一种灯具开关控制系统及其控制方法与流程

本发明属于智慧照明技术领域，尤其是涉及一种灯具开关控制系统及其控制方法。

背景技术：

随着社会经济的蓬勃发展，我国建筑能耗则急剧上扬，占社会能源总消费量的35％左右。其中，大型建筑的能耗比重中，公共与照明能耗47%，因此，图书馆、医院、大型商场、超市、办公大楼等场所的照明系统，甚至一些网吧、娱乐场所的照明系统，大都改为智慧照明系统。

现有的智慧照明系统，可以由用户控制灯的亮灭、照明度大小，以及通过不同灯具的亮、灭更替，实现不同的照明背景和色彩；确实很“智慧”，但是，这些“智慧照明”场景的设置中，仍然需要操作人员的手动操作。

在一些商场、超市、码头、货场，教学楼、办公楼、写字楼、图书馆、展览馆等场合，照明系统的管理人员，可能只有一个人，甚至，照明系统的管理人员，可能是兼职的。在这样情况下，灯具是否有故障等，以及故障原因等问题，全凭使用者和照明管理者的肉眼观察；事实上，很多照明系统，为了在夜间，或者发生火灾、漏水等紧急情况时，整个照明系统管理方便的需要，大部分采用了集中管理照明系统的方式。在这种管理方法下，往往一个灯具出现问题，附近所有的灯具的电源，都需要进行关闭，不是很方便。

在家庭、教学楼、办公楼、写字楼、图书馆、展览馆等场合的智慧照明系统，需要在当亮度足够的情况，少开，或不开照明灯，当没有人时，可以关闭对应的照明灯，这些应用环节，目前的“智慧照明系统”设计中，基本没有涉及。

上述的“智慧照明系统”的设计实现，最重要的是要有一个“智能性”的开关，管理“智能照明系统”的灯具，在合适的时候开、关，调整照明度。因此，需要设计开发一种面向智慧照明系统的照明灯开关控制系统。

技术实现要素：

为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种灯具开关控制系统及其控制方法，具有实用性强、稳定性高，并能最大程度体现智慧照明系统特点。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种灯具开关控制系统，包括灯具，其特征在于：还包括手动控制模块、无线网络终端、无线网络路由器、控制电路和开关电路；所述手动控制模块和所述无线网络终端分别与所述控制电路电连接，所述控制电路通过所述开关电路和相对应的灯具电连接，所述无线网络终端与所述无线网络路由器无线连接。

进一步，所述手动控制模块包括手动开关、自然光光强感应器和逻辑与门，所述手动开关和所述自然光光强感应器分别与所述逻辑与门电连接，所述逻辑与门与所述控制电路电连接。

进一步，所述自然光光强感应器包括光敏模块和电压比较器，所述光敏模块通过所述电压比较器和所述逻辑与门电连接。

进一步，还包括按键遥控模块，所述按键遥控模块和所述控制电路电连接。

进一步，所述按键遥控模块包括按键遥控开关，所述按键遥控开关包括按键遥控器和按键遥控接收器，所述按键遥控器和所述按键遥控接收器之间无线通讯，所述按键遥控接收器和所述控制电路电连接；所述按键遥控器包括按键电路、编码电路和按键发射电路，所述按键遥控接收器包含按键接收电路和解码电路。

进一步，还包括环境监测控制模块，所述环境监测控制模块和所述无线网络终端电连接。

进一步，环境监测控制模块包括环境监测模块，环境监测模块（4）包括湿度检测传感器、温度检测传感器、烟雾检测传感器和照明度检测传感器；所述湿度检测传感器、温度检测传感器、烟雾检测传感器和照明度检测传感器分别与所述无线网络终端电连接。

进一步，还包括远程遥控模块。

进一步，所述远程遥控模块包括无线网络，所述无线网络与所述无线网络路由器无线连接。

一种灯具开关控制方法，其特征在于：包括手动控制、按键遥控、环境监测控制和远程遥控；

所述手动控制包括以下步骤：首先，所述的逻辑与门根据所述手动开关及所述自然光光强感应器传送来的信号进行逻辑与运算，并将运算结果发生给所述控制电路；其次，所述控制电路根据所述运算结果控制开关电路使灯具 “手动亮”或“手动灭”，同时，所述开关电路发送“手动亮”或“手动灭”的信息给所述无线网络终端；最后，所述无线网络终端通过所述无线网络路由器进行信息上传；

