本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)及方法，特別是一種只能照明控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著時代的發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快，對城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越來越突出，節(jié)電節(jié)能、綠色照明的要求越來越迫切，越來越高?，F(xiàn)在再采用那些傳統(tǒng)的手控、鐘控城市照明系統(tǒng)的方法已不能滿足要求。如何充分利用高科技手段解決上述矛盾也就成為當(dāng)前照明控制領(lǐng)域一個新的和緊要的問題。

城市路燈照明是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚墓苍O(shè)施。路燈照明耗電量約占總耗電量的15％，全國各地?zé)o不面對電力緊張帶來的各種問題。面對供電緊張形勢，路燈巡查對于市政部門來講是一項需要耗費大量人力的工作，各種臨時應(yīng)急節(jié)電措施被廣泛采用：夜晚間隔關(guān)燈、調(diào)整路燈開關(guān)的時間、在用電緊張的日子里關(guān)閉景觀照明、號召居民在用電高峰時關(guān)閉空調(diào)、公共設(shè)施和寫字樓等空調(diào)溫度調(diào)高一度等等，當(dāng)用電高峰過后，這些措施可能就被束之高閣，明年的用電高峰來臨，一切又會重新開始。這樣的節(jié)電措施，在緩解用電緊張的同時，卻帶來資源的浪費和對人們?nèi)粘Ｉ畹呢?fù)面影響。緩解用電緊張的最佳和有效的辦法是對用電實施智能化管理，減少浪費，使我們的每一度電都能物盡其用！

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種智能照明控制系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明提供了一種智能照明控制系統(tǒng)，包括主站、一級終端和二級終端；

所述二級終端用于直接控制照明裝置并對一級終端所發(fā)送下來的指令進(jìn)行處理并將照明裝置的電參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行采集記錄并上傳至一級終端；

所述一級終端用于將接收到的二級終端上傳的數(shù)據(jù)整理后發(fā)送至主站，并采集自身電參數(shù)和光強信號經(jīng)處理后也發(fā)送至主站，同時用于將所述主站發(fā)出的指令下發(fā)至二級終端；

所述主站用于發(fā)出控制指令以及接受一級終端上傳的數(shù)據(jù)，以及顯示所述一級終端、二級終端和被控制的照明裝置的狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述二級終端設(shè)有第一電源模塊、第一前端采集模塊、第一電參數(shù)檢測模塊、第一調(diào)光模塊、第一控制模塊、第一通訊模塊和第一保險模塊，所述第一電源模塊用于給二級終端供電，所述第一前端采集模塊用于采集被控制照明裝置所在電路的電信號，所述第一電參數(shù)檢測模塊設(shè)有計量芯片，所述第一電參數(shù)檢測模塊用于接收第一前端采集模塊傳輸來的電信號，并將該電信號送到計量芯片的輸入端口，所述計量芯片對該電信號進(jìn)行處理后輸出于寄存器中，并通過通訊接口實現(xiàn)與第一控制模塊的通訊，所述第一調(diào)光模塊用于接收第一控制模塊發(fā)出的指令并控制照明裝置的輸出光強，所述第一通訊模塊電連接第一控制模塊，并用于和外部進(jìn)行通訊，所述第一保險模塊設(shè)有熔斷器。

優(yōu)選地，所述第一電源模塊設(shè)有電源轉(zhuǎn)換電路、穩(wěn)壓保護(hù)電路和電源隔離電路，所述電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)有用于整流和變壓的IN4007芯片，所述穩(wěn)壓保護(hù)電路設(shè)有用于穩(wěn)壓保護(hù)的viper22a芯片，所述電源隔離電路設(shè)有EL817電源隔離芯片。

優(yōu)選地，所述第一前端采集模塊設(shè)有電流互感器、電阻、電壓互感器和繼電器，所述電流互感器和電阻串聯(lián)后分別連接照明裝置和電壓互感器的一端，所述電壓互感器的兩個端點分別連接電源模塊，另兩個端點連接至第一電參數(shù)檢測模塊，所述繼電器電連接第一控制模塊，還連接至電壓互感器的連接有串聯(lián)后的電流互感器和電阻的一端。

優(yōu)選地，所述第一電參數(shù)檢測模塊設(shè)有ATT7053AU芯片；所述第一調(diào)光模塊設(shè)有MC33063芯片和LM2904芯片，用于改變輸出電壓值，從而控制照明裝置的光強；所述第一控制模塊設(shè)有單片機；所述第一通訊模塊設(shè)有Zigbee天線。

