本發(fā)明涉及照明工程領域的一種無線總線式燈具智能控制系統(tǒng)。

背景技術：

在歐美發(fā)達國家，智能照明控制系統(tǒng)已經廣泛應用在各種領域包括樓宇、商場、火車站、隧道、廣場、醫(yī)院等場合。歐美國家的西門子、路創(chuàng)、ABB等國際知名公司早已開始在智能照明控制領域研發(fā)出適合歐美市場特點的產品方案。歐美國家研究此領域的重點是放在了如何便于用戶對燈具的方便控制，甚至自動控制，有效管理方面。國內外有線總線布線控制系統(tǒng)有KNX總線、C-BUS總線、RS485總線。

在我國此領域起步較晚，但隨著信息技術的快速發(fā)展，國內有科研院校、科技公司陸續(xù)開始投入資金技術力量在此領域研發(fā)出符合中國國情的智能照明控制系統(tǒng)。在我國能源緊張，節(jié)能減排，已經刻不容緩的背景下，如何在燈具方便控制，自動控制等有效管理功能之外，還有更多的研究放在燈具的有效使用節(jié)能上面。

在窄帶無線控制技術近二十年的快速發(fā)展中，無線通信組網也逐漸的從軍用到工業(yè)應用領域逐漸的擴大使用領域。但在智能燈具控制領域無線組網國內還未有新突破。大多廠家采用ZigBee等國外技術應用組網實現(xiàn)燈具的智能控制。而國內擁有自主知識產權的組網技術發(fā)展還未有突破。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種無線總線式燈具智能控制系統(tǒng),其為采用無線鏈式傳輸，信息流控制方式的無線總線式燈具控制系統(tǒng)，燈具方便控制，自動化程度高，節(jié)省能源。

實現(xiàn)上述目的的一種技術方案是：一種無線總線式燈具智能控制系統(tǒng)，包括一套控制輸出系統(tǒng)和至少一個控制輸入裝置，所述控制輸出系統(tǒng)是由若干沿一直線排列的控制輸出裝置構成的，每個所述控制輸出裝置用于控制一盞燈具，所述燈具均配置交流電源和繼電器，所述控制輸入裝置位于所述控制輸出系統(tǒng)中任意一個的控制輸出裝置的正下方；

所述燈具通過火線和零線連接所述交流電源，且所述繼電器位于所述火線上；

所述控制輸出裝置包括：輸出處理器，交流轉直流電源轉換器、通信接收裝置、無線通信裝置、天線和繼電器控制電路，所述交流轉直流電源轉換器連接所述交流電源和所述輸出處理器，所述無線通信裝置連接所述輸出處理器，所述天線連接所述無線通信裝置，使所述控制輸出系統(tǒng)中的各控制輸出裝置形成鏈式傳遞的無線網絡，所述繼電器控制電路連接所述繼電器和所述輸出處理器；

所述控制輸入裝置包括輸入處理器，以及與所述輸入處理器連接的直流電源、通信發(fā)射裝置和輸入設備，所述通信發(fā)射裝置連接該控制輸入裝置正上方的控制輸出裝置中的通信接收裝置。

進一步的，所述控制輸入裝置中的輸入設備可以為按鍵開關陣列、位移傳感器，溫度傳感器，照度傳感器、定時器。

進一步的，所述通信發(fā)射裝置與對應的通信接收裝置之間可通過RS485總線，RS232總線，CAN-BUS總線或紅外管進行通信。

進一步的，所述輸入處理器和所述輸出處理器均為8位ARM處理器或者32位ARM處理器。

進一步的，所述交流轉直流電源轉換器包括開關電源以及低壓差線性穩(wěn)壓器，所述開關電源將220V交流電壓轉換成+5V直流電壓，所述低壓差線性穩(wěn)壓器將+5V直流電源轉換成+3.3V直流電壓。