所述按键遥控包括以下步骤：首先，用户拿着所述按键遥控器，对准相对应灯具，按动所述按键遥控器上的具体控制命令按钮并无线发送给所述按键遥控接收器；其次，所述按键遥控接收器接收到命令后解码并发送给所述控制电路，所述控制电路根据所述命令控制开关电路使灯具 “按键亮”或“按键灭”，同时，所述开关电路发送“按键亮”或“按键灭”的信息给所述无线网络终端；最后，所述无线网络终端通过所述无线网络路由器进行信息上传；

所述环境监测控制包括以下步骤：首先，所述湿度检测传感器、温度检测传感器、烟雾检测传感器和照明度检测传感器将检测到的信号分别与相对应的预设门阈值作比较，并将“大于相对应的最小预设门阈值”的比较结果通过所述无线网络终端发送给所述控制电路和所述无线网络路由器；其次，所述控制电路根据收到的比较结果控制开关电路对灯具采取熄灭或提醒用户查看的措施，所述无线网络路由器将收到的比较结果进行信息上传发送给照明系统管理者；

所述远程遥控包括以下步骤：首先，操作者的操作命令通过所述无线网络，传送给所述无线网络路由器、寻找对应灯具的无线网络终端；然后，把操作命令通过灯具开关系统的无线网络终端，发送给对应灯具的控制电路、控制开关电路，对对于灯具进行对应的操作；操作者的操作命令包括对应灯具的“亮”、“灭”控制，灯具状态查询、确认，灯具维修后的状态复位，灯具是否能进行照明度调节，以及具体的照明度调节。

该灯具开关控制系统及其控制方法具有以下有益效果：

（1）本发明是一种面向智慧照明系统的照明灯控制开关，可以按键遥控灯具亮灭；也可以根据灯具附近的光线强度，确定是否自动开关灯具；当环境监测模块检测到灯具附近有火灾、漏水等情况时，可以自动关闭照明灯；当日光灯灯管发生故障，灯不亮，或者亮度不够的时候，可以提示管理员查看线路，或更换灯管，也可以通过无线网络路由器，发送开关、亮度信号，控制灯具的亮、灭、调节亮度大小。

（2）本发明能根据手动开关和自然光光强感应器的逻辑与的结果，无线遥控开关的遥控命令，环境监测系统的检测参数对比结果，以及无线网络路由器发送的开关、亮度信号，驱动开关电路，控制灯具的亮、灭、调节亮度大小。且该灯具控制开关，具有实用性强、稳定性高，更换方便等特点，适合现有家庭、图书馆、教室、办公大楼、商场、超市等场合的智慧照明系统的构建与改建。

附图说明

图1：本发明灯具开关控制系统的整体结构框图；

图2：本发明中手动控制模块的结构框图；

图3：本发明中按键遥控模块的结构框图；

图4：本发明中环境监测控制模块的结构框图；

图5：本发明中远程遥控模块的结构框图。

附图标记说明：

1—手动控制模块；11—手动开关 ；12—自然光光强感应器；121—光敏模块；122—电压比较器；13—逻辑与门；2—灯具；3—按键遥控开关；31—按键遥控器；311—按键电路；312—编码电路；313—按键发射电路；32—按键遥控接收器；321—按键接收电路；322—解码电路；4—环境监测模块；41—湿度检测传感器；42—温度检测传感器；43—烟雾检测传感器；44—照明度检测传感器；5—无线网络终端；6—无线网络路由器；7—控制电路；8—开关电路；9—无线网络。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图1至图5示出了一种灯具开关控制系统，包括手动控制模块1、灯具2、按键遥控模块、环境监测控制模块、远程遥控模块、无线网络终端5、无线网络路由器6、控制电路7和开关电路8。手动控制模块1、按键遥控模块和无线网络终端5分别与控制电路7电路连接，控制电路7通过开关电路8和相对应的灯具2电路连接。无线网络终端5与无线网络路由器6无线连接，远程遥控模块与无线网络路由器6连接，环境监测控制模块和无线网络终端5电路连接。

如图1和图2所示，手动控制模块1包括手动开关11 、自然光光强感应器12和逻辑与门13，手动开关11 和自然光光强感应器12分别与逻辑与门13电路连接，逻辑与门13与控制电路7电路连接。自然光光强感应器12包括光敏模块121和电压比较器122，光敏模块121通过电压比较器122和逻辑与门13电连接。