優(yōu)選地，所述一級終端設(shè)有第二電源模塊、第二前端采集模塊、第二電參數(shù)檢測模塊、第二通訊模塊、第二光傳感控制模塊和第二控制模塊，所述第二電源模塊用于給一級終端供電，所述第二前端采集模塊用于采集總線上的電信號，所述第二電參數(shù)檢測模塊設(shè)有計量芯片，所述第二電參數(shù)檢測模塊用于接收第二前端采集模塊傳輸來的電信號，并將該電信號送到計量芯片的輸入端口，所述計量芯片對該電信號進(jìn)行處理后輸出于寄存器中，并通過通訊接口實現(xiàn)與第二控制模塊的通訊，所述第二通訊模塊電連接第二控制模塊并用于和外部進(jìn)行通訊，所述第二光傳感控制模塊設(shè)有光敏傳感器，用于將光強轉(zhuǎn)換為電參數(shù)。

優(yōu)選地，所述第二電參數(shù)檢測模塊設(shè)有ATT7022E芯片，所述第二通訊模塊設(shè)有Zigbee天線和GPRS天線，所述第二控制模塊設(shè)有單片機。

優(yōu)選地，所述第二前端采集模塊設(shè)有電流互感器、電壓互感器和繼電器，位于所述第二電源模塊的每一路輸入總線上均連接有一組電流互感器、電壓互感器和繼電器。

本發(fā)明還提供了一種智能照明控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟，

S1，所述二級終端接收一級終端發(fā)出的控制信號，并將該信號處理后轉(zhuǎn)化為對照明裝置的控制指令，同時反饋自身數(shù)據(jù)至一級終端；

S2，所述一級終端接收主站發(fā)出的控制信號，并將該信號處置后發(fā)出二級控制信號至二級終端，同時接收二級終端反饋的數(shù)據(jù)和采集自身數(shù)據(jù)，將上述數(shù)據(jù)處理后發(fā)送至主站；

S3，所述主站對一級終端發(fā)出控制信號，并接收一級終端反饋的數(shù)據(jù)處理后用顯示裝置顯示出來。

優(yōu)選地，所述步驟S3還包括以下步驟，S31，所述主站接收一級終端反饋的數(shù)據(jù)后，將上述數(shù)據(jù)拆分成電參數(shù)變量和環(huán)境參數(shù)變量；

S32，將上述電參數(shù)變量與主站內(nèi)的閥值數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如超出閥值數(shù)據(jù)，則啟動故障指示，如未超出閥值數(shù)據(jù)則正常工作；

S33，將上述環(huán)境參數(shù)變量與主站的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，用于發(fā)出調(diào)光指令。

綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明智能照明控制系統(tǒng)，可以對城市的路燈實施統(tǒng)一啟閉或者單獨控制，實現(xiàn)分時段調(diào)光減少不必要的浪費，并且對夜間照明系統(tǒng)和路燈的實時監(jiān)控和管理，確保高效穩(wěn)定，全天候運行，控制不必要的“全夜燈照明”，有效節(jié)約電能消耗。本發(fā)明的控制方法可以極大地提高通信效率，同時能有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)辨識，提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實施例二級終端的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明實施例一級終端的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施方式及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)、完整地說明。

如圖1-3所示，一種智能照明控制系統(tǒng)，包括主站、一級終端和二級終端。所述二級終端用于直接控制路燈的開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)、對一級終端所發(fā)送下來的指令進(jìn)行處理并將路燈電參數(shù)和路燈狀態(tài)進(jìn)行采集記錄并上傳至一級終端，所述一級終端是二級終端和主站之間溝通的一個橋梁，既可以將接收到二級終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理上傳至主站，又可以將主站的指令下發(fā)至二級終端，所述主站提供簡潔化和傻瓜式的操作界面，可以清楚的看到資產(chǎn)信息、節(jié)能信息、能耗分析、一級終端的信息及智能控制器所控制路燈的信息。