再進一步的，所述開關電源的兩個輸入端口，其中一個輸入端口，通過保險絲連接火線，另外一個輸入端口連接零線，所述開關電源的兩個輸入端口還通過壓敏電阻連接，所述開關電源的一個輸出端口連接所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸入端口并輸出+5V直流電壓，另一個輸出端口接地，所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端口向所述輸出處理器輸出+3.3V直流電壓。

進一步的，所述的無線通信裝置的通信頻率為433MHz或者2.4GHz。

進一步的，所述的繼電器控制電路包括一個三極管和一個二極管，所述三極管的基極通過限流電阻連接所述輸出處理器，所述三極管的發(fā)射極連接接地端，所述三極管的集電極連接所述二極管的正極，所述二極管的負極連接+5V直流電壓端，所述二極管與所述繼電器的線圈并聯(lián)。

進一步的，所述控制輸出系統(tǒng)中的每個控制輸出裝置都有唯一的地址。

采用了本發(fā)明的一種無線總線式燈具智能控制系統(tǒng)的技術方案，包括一套控制輸出系統(tǒng)和至少一個控制輸入裝置，所述控制輸出系統(tǒng)是由若干沿一直線排列的控制輸出裝置構成的，每個所述控制輸出裝置用于控制一盞燈具，所述燈具均配置交流電源和繼電器，所述控制輸入裝置位于所述控制輸出系統(tǒng)中任意一個的控制輸出裝置的正下方；所述燈具通過火線和零線連接所述交流電源，且所述繼電器位于所述火線上；所述控制輸出裝置包括：輸出處理器，交流轉直流電源轉換器、通信接收裝置、無線通信裝置、天線和繼電器控制電路，所述交流轉直流電源轉換器連接所述交流電源和所述輸出處理器，所述無線通信裝置連接所述輸出處理器，所述天線連接所述無線通信裝置，使所述控制輸出系統(tǒng)中的各控制輸出裝置形成鏈式傳遞的無線網絡，所述繼電器控制電路連接所述繼電器和所述輸出處理器；所述控制輸入裝置包括輸入處理器，以及與所述輸入處理器連接的直流電源、通信發(fā)射裝置和輸入設備，所述通信發(fā)射裝置連接該控制輸入裝置正上方的控制輸出裝置中的通信接收裝置。其技術效果是：采用無線鏈式傳輸，信息流控制方式的無線總線式燈具控制系統(tǒng)，燈具方便控制，自動化程度高，節(jié)省能源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種無線總線式燈具智能控制系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的一種無線總線式燈具智能控制系統(tǒng)中的控制輸出裝置的結構示意圖。

圖3為本發(fā)明的一種無線總線式燈具智能控制系統(tǒng)中的控制輸出裝置的交流轉直流電源轉換器的結構示意圖。

圖4為本發(fā)明的一種無線總線式燈具智能控制系統(tǒng)中的控制輸出裝置的繼電器控制電路的結構示意圖。

圖5為本發(fā)明的一種無線總線式燈具智能控制系統(tǒng)中的控制輸入裝置的結構示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1，本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對本發(fā)明的技術方案進行理解，下面通過具體地實施例，并結合附圖進行詳細地說明：

本發(fā)明的一種無線總線式燈具智能控制系統(tǒng)，采用無線鏈式傳輸?shù)臒o線網絡，組建一套無線總線式燈具智能控制系統(tǒng)，包括控制輸出系統(tǒng)和至少一個控制輸入裝置2。

其中控制輸出系統(tǒng)是由若干個沿一條直線，依次排列的控制輸出裝置1構成的。每個控制輸出裝置1都有唯一的通信地址，并用于控制隧道內的一盞燈具3，以及與該燈具3配套的一個交流電源4。燈具3與交流電源4之間通過火線和零線連接，其中火線上設有一個繼電器5。