光敏模块121比较外界自然光的光强，把光强值转化为电压信号，传送给电压比较器122，当光强值转化的电压信号的电压V₁₂₁，超过电压比较器122预先设定的电压值V₁₂₂，电压比较器122发送信号“1”，给逻辑与门13，V₁₂₁小于V₁₂₂时，电压比较器122不发送信号给逻辑与门13，逻辑与门13认为电压比较器122发送的信号为“0”；当用户打开手动开关11时，手动开关11发送信号“1”给逻辑与门13，手动开关11没有打开时，逻辑与门13认为手动开关11发送的信号为“0”；逻辑与门13把手动开关11、电压比较器122传送的信号，进行逻辑与运算，运算结果，发送给控制电路7。控制电路7收到逻辑与门13的运算结果是“1”时，如果灯具2处于“亮”状态，则不作任何处理，维持现状，若灯具2处于“灭”状态，则标识灯具2为“手动亮”状态，同时发送命令给开关电路8，开关电路8使灯具2得电，灯具2亮，同时，开关电路8发送“手动亮”信息，给无线网络终端5，无线网络终端5又把“手动亮”信息，发送给无线网络路由器6，进行信息上传。控制电路7收到逻辑与门13的运算结果是“0”时，如果灯具2处于“灭”状态，则不作任何处理，维持现状；若灯具2处于“亮”状态，则标识灯具2为“手动灭”状态，同时发送命令给开关电路8，开关电路8使灯具2失电，灯具2灭，同时，开关电路8发送“手动灭”信息，给无线网络终端5，无线网络终端5又把“手动灭”信息，发送给无线网络路由器6，进行信息上传。

如图1和图3所示，按键遥控模块包括按键遥控开关3。按键遥控开关3包括按键遥控器31和按键遥控接收器32，按键遥控器31和按键遥控接收器32之间无线通讯，按键遥控接收器32和控制电路7电路连接。按键遥控器31包括按键电路311、编码电路312和按键发射电路313。按键遥控接收器32包含按键接收电路321和解码电路322。

用户拿着按键遥控器31，对准灯具2，按动按键电路311上的具体控制命令按钮后，编码电路312把按键命令编码后，通过按键发射电路313，无线发送给按键遥控接收器32，按键遥控接收器32上的按键接收电路321接收到编码命令后，把编码命令发送给解码电路322，解码电路322进行按键遥控命令解码，然后把解码后的命令，发送给控制电路7；控制电路7收到按键遥控命令是“1”时，如果灯具2处于“亮”状态，则不作任何处理，维持现状，若灯具2处于“灭”状态，则标识灯具2为“按键亮”状态，同时发送命令给开关电路8，开关电路8使灯具2得电，灯具2亮，同时，开关电路8发送“按键亮”信息，给无线网络终端5，无线网络终端5又把“按键亮”信息，发送给无线网络路由器6，进行信息上传。控制电路7收到按键遥控命令是“0”时，如果灯具2处于“灭”状态，则不作任何处理，维持现状；若灯具2处于“亮”状态，则标识灯具2为“按键灭”状态，同时发送命令给开关电路8，开关电路8使灯具2失电，灯具2灭，同时，开关电路8发送“按键灭”信息，给无线网络终端5，无线网络终端5又把“按键灭”信息，发送给无线网络路由器6，进行信息上传。

按键遥控器31和按键遥控接收器32，通过设置后，按键遥控接收器32对应唯一的一盏灯具，键遥控器31，则可以分别设置成控制单盏灯具、区域灯具、照明系统所有灯具。该模式主要用于局部维修，局部照明。

如图1和图4所示，环境监测控制模块包括环境监测模块4，环境监测模块4包括湿度检测传感器41、温度检测传感器42、烟雾检测传感器43和照明度检测传感器44。湿度检测传感器41、温度检测传感器42、烟雾检测传感器43和照明度检测传感器44分别与无线网络终端5电路连接。主要用于灯具周围潮湿度过大、有水、失火、烟雾过大时，关闭灯具，提醒管理人员注意灯具周围环境信息变化，以及灯具的照明亮度减弱时，提醒管理员更换灯管，避免电力浪费和引起不必要的麻烦。

当灯具2为“灭”状态时，环境监测控制模块一般不起作用，除非照明系统管理者，通过无线网络路由器6，发送灯具2的环境检测命令给无线网络终端5，环境监测模块4开始检测灯具2周围环境，并将检测结果，通过无线网络终端5、无线网络路由器6，传送到无线网络9上，同时把检测结果标识到控制电路7，但不驱动开关电路8对灯具2进行操作。当用户用其他方式点亮灯具2后，无线网络终端5接收到灯具2“亮”的信息后，发送信号给环境监测模块4，驱使湿度检测传感器41、温度检测传感器42、烟雾检测传感器43和照明度检测传感器44，进行环境信息检测。

