一种节能型室内照明控制方法和系统与流程

本发明涉及照明节能技术领域，尤其涉及一种节能型室内照明控制方法与系统。

背景技术：

近二十年来照明节能得到了极大关注，许多照明节能技术得到了发展，包括节能型照明光源和节能型灯具，以及节能型照明控制方式的发展。其中节能型照明控制方式一直是建筑智能化领域关注的焦点之一，最典型的节能型照明控制方式就是声控开关技术，通过采集人的声音来控制灯的开与关，声控开关在楼道中和居民小区中得到了广泛应用，特别是声控开关对单盏灯的控制，但是声控开关在办公室、教室或图书馆没得到好的应用，主要原因有两个：一是这些公共场合面积较大，同时存在多盏灯，无法设置合适的声控开关来控制多盏灯；二是这些公共场合人员环境复杂，流动性大，使得声控开关无法起到很好的照明控制功能，而且外界各种声音会引起较大的干扰。故对于办公室、教室、图书馆这类公共场所，通过声控开关来达到良好的节能目的是不现实的。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种基于振动传感器的节能型室内照明控制方法与系统。

本发明的实现思路如下：办公室、教室、图书馆等公共场所的房间内一般会设有多张办公桌、课桌或电脑桌等家具设备，每一张桌子都为一个或几个人提供工作学习服务，所以可利用桌子划分节能区域，并将每个节能区域上方的一盏或多盏灯作为一个照明控制区域，那么每个房间内的所有光源设备就被分成了多个照明控制区域，而每个照明控制区域内所有灯的开与关可由对应节能区域内是否有人这一状态来控制。为了实现这一思路，每个节能区域的桌子上将安装振动传感器，随时将采集的振动信号传送至照明控制器，照明控制器根据所采集的振动信号大小确定每个照明控制区域的灯需要打开、关闭，还是保持状态不变，以达到照明节能目的。

为了达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种节能型室内照明控制方法与系统，包括振动传感器、照明控制器和灯，其中所述照明控制器包括信号处理模块、嵌入式模块、集线器、开关设备。

所述振动传感器可采用位移传感器、速度传感器、或加速度传感器，并安装于办公室、教室、图书馆等室内场合的桌面上，可嵌入安装，也可贴附安装。所述振动传感器用于从桌面采集振动信号，通过振动信号幅值大小判断当前是否有人在利用该桌子工作或学习，假如桌子周围无人，那么无振动信号产生，振动传感器几乎不会检测到信号，假如有人在桌子周围工作或学习，人的动作将会产生很大的振动信号，此时振动传感器将会检测到大幅值信号。这里采用振动传感器而不用常规的声音传感器因为两个原因，一是振动传感器受周围声音信号的影响很小，二是振动传感器受它附近非空气传播的振动信号影响很大，同时，受较远距离的非空气传播的振动信号影响很小，所以将振动传感器安装在桌面上能很好地检测到桌子周围人的行为，从而判断该节能区域是否有人存在。所述振动传感器与照明控制器相连，并实时传送所采集的振动信号至照明控制器。

所述灯可采用各种类型的灯，如led灯、白炽灯、荧光灯、卤钨灯等，并安装于天花板或墙壁上。所述灯与照明控制器相连，其开关状态受照明控制器控制。

所述照明控制器与振动传感器以及灯相连，用于获取每个节能区域中振动传感器采集的振动信号，并根据信号的大小，控制每个照明控制区域内灯的开与关。

上述照明控制器中，所述信号处理模块与所述振动传感器相连，用于获取来自振动传感器的振动信号，并对信号进行a/d转换、放大、调理、滤波等处理，然后输出到嵌入式模块。其作用是使得处理后的信号能被嵌入式模块接受和处理。信号处理模块可采用普通的数字信号处理板，具备常规的数字信号处理功能。

上述照明控制器中，所述嵌入式模块可采用单片机、arm系统等设备，其作用是根据来自各个节能区域振动传感器的振动信号大小，产生对应的照明控制区域的灯控驱动信号。所述嵌入式模块中应该包含完整的灯控策略，使得每个照明控制区域内灯的开关控制由灯控策略来确定。