二級終端是一個單燈控制器，它包括第一電源模塊、第一電參數(shù)檢測模塊、第一調(diào)光模塊、第一控制模塊、第一通訊模塊、第一保險模塊所構(gòu)成。所述第一電源模塊采用變壓整流穩(wěn)壓電源，所述第一電源模塊由IN4007組成的整流橋、變壓器、電解電容、viper22a穩(wěn)壓保護(hù)芯片和EL817電源隔離模塊組成。具有自動熱關(guān)斷、過溫保護(hù)，過流和過壓保護(hù)自動重啟功能。第一電參數(shù)監(jiān)測模塊由單項多功能計量芯片ATT7053A及外圍輔助電路組成，通過前端的電能采集電路(電流互感器、電壓互感器)和信號調(diào)理電路，把采集的電信號送到電能計量芯片的輸入端口，電能計量芯片內(nèi)部集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字處理模塊，并把采集的電流、電壓、有功功率、無功功率等儲存參數(shù)輸出寄存器中，通過通訊接口實現(xiàn)與處理器的信息交流。第一調(diào)光模塊主要由MC33063和LM2904運算放大器構(gòu)成，通過波寬控制調(diào)光(Pulse Width Modulation，簡稱PWM)將電源方波數(shù)位化，并控制方波的占空比，改變輸出電壓值，從而達(dá)到控制路燈調(diào)光(1％—100％)。第一控制模塊采用STC系列單片機；第一通訊模塊采用自帶Zigbee的天線和單片機進(jìn)行通訊；第一保險模塊采用繼電器和5A/250V保險絲組成，能夠快速切斷供電，有偶然或突發(fā)情況可以很好的保護(hù)路燈或行人，另外在設(shè)計上增加了各種防范措施和糾錯措施，具有良好的電磁兼容性和異常情況下的后備處理能力，防護(hù)安全級別達(dá)到了IP67，確保設(shè)備能經(jīng)受高低溫、電磁干擾、沖擊耐壓、靜電輻射、振動、強降雨等惡劣環(huán)境的考驗，確保開關(guān)燈正常操作。

所述的一級終端包含第二電源模塊、第二電參數(shù)檢測模塊、第二通訊模塊、第二光傳感控制模塊、第二控制模塊。第二電源模塊采用變壓整流穩(wěn)壓電源，提供5V和12V兩路穩(wěn)壓輸出，能適應(yīng)交直流無極性輸入，極寬的輸入范圍(AC85V～500V或DC100V～700V)；完善的輸入過壓、短路保護(hù)功能；高隔離，輸入輸出的隔離電壓達(dá)4KV AC；抗干擾能力強，良好的電磁兼容特性。

所述第二電參數(shù)檢測模塊由高精度計量芯片ATT7022E和輔助外圍電路組成，能夠測量各相以及合相的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量及無功能量，同時還能測量各相電流、電壓有效值、功率因數(shù)、相角、頻率等參數(shù)。每條總線上都有電壓互感器和電流互感器，這樣可以實時檢測總線上的電參數(shù)變化。

第二通訊模塊由Zigbee+GPRS無線技術(shù)模塊組成，Zigbee具有功耗低、成本低、傳輸數(shù)據(jù)完全免費、自由組網(wǎng)等優(yōu)點的雙向無通訊技術(shù)，但是缺點是數(shù)據(jù)率低，單跳傳輸距離近(可視距離300米)而GPRS無線技術(shù)數(shù)據(jù)率高，傳輸距離很遠(yuǎn)(有GPRS網(wǎng)絡(luò)的地方就可以控制)，這兩種無線技術(shù)的組合可以彌補互相的缺點成為優(yōu)點，從而進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)傳輸。

第二光傳感控制模塊由高精度光敏傳感器和輔助電路構(gòu)成，主要是將光的強弱轉(zhuǎn)換為電阻的大?。坏诙刂颇K由STM32系列單片機，主站發(fā)送命令給GPRS模塊，GPRS將接收的數(shù)據(jù)下發(fā)給Zigbee模塊來控制單燈控制器，亦或是接收Zigbee模塊發(fā)送上來的數(shù)據(jù)上傳至GPRS模塊，在由GPRS模塊上傳給主站；接收第二檢測模塊的總線電參數(shù)數(shù)據(jù)和單燈控制器的電參數(shù)數(shù)據(jù)并發(fā)送給GPRS模塊，在由GPRS模塊上傳至總站；判斷光敏傳感器接收的信號，如果環(huán)境變暗或者變亮到一個臨界值，單片機可以判斷路燈是否需要開燈或關(guān)燈并自動發(fā)出信號給Zigbee來控制路燈。