控制輸入裝置2設于所述控制輸出系統(tǒng)中任意一個控制輸出裝置1所控制的燈具3的正下方?？刂戚斎胙b置2包括輸入處理器21，以及與輸入處理器21連接的直流電源22、通信發(fā)射裝置23和輸入設備24。

其中直流電源22配有太陽能電池板，可使直流電源22將燈具3的光能轉變成電能存儲起來。

輸入設備24可以為按鍵開關陣列241或者各類傳感器，比如位移傳感器242，溫度傳感器243，照度傳感器244、定時器245等。其中按鍵開關陣列241用于生成開關動作，發(fā)送給輸入處理器21，而位移傳感器242，溫度傳感器243，照度傳感器244、定時器245等用于生成各類觸發(fā)信號，發(fā)送給輸入處理器21。

輸入處理器21為8位或者32位ARM處理器。輸入處理器21檢測按鍵開關陣列241生成的開關動作，或者位移傳感器242，溫度傳感器243，照度傳感器244、定時器245等生成的觸發(fā)信號，將其轉變成用于控制輸出系統(tǒng)中各個控制輸出裝置1的控制信號。

通信發(fā)射裝置23可以是有線式的通信裝置，比如RS485總線式通信裝置，RS232總線式通信裝置，CAN-BUS總線式通信裝置，并與位于該控制輸入裝置2正上方的控制輸出裝置1進行通信，通信發(fā)射裝置23可以是無線式的通信裝置，比如紅外管式通信裝置，與位于該控制輸入裝置2正上方的控制輸出裝置1進行通信。

控制輸出裝置1包括輸出處理器11，交流轉直流電源轉換器12、通信接收裝置13、無線通信裝置15、天線151和繼電器控制電路17。

輸出處理器11可采用8位或者是32位ARM處理器，用于對繼電器5進行動作，實現(xiàn)對燈具3的控制。

輸出處理器11通過交流轉直流電源轉換器12連接交流電源4。燈具3工作所需的交流電壓經過交流轉直流電源轉換器12，轉化成直流電壓，以供輸出處理器11工作時使用。

交流轉直流電源轉換器12包括一個開關電源U2和低壓差線性穩(wěn)壓器U3，其中開關電源U2將燈具3工作時的220V的交流電壓轉換成+5V直流電壓，低壓差線性穩(wěn)壓器U3對+5V直流電壓進行進一步的降壓，將+5V的直流電壓降為+3.3V的直流電壓輸出，向輸出處理器11供電。

本實施例中，開關電源U2為金升陽公司的LS03-15B05SR2S開關電源，低壓差線性穩(wěn)壓器U3為德州儀器的TLV1117-33CDCYR低壓差線性穩(wěn)壓器。開關電源U2的第一個輸入端口，即AC(L)端口，連接交流電源4的火線，開關電源U2的第二個輸入端口，即AC(N)端口，連接交流電源4的零線。交流電源4與開關電源U2的AC(L)端口之間設有保險絲ZF1，開關電源U2的AC(L)端口和開關電源U2的AC(N)端口之間跨接有壓敏電阻RV1，開關電源U2的AC(L)端口連接零線，因此開關電源U2得到了過壓保護。開關電源U2上還設有：+Vo端口、+V(cap)端口、-V(cap)端口和-Vo端口，+Vo端口連接+5V直流電源端；+V(cap)端口和-V(cap)端口之間連接極性電容E2，且-V(cap)端口通過電容C6接地。-Vo端口接地。+5V直流電源端與接地端之間設有極性電容E1。

極性電容E2以及電容C6與開關電源U2形成交流轉+5V直流電壓輸出，極性電容E1為一個濾波儲能電容。

低壓差線性穩(wěn)壓器U3的IN端口連接+5V直流電源端，GND端接地，低壓差線性穩(wěn)壓器U3的OUT端口和TPAD端口同時連接+3.3V直流電源端。+3.3V直流電源端與接地端之間設有極性電容EC1。開關電源U2輸出的+5V直流電壓在通過低壓差線性穩(wěn)壓器U3降壓至+3.3V輸出，給輸出處理器1提供電源。