上述照明控制器中，所述集线器是将每个照明控制区域中所有灯的输入线集中到一起，为了对其进行集中控制。

上述照明控制器中，所述开关设备与每个照明控制区域的集线器相连，用于接收来自嵌入式模块的控制命令，然后根据命令对每个照明控制区域的灯进行开关动作。开关设备是开关灯的执行机构。

本发明的有益效果是，本发明采用基于振动传感器的室内照明控制方法与系统，振动传感器采集的振动信号可用于判断每个照明区域内是否有人存在，故照明控制器可根据振动信号幅值大小对每个照明区域执行开灯或关灯工作，达到有效的照明节能目的。本发明采用振动传感器检测照明区域中是否有人的方式要明显优于采用声音传感器的效果，这一方式受外界声音或振动干扰较小，同时又对桌子周围人的行为动作很敏感，所以能达到准确的人行为监测效果。所以，基于振动信号的照明控制器就能有效地对室内各个照明区域的灯进行准确有效的开关控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是节能型室内照明控制方法实现例图

图2是节能型室内照明控制系统结构图

图3是基于振动信号的灯控策略实现流程图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例以地面规则摆放了4张办公桌和天花板安装了12盏荧光灯的办公室为例，对所述发明的实现过程和工作原理进行说明，图1展示了在该办公室内节能型室内照明控制方法实现例图，图2是节能型室内照明控制系统结构图。

所述图1中，所述节能型室内照明控制方法实现例图为内从上往下的办公室俯视图，办公室中包括四张办公桌放在地面上，分别为：第一办公桌～第四办公桌；每一张办公桌桌面上安装有振动传感器，分别为：第一振动传感器～第四振动传感器；十二盏荧光灯安装在天花板上，分别为第一荧光灯～第十二荧光灯；一个照明控制器安装在墙壁上。

所述图1中，每一张办公桌可看做一个节能区域，该办公桌上空及其上空附近的三盏荧光灯作为对应的照明控制区域，故办公室被分为四个照明控制区域，所述图1中用虚线将四个照明控制区域分隔开显示，分别为：第一照明控制区域～第四照明控制区域。

所述图1中，每一张办公桌上的振动传感器实时采集振动信号，并传送至照明控制器，照明控制器对振动信号进行处理与分析，根据信号大小决定打开哪个照明控制区域的三盏荧光灯，关闭哪个照明控制区域的三盏荧光灯，或维持哪个照明控制区域的三盏荧光灯当前状态不变。其中决定开关灯命令的振动信号阈值可自行根据环境设定和调整。

所述图2显示了节能型室内照明控制系统的结构，包括各个模块之间的相对位置、相对关系、连接关系和输入输出关系。所述图2也描述了所述图1节能型室内照明控制方法实现例图的实现原理图，包括办公室的四个振动传感器输入，十二个荧光灯，以及照明控制器。所述照明控制器中包括信号处理模块、嵌入式模块、开关设备和四个集线器设备。

所述第一振动传感器～第四振动传感器用于实时采集来自桌面的振动信号，并传输至所述照明控制器中的信号处理模块。

所述信号处理模块用于将来自第一振动传感器～第四振动传感器的振动信号进行a/d转换、放大、调理和滤波处理，目的是输出嵌入式模块能接受和处理的信号，信号处理模块的功能是现有数字信号处理板都具备的功能。

所述嵌入式模块接收来自信号处理模块处理过的四通道信号，并根据事先置入的开关灯策略发出针对每一个照明控制区域的开关灯指令信号，开灯或者关灯或者保持现有状态不变。指令信号将输出到开关设备。

所述开关设备是一个四通道输出的设备，开关设备接受来自嵌入式模块的开关灯指令，并分别对每一个通道执行该指令，所述开关设备是开关灯执行设备，直接关闭或打开后续集线器通道的灯。