主站即是云服務(wù)管理平臺，主站可以控制一級終端和二級終端的功能，還可以查看一級終端二級終端上傳的數(shù)據(jù)。另外云服務(wù)管理平臺還具有移動端APP管理，可以實時控制。

本發(fā)明還提供了一種智能照明控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟，

S1，所述二級終端接收一級終端發(fā)出的控制信號，并將該信號處理后轉(zhuǎn)化為對照明裝置的控制指令，同時反饋自身數(shù)據(jù)至一級終端；

S2，所述一級終端接收主站發(fā)出的控制信號，并將該信號處置后發(fā)出二級控制信號至二級終端，同時接收二級終端反饋的數(shù)據(jù)和采集自身數(shù)據(jù)，將上述數(shù)據(jù)處理后發(fā)送至主站；

S3，所述主站對一級終端發(fā)出控制信號，并接收一級終端反饋的數(shù)據(jù)處理后用顯示裝置顯示出來。

優(yōu)選地，所述步驟S3還包括以下步驟，S31，所述主站接收一級終端反饋的數(shù)據(jù)后，將上述數(shù)據(jù)拆分成電參數(shù)變量和環(huán)境參數(shù)變量；

S32，將上述電參數(shù)變量與主站內(nèi)的閥值數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如超出閥值數(shù)據(jù)，則啟動故障指示，如未超出閥值數(shù)據(jù)則正常工作；

S33，將上述環(huán)境參數(shù)變量與主站的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，用于發(fā)出調(diào)光指令。

本發(fā)明的系統(tǒng)在使用時，先在云服務(wù)管理平臺添加項目、網(wǎng)關(guān)和燈控節(jié)點，然后可以在策略管理中設(shè)置策略，策略可以設(shè)置網(wǎng)關(guān)的開關(guān)燈時間、開燈默認(rèn)亮度、策略類型、執(zhí)行周期、有效期等；之后在網(wǎng)關(guān)管理中添加該策略，網(wǎng)關(guān)就可以執(zhí)行策略控制單燈控制器，單燈控制器中的通訊模塊收到指令后發(fā)送給第一控制模塊，第一控制模塊在判斷接收到的指令是否正確。在把指令發(fā)送給繼電器、第一調(diào)光模塊、第一電參數(shù)檢測模塊；同時第一電參數(shù)檢測模塊把路燈的工作情況上傳至單片機，單片機上傳至通訊模塊，通訊模塊在上傳網(wǎng)關(guān)；網(wǎng)關(guān)把第二電參數(shù)檢測模塊檢測到的數(shù)據(jù)和第一電參數(shù)檢測模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳主站進(jìn)行對比，一旦數(shù)據(jù)有異常，主站中的告警管理便會進(jìn)行告警，等待維修員進(jìn)行排除故障。另外在智能網(wǎng)關(guān)中的第二光傳感控制模塊也可以控制單燈控制器的開關(guān)燈動作，只要環(huán)境變暗到一個臨界值，第二控制模塊就會接收到光傳感控制模塊的信號，并發(fā)送給Zigbee群開啟命令來開啟路燈；相反，如果環(huán)境變亮到一個臨界值，就會發(fā)送給Zigbee群關(guān)閉命令來關(guān)閉路燈。另外這種通過環(huán)境感應(yīng)控制路燈功能的優(yōu)先級可以在云服務(wù)管理平臺中設(shè)置。

本發(fā)明采用主站時控(光控)的方式執(zhí)行開關(guān)燈操作。預(yù)先給智能網(wǎng)關(guān)設(shè)定好每天的開關(guān)燈時間，在陰雨天氣，光照度低，系統(tǒng)提前開燈，晴朗天氣光照度高，提前關(guān)燈，方便市民出行，改善社會治安和交通安全都具有非常積極的意義；當(dāng)出現(xiàn)特殊情況或有重大活動時，也可通過計算機人工干預(yù)，隨時進(jìn)行手動開關(guān)燈操作。

本發(fā)明系統(tǒng)的主站和現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)均具有智能化運行和檢測的功能。當(dāng)系統(tǒng)主站發(fā)現(xiàn)某一現(xiàn)場終端出現(xiàn)故障時，會將故障信息及時通知值班人員，以便及時處理；當(dāng)集中器停機或通信出現(xiàn)故障以致開關(guān)燈命令無法下達(dá)時，現(xiàn)場智網(wǎng)關(guān)能會啟動光控策略，對路燈進(jìn)行開關(guān)燈操作。并向主站發(fā)送通訊告警故障。

