一种户外照明控制方法与流程

本发明涉及一种户外照明控制方法。

背景技术：

当前露天户外照明如路灯，广场灯的控制开关，有的是人工根据天气状况进行，有的是根据光照强度来控制开关，但都存在不足，人工操作存在不确定性，存在过早开关或者过晚开关的情况，造成电能的浪费，或者对使用造成不便。使用光强控制，但由于检测光强的传感器，一般置于室外，用于受到干扰或者灰尘等污染，导致误操作或者灵敏度降低，同样也会造成人工开关导致的问题。

根据天文物理学以及地理相关知识，地球上任何的地点，只要知道经度和纬度，便可计算出此地点的日出日落时间，对此时间进行修正，便可计算出工作时间，从而确定照明设施的关闭和开启时间。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种户外照明控制方法，可以节约人力，并且科学地控制照明的开启和关闭时间，有效利用照明实施，最大程度节约能源，而且具有适用地域广泛的特点。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种户外照明控制方法，根据当地经纬度以及当日日期计算出当地的日出及日落时间，再根据设定的修正时间计算出当地户外照明设施的关闭和开启时间，从而对当地的户外照明设施实施关闭和开启的控制；

日出时间＝(180+时区*15-arccos(tan(10547π/81000*cos(2π*(日期+9)/365))*tan(纬度*π/180))*180/π)/15，

日落时间＝(180+时区*15+arccos(tan(10547π/81000*cos(2π*(日期+9)/365))*tan(纬度*π/180))*180/π)/15，

其中：东经、北纬为正，西经、南纬为负，东时区为正，西时区为负，日期表示为公历日期的顺序计数。

作为本发明的进一步技术方案，该方法通过照明控制电路实现，照明控制电路包括单片机电路、液晶显示屏、键盘、继电器电路、时钟电路；

所述键盘用于录入经纬度信息和休整时间，所述液晶显示屏用于显示日出及日落时间、经纬度信息；

所述单片机电路包括单片机、第一电阻、第一晶振、第一和第二电容，所述键盘与单片机的公共端通过第一电阻接地，第一晶振的一端分别连接第一电容的一端和单片机，第一晶振的另一端分别连接第二电容的一端和单片机，第一电容的另一端与第二电容的另一端分别连接单片机的接地端口；

所述继电器电路包括三极管、第三十四电阻、开关二极管、中间继电器，三极管的基极通过第三十四电阻与单片机连接，三极管的发射极接地，三极管的集电极分别连接中间继电器的一端和开关二极管的阳极，中间继电器的另一端和开关二极管的阴极分别连接直流电源，中间继电器的常开触点控制照明主回路接触器的线圈回路,从而实现对照明电源的控制。

作为本发明的进一步技术方案，所述键盘是由第一至第十六按钮组成的键盘矩阵。

作为本发明的进一步技术方案，所述时钟电路包括型号为u4ds1302的时钟芯片、第二晶振及充电锂电池，其中，时钟芯片的x1和x2端口之间串接第二晶振，vcc2端口连接直流电源，vcc1端口连接充电锂电池的正极，gnd端口接地，sclk、i/o和ce端口分别连接单片机，充电锂电池的负极接地。

作为本发明的进一步技术方案，该方法还包括根据当地光强检测结果对当地的户外照明设施实施关闭和开启的控制，光强的检测通过光强采集电路进行，所述光强采集电路包括比较器、第二、第三和第五电阻、电位器、光敏二极管、第三电容、发光二极管，所述电位器的两个固定端分别连接直流电源、接地，电位器的移动端与比较器的一个输入端连接，第二电阻的一端连接直流电源，第三电容的一端接地，光敏二极管的阴极接地，光敏二极管的阳极、第二电阻的另一端以及第三电容的另一端分别与比较器的另一个输入端连接，比较器的输出端分别连接第五电阻的一端、发光二极管的阴极，发光二极管的阳极通过第三电阻连接直流电源，第五电阻的另一端连接直流电源。

作为本发明的进一步技术方案，该方法通过切换电路实现根据光强和经纬度两种方式控制当地的户外照明设施实施关闭和开启的切换，所述切换电路包括切换开关、第六和第七电阻，所述光强采集电路中的输出端连接单片机；所述切换开关的固定端连接单片机，一个活动端通过第六电阻连接直流电源，另一个活动端通过第七电阻接地。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、具备光强检测的功能，如果遇到极端天气，可以提前开启或者延后关闭照明设施；

