠定時自動關(guān)燈、有人且照度不夠自動開啟等控制，不需要進(jìn)行照度自動調(diào)節(jié)控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種教學(xué)樓照明無線網(wǎng)絡(luò)自動控制系統(tǒng)及方法，采用無線單片機作為微處理器，包括中心節(jié)點(2)、個人計算機(1)、樓層匯聚節(jié)點(3)、一般匯聚節(jié)點(4)、無線照明控制主節(jié)點(5)、輔助節(jié)點(6)以及監(jiān)控移動節(jié)點(7)，中心節(jié)點(2)與個人計算機(1)之間有線連接，中心節(jié)點(2)與樓層匯聚節(jié)點(3)之間無線連接，樓層匯聚節(jié)點(3)、一般匯聚節(jié)點(4)、無線照明控制主節(jié)點(5)、輔助節(jié)點(6)以及監(jiān)控移動節(jié)點(7)相互之間無線連接。本發(fā)明安裝配置方便靈活，管理自動化水平高，既能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)樓照明節(jié)能，又能確保師生的用眼健康和夜間行走的安全。
文檔編號G08C17/02GK101711078SQ20091023439
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者原瑾, 張夏蓉, 張西良, 張鋒, 李伯全, 李艷華, 毛翠云, 王禹生 申請人:江蘇大學(xué)