本發(fā)明采用物聯(lián)網(wǎng)Zigbee通訊技術(shù)作為節(jié)點組網(wǎng)技術(shù)，可以做到節(jié)點的自動組網(wǎng)，不僅做到網(wǎng)絡(luò)的自動延伸和快速實施，而且可以任意組合路燈進(jìn)行控制。而傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采用回路控制，只能做到預(yù)先設(shè)定的路燈進(jìn)行開關(guān)控制。

本發(fā)明增加了移動端控制能力，通過移動設(shè)備(手機，PAD)可以精確的定位到每個路燈，并直接通過移動設(shè)備控制路燈，進(jìn)行路燈維修，和新建路燈節(jié)點。這極大的提高了施工速度和維護(hù)效率。

同時本發(fā)明的控制系統(tǒng)相比于現(xiàn)有技術(shù)，本智能照明控制系統(tǒng)不僅保證命令，數(shù)據(jù)上報的即時性，同時為系統(tǒng)診斷提供了技術(shù)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)照明控制雖然可以做到開關(guān)燈的控制，但是無法及時確認(rèn)是否正確到達(dá)燈控節(jié)點，只能通過人工巡查來確認(rèn)路燈是否亮滅。而智能照明控制系統(tǒng)可以通過單燈控制器中第一檢測模塊所上傳的電參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看路燈工作情況。

智能照明控制系統(tǒng)的策略可多樣化和優(yōu)先級的設(shè)置，比如設(shè)置時間策略優(yōu)先，光控策略延后，則路燈會先執(zhí)行時間策略，后執(zhí)行光控策略，另外還具有分時間段調(diào)光的功能，這樣設(shè)置的意義是比如智能網(wǎng)關(guān)的GPRS信號接收不到的情況下，智能網(wǎng)關(guān)仍然可以通過光控來控制路燈開關(guān)，這樣的設(shè)置更具有人性化并且更加保險的控制路燈，避免了白天亮燈和晚上不亮燈的情況發(fā)生。而傳統(tǒng)控制路燈的方式只有固定的開燈關(guān)燈，不具有調(diào)光和光控等功能。

智能照明控制系統(tǒng)包括云端計算能力，為智能照明發(fā)明了能耗分析模塊，利用單燈控制器的ZigBee通訊模塊和第一電參數(shù)采集模塊把采集的電信號送到電能計量芯片的輸入端口，電能計量芯片內(nèi)部通常集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字處理模塊，并把采集的電流、電壓、有功功率、無功功率等儲存參數(shù)輸出寄存器中，通過通訊接口實現(xiàn)云端數(shù)據(jù)分析計算能力。LED燈壽命預(yù)測計算模型，滿足工業(yè)4.0時代系統(tǒng)預(yù)警、預(yù)測的目標(biāo)。其它照明控制系統(tǒng)并無云端數(shù)據(jù)分析、計算能力。此外智能照明控制系統(tǒng)利用百度開放云BAE系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)采集首先存放到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫RDS中，同時定時將數(shù)據(jù)庫日志文件存放到百度BOS大文件中，這樣最后利用百度集群計算BMR技術(shù)利用LED燈壽命計算模型和能耗分析模型，對一個月，半年，一年內(nèi)收集的多達(dá)幾億條的數(shù)據(jù)根據(jù)需求請求集群計算，并在短時間內(nèi)將結(jié)果計算出來供系統(tǒng)預(yù)警，預(yù)測使用。

智能照明控制系統(tǒng)具有分時段調(diào)光和故障告警功能，分時段調(diào)光功能比夜間全亮燈節(jié)省電能30％—50％，另外可以在主站查看路燈工作狀態(tài)，減少了不必要的夜間全亮燈和后期人員現(xiàn)場巡邏查看路燈工作狀態(tài)，這樣大大節(jié)省了電力資源和人力資源，對節(jié)能環(huán)保也具有重大意義。

同時本發(fā)明上述實施例僅為說明本發(fā)明技術(shù)方案之用，僅為本發(fā)明技術(shù)方案的列舉，并不用于限制本發(fā)明的技術(shù)方案及其保護(hù)范圍。采用等同技術(shù)手段、等同設(shè)備等對本發(fā)明權(quán)利要求書及說明書所公開的技術(shù)方案的改進(jìn)應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是沒有超出本發(fā)明權(quán)利要求書及說明書所公開的范圍。