当湿度检测传感器41检测到的湿度值小于设定的门阈值H_湿度1，湿度检测传感器41不发出任何信号，保持原状；当湿度检测传感器41检测到的湿度值大于设定的门阈值H_湿度1，但小于设定的门阈值H_湿度2时，湿度检测传感器41发送“灯具环境潮湿度过大”信号，给无线网络终端5，无线网络终端5把“灯具环境潮湿度过大”信号，发送给无线网络路由器6和控制电路7；无线网络路由器6通过无线网络9传送信息给照明系统管理者，提醒管理者注意；控制电路7标识“灯具环境潮湿度过大”，并通过IO口，驱动对应的LED灯亮，和蜂鸣器进行鸣叫，提醒使用者注意查看“灯具环境潮湿度过大”原因。

当湿度检测传感器41检测到的湿度值大于设定的门阈值H_湿度2，湿度检测传感器41发送“灯具周围有水”信号，给无线网络终端5，无线网络终端5把“灯具周围有水”信号，发送给无线网络路由器6和控制电路7；无线网络路由器6通过无线网络9，传送信息给照明系统管理者，提醒管理者注意；控制电路7标识“灯具周围有水”，并发信号给开关电路8关闭灯具2，同时把灯具2关闭原因“灯具周围有水”，通过无线网络终端5、无线网络路由器6，传送到无线网络9上；通过该方式关闭灯具2，控制电路7的标志位“灯具周围有水”，只有照明系统的管理者，通过无线网络9、无线网络路由器6和无线网络终端5，传送解除“灯具周围有水”标志位的命令方式，才能使控制电路正常工作，否则，控制电路7不响应任何外界控制命令。

当温度检测传感器42检测到的温度值小于设定的门阈值T_温度1，温度检测传感器42，不发出任何信号，保持原状；当温度检测传感器42检测到的温度值大于设定的门阈值T_温度1，但小于设定的门阈值T_温度2时，温度检测传感器42发送“灯具环境温度过高”信号，给无线网络终端5，无线网络终端5把“灯具环境温度过高”信号，发送给无线网络路由器6和控制电路7；无线网络路由器6通过无线网络9，传送信息给照明系统管理者，提醒管理者注意；控制电路7标识“灯具环境温度过高”，并通过IO口，驱动对应的LED灯亮，和蜂鸣器进行鸣叫，提醒使用者注意查看“灯具环境温度过高”原因。

当温度检测传感器42检测到的温度值大于设定的门阈值T_温度2时，温度检测传感器42发送“灯具周围失火”信号，给无线网络终端5，无线网络终端5把“灯具周围失火”信号，发送给无线网络路由器6和控制电路7；无线网络路由器6通过无线网络9，传送信息给照明系统管理者，提醒管理者注意；控制电路7标识“灯具周围失火”，并发信号给开关电路8，关闭灯具2，同时把灯具2关闭原因“灯具周围失火”，通过无线网络终端5、无线网络路由器6，传送到无线网络9上；通过该方式关闭灯具2，控制电路7的标志位“灯具周围失火”，只有照明系统的管理者，通过无线网络9、无线网络路由器6和无线网络终端5，传送解除“灯具周围失火”标志位的命令方式，才能使控制电路正常工作，否则，控制电路7不响应任何外界控制命令。

当烟雾检测传感器43检测到的烟雾值小于设定的门阈值FT_烟雾1，烟雾检测传感器43，不发出任何信号，保持原状；当烟雾检测传感器43检测到的烟雾值大于设定的门阈值FT_烟雾1，但小于设定的门阈值FT_烟雾2时，烟雾检测传感器43发送“灯具环境烟雾浓度过高”信号，给无线网络终端5，无线网络终端5把“灯具环境烟雾浓度过高”信号，发送给无线网络路由器6和控制电路7；无线网络路由器6通过无线网络9，传送信息给照明系统管理者，提醒管理者注意；控制电路7标识“灯具环境烟雾浓度过高”，并通过IO口，驱动对应的LED灯亮，和蜂鸣器进行鸣叫，提醒使用者注意查看“灯具环境烟雾浓度过高”原因。