根据不同地点设置不同的时间，从而对照明设施进行开关控制；

2、试用地点广泛，只要使用前输入当地的经纬度即可；

3、可对延时时间进行手动调节，使之不仅适用于户外，也可适用于部分室内照明环境，如工厂的厂房等；

4、可灵活的设置光强控制方式还是经纬度控制方式。

附图说明

图1是本发明方法的原理图；

图2是光强采集电路的原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本申请公开了针对户外照明的一种控制方法，可以节约人力，并且科学地控制照明的开启和关闭时间，有效利用照明实施，最大程度节约能源，而且具有适用地域广泛的特点。

本专利的原理：

此户外照明控制方法主要采用电子技术控制原理，主控部分为单片机芯片，单片机程序中包含当地日出日落时间计算公式：

日出时间＝(180+时区*15-arccos(tan(10547π/81000*cos(2π*(日期+9)/365))*tan(纬度*π/180))*180/π)/15

日落时间＝(180+时区*15+arccos(tan(10547π/81000*cos(2π*(日期+9)/365))*tan(纬度*π/180))*180/π)/15

经度、纬度的单位为度，东经、北纬为正，西经、南纬为负，东时区为正，西时区为负(我国时区为东八区，时区＝8)日期为日期顺序，1月1日表示日期＝1，3月1日表示日期＝60，12月30日表示日期＝364。

单片机程序根据系统日期和当地的经纬度计算出当天的日出日落时间，在日出时间和日落时间的基础上减去和加上一定时长大概在25-30分钟(此时间可以键盘录入进行修正)，计算出当地工作时间，即户外照明设施的关闭及开启时间，此时间与系统时间进行比较后，控制继电器进行输出，再通过控制照明主电路接触器，从而对照明设施关闭和开启控制。

电路原理见附图1，电子电路由5部分组成，单片机mcu,液晶显示屏和键盘，光强采集电路，继电器电路，时钟电路。按钮s1-s16组成键盘矩阵，u4ds1302、晶振x2及充电锂电池v1组成时钟电路，u1-8052、电阻r1、晶振x1电容c1、c2组成单片机电路，u2为外接液晶屏，切换开关s17、电阻r6、r7组成控制方式切换电路，可以在光强和经纬度两种控制方式中进行选择切换；三极管q11、电阻r34、开关二极管d1、中间继电器k1组成继电器电路，用于控制照明主回路接触器的线圈回路,从而实现对照明电源的控制。如图2所示，子电路sc1中比较器lm393，电阻r2、r3、r5，电位器r4、光敏二极管d2、电容c1、发光二极管led1组成光强检测电路。

液晶显示器和键盘用于系统时间设置，当地经纬度的录入以及修正控制时间调整。单片机芯片采用常用的8051系列，当然不限于此，可以使用功能相同的其它单片机芯片型号。光线强度采集器主要是由光敏电阻或光敏二极管通过比较电路，输出开关量给单片机io输入端口进行采集当前的室外光线强度。光强检测电路输出开关量信号调整，可以配合光度计进行了调整。通用的做法在道路光度低于50lux就应该输出开关量信号。系统时钟是通过专用计时芯片ds1302来实现的，计时芯片ds1302具有对备用电源蓄电池涓流充电功能，包含一个实时时钟/日历和31字节的静态ram.通过简单的串行接口与单片机mcu通讯.这个实时时钟/日历提供年月日,时分秒信息.对于少于31天的月份月末会自动调整,还有闰年校正.由于有一个am/pm指示器，时钟可以工作在12小时制或者24小时制。使用同步串行通讯简化了ds1302与微处理器的接口。与时钟/ram通讯只需要三根线:ce、i/o(数据线)和sclk(串行时钟)，通过总线与单片机进行通讯。

实施例1：

在某镇广场灯采用此照明方法进行控制。首先，通过手机具有gps功能的app查看当地的经纬度：维度(n31.5846°)经度(e120.372°)，将数值通过键盘录入单片机，并且，通过键盘校准系统时间和日出日落的修正时间大概在25-30分钟，将继电器辅助触点，接入路灯控制电路中，即可开始工作。

实施例2：

在某厂区，所有的路灯采用此照明方法进行控制。首先，通过手机gps功能的app查看当地的经纬度：维度(n21.3282°)经度(e110.3217°)，将数值通过键盘录入单片机，并且，通过键盘校准系统时间和日出日落的修正时间大概在25-30分钟，将继电器辅助触点，接入路灯控制电路中，即可开始工作。当地空气质量很好，如果在阴雨季节，可以将控制方式转化开关切换到光控方式。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。