繼電器控制電路17是由三極管Q1和二極管D1組成的。三極管Q1的基極通過限流電阻R10接入輸出處理器1的IO端口。三極管Q1的發(fā)射極連接接地端。三極管Q1的集電極連接二極管D1的正極，二極管D1的負極連接+5V直流電壓端。本實施例中，繼電器5為歐姆龍公司的G5LA-14-直流5V繼電器。二極管D1與繼電器5的線圈并聯(lián)。

無線通信裝置15采用頻率為通信頻率為433MHz或者2.4GHz。無線通信裝置5由挪威產的nRF24L01P芯片和美國的20dBm功率放大芯片組成，并連接天線51，使無線通信裝置5的最大發(fā)射功率達到100mW(20dBm)，以使單個控制輸出裝置1的無線通信裝置15的作用實現(xiàn)控制信息在控制輸出系統(tǒng)的各個無線總線控制輸出裝置1之間的鏈式傳遞，本實施例中，無線通信裝置15是同時向其與其相鄰的若干個無線通信裝置15同時發(fā)送信息的，即無線通信裝置15的信號覆蓋與其相鄰的若干個控制輸出裝置1，這樣可在控制輸出系統(tǒng)中任意一個控制輸出裝置1出現(xiàn)故障時不影響信息的鏈式傳遞。

通信接收裝置13可以是有線式的通信裝置，比如RS485總線式通信裝置，RS232總線式通信裝置，CAN-BUS總線式通信裝置，使所述控制輸出系統(tǒng)接收來自控制輸入裝置2的控制信號，實現(xiàn)對所有燈具3的控制。通信接收裝置13可以是無線式的通信裝置，比如紅外管式通信裝置，使所述控制輸出系統(tǒng)接收來自控制輸入裝置2的控制信號，實現(xiàn)對所有燈具3的控制。

控制輸入裝置2的控制信號經過通信發(fā)射裝置23傳輸給其正上方的控制輸出裝置1的通信接收裝置13，并由該控制輸出裝置1通過單側或雙側的鏈式傳遞，傳送給控制輸出系統(tǒng)中的每一臺控制輸出裝置1。

每一臺控制輸出裝置1存儲控制場景，且控制輸出裝置1可任意組態(tài)。存儲的場景由控制輸入裝置2的觸發(fā)條件觸發(fā)。當控制輸入裝置2觸發(fā)產生的控制信號在控制輸出系統(tǒng)中上傳輸，每一臺控制輸出裝置1根據(jù)存儲的場景智能判斷其輸出的動作。

假設在鐵路隧道單側安裝照明燈具3，共200套，燈具3間隔25米。通過本發(fā)明的一種無線總線式燈具智能控制系統(tǒng)來管理和控制該200套燈具3的使用。隧道兩出口處設有控制輸入裝置2。隧道內每隔100米安裝一套緊急開關，按鍵按下，該200套燈具3全亮。

控制輸入裝置2配置的按鍵開關陣列241包括六個按鍵。按鍵一按下，該200套燈具3全部打開，按鍵二按下，該200套燈具3全部關閉，按鍵三按下，該為按鍵開關陣列241上方的燈具3起，序列為奇數(shù)的燈具3開啟，按鍵四按下，從該為按鍵開關陣列241上方的燈具3起，序列為奇數(shù)的燈具3關閉，按鍵五按下，從該為按鍵開關陣列241上方的燈具3起，序列為偶數(shù)的燈具3開啟，按鍵六按下，從該按鍵開關陣列241上方的燈具3起，序列為偶數(shù)的燈具3關閉。

整套系統(tǒng)的控制輸出裝置1由調試軟件配置為任意地址的一位按鍵的場景開關按下，全部燈具打開。由此可以實現(xiàn)整個隧道的智能控制。

本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權利要求書范圍內。