当烟雾检测传感器43检测到的烟雾值大于设定的门阈值FT_烟雾2，烟雾检测传感器43发送“灯具周围失火”信号，给无线网络终端5，无线网络终端5把“灯具周围失火”信号，发送给无线网络路由器6和控制电路7；无线网络路由器6通过无线网络9，传送信息给照明系统管理者，提醒管理者注意；控制电路7标识“灯具周围失火”，并发信号给开关电路8，关闭灯具2，同时把灯具2关闭原因“灯具周围失火”，通过无线网络终端5、无线网络路由器6，传送到无线网络9上；通过该方式关闭灯具2，控制电路7的标志位“灯具周围失火”，只有照明系统的管理者，通过无线网络9、无线网络路由器6和无线网络终端5，传送解除“灯具周围失火”标志位的命令方式，才能使控制电路正常工作，否则，控制电路7不响应任何外界控制命令。

当照明度检测传感器44检测到的光强值大于设定的门阈值L_光强1时，照明度检测传感器44，不发出任何信号，保持原状；当照明度检测传感器44检测到的灯具照明度小于设定的门阈值L_光强1，但大于设定的门阈值L_光强2，照明度检测传感器44，发送“灯具照明度下降”信号，给无线网络终端5，无线网络终端5把“灯具照明度下降”信号，发送给无线网络路由器6和控制电路7；无线网络路由器6通过无线网络9，传送信息给照明系统管理者，提醒管理者注意；控制电路7标识“灯具照明度下降”，并通过IO口，驱动对应的LED灯亮，和蜂鸣器进行鸣叫，提醒使用者注意查看“灯具照明度下降”原因。

当照明度检测传感器44检测到的灯具照明度小于设定的门阈值L_光强2，照明度检测传感器44发送“灯具损坏”信号，给无线网络终端5，无线网络终端5把“灯具损坏”信号，发送给无线网络路由器6和控制电路7；无线网络路由器6通过无线网络9，传送信息给照明系统管理者，提醒管理者注意；控制电路7标识“灯具损坏”，并发信号给开关电路8，关闭灯具2，同时把灯具2关闭原因“灯具损坏”，通过无线网络终端5、无线网络路由器6，传送到无线网络9上；通过“灯具损坏”方式关闭灯具2后，照明系统的管理者，可以通过无线网络9、无线网络路由器6和无线网络终端5，传送解除“灯具损坏”标志位的，使控制电路正常工作。

通过“灯具损坏”方式关闭灯具2后，控制电路7可以响应外界对灯具的开关命令，但响应“亮”命令后，控制电路7查阅到“灯具损坏”的标志位后，会发送信号给开关电路8，关闭灯具2，同时把灯具2关闭原因“灯具损坏”，发送给无线网络终端5，无线网络终端5驱动照明度检测传感器44检测灯具照明度，把检测值与门阈值L_光强1和L_光强2，比较，得到的照明度再次检测结果，通过无线网络终端5，发送给控制电路7；控制电路7根据照明度再次检测结果，再次标识“灯具正常”、“灯具照明度下降”或“灯具损坏”，并发信号给开关电路8，对灯具2进行对应操作，同时照明度再次检测结果，，通过无线网络终端5、无线网络路由器6、无线网络9上传送给照明系统管理者，提醒管理者注意。

如图1和图5所示，远程遥控模块包括无线网络9，无线网络9与无线网络路由器6无线连接。这种模式主要用于全体灯具的区域控制、集体控制、开关系统维修后的功能恢复，照明度强弱调整等环节。

操作者的操作命令通过无线网络9，传送给无线网络路由器6、寻找对应灯具的无线网络终端5，然后把操作命令通过灯具开关系统的无线网络终端5，发送给对应灯具的控制电路7、控制开关电路8，对灯具2进行对应的操作；操作者的操作命令包括对应灯具的“亮”、“灭”控制，灯具状态查询、确认，灯具维修后的状态复位，灯具是否能进行照明度调节，以及具体的照明度调节。通过这些操作命令，操作者可以远程查询、确认、恢复灯具状态，可以随时、及时知道灯具及其周围环境状态，同时也可以单独、群体、区域、全部控制整个照明系统的灯具，也可以群控或分别调节照明灯具的亮度大小。该模式，适合于图书馆、教室、大型商场、大型超市、办公楼、码头、仓库等场合的日常工作照明和夜间防盗照明，也适用于家庭、网吧、咖啡馆、饭店、娱乐场所的灯光亮度调节。

本发明灯具开关控制系统，实用性强、稳定性高，更换方便，使用方便灵活，能根据手动开关和自然光光强感应器的逻辑与的结果，无线遥控开关的遥控命令，环境监测系统的检测参数对比结果，以及无线网络路由器发送的开关、亮度信号，驱动开关电路，控制灯具的亮、灭、亮度大小。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。