所述集线器包括第一集线器～第四集线器，集线器的用途是将每个照明控制区域中三盏荧光灯的输电线集中到一起，供开关设备对其进行控制。在所述图2的节能型室内照明控制系统中，每一个集线器上接三盏荧光灯。

所述图2的节能型室内照明控制系统中，每一个振动传感器对应一个照明控制区域，在所述照明控制器中显示为每个振动传感器对应一个集线器，在照明控制器中形成一一对应关系而互不干扰。

所述图3是基于振动信号的灯控策略实现流程图，该实现流程对所述图1和所述图2中的每一个照明控制区域都有效。灯控策略在嵌入式模块中实现，嵌入式模块对输入的振动信号进行分析后作出灯控指令。所述实施例中，输入嵌入式模块的振动信号是信号处理模块处理后的信号，所述实施例中振动传感器采用加速度传感器，加速度传感器的采样速率可以在设备限定采样范围内进行设置，由于人为产生振动的频率较低，所以加速度传感器可以设置一个较低的采样频率，例如f＝10，即每0.1s钟采集一次振动数据，另外，为了避免外界短时性的较大振动的干扰，例如楼房施工带来的振动，可以设置对某一个时间段的信号取平均值，将平均值作为此段时间内的振动传感器采集到的桌面上的振动幅值，这样，外界短时性的振动干扰一般不会激起灯的状态变化，例如这个短时间段可以取t＝1s，假如振动传感器采集的振动信号记为s(t)，那么在t＝1s范围内振动信号幅值的平均值即为：

其中u(t-nt)为阶跃函数，n代表第n秒且n＞1。那么利用该公式就可计算出第n秒振动传感器采集的振动信号的平均值a(n)。另外，在灯控策略中还需要为振动信号设置一个用于激发开关灯的阈值cg，其中g为加速度信号的单位。这里阈值cg可以根据室内桌面上的振动环境自行设置，也即设置为桌子周围人最小幅度动作产生的振动值，可以通过人实验完成。

所述图3的灯控策略实现流程图中，嵌入式模块实时接收振动信号的过程中，将会不断地在每一秒钟都根据公式(1)计算一个振动信号平均值：a(1)，a(2)，a(3)，…，并进行保存。然后将当前一秒钟计算出的平均值与阈值cg进行比较，假如当前一秒钟的振动信号平均值≥cg，那么说明现在桌子周围是有人存在的，该桌子对应的照明控制区域中的灯应该被打开，但此时该照明控制区域中的灯是否处于打开状态未知，所以还需要与上一秒钟振动信号平均值进行进一步比较，假如上一秒钟的振动信号平均值≥cg，那么说明灯已经处于打开状态，此时只需要保持灯的开灯状态不变，那么久不需要再生成开灯指令了，假如上一秒钟的振动信号平均值＜cg，那么说明之前灯应该是处于关闭状态，此时该嵌入式模块就要生成一个开灯指令；假如当前一秒钟的振动信号平均值＜cg，那么说明目前桌子周围是无人存在的，该桌子对应的照明控制区域中的灯应该被关闭，但此时该照明控制区域中的灯是否处于关闭状态未知，所以还需要与上一秒钟振动信号平均值进行进一步比较，假如上一秒钟的振动信号平均值＜cg，那么说明灯已经处于关闭状态，此时只需要保持灯的关闭状态不变，不需要再生成关灯指令了，假如上一秒钟的振动信号平均值≥cg，那么说明之前灯应该是处于打开状态，此时该嵌入式模块就要生成一个关灯指令。每当嵌入式模块根据上述灯控策略生成一个开灯指令或者关灯指令后，就可以将指令发送到后续的开关设备完成开关动作了。所述图3的灯控策略实现流程对每一个照明控制区域分别产生灯控指令。

本发明的原理己经通过实施例或操作模式的实例在上面进行了描述。然而本发明不应该被解释为限于上面讨论的特定实施例，例如，本发明对具备不同数量输入输出通道的照明控制器同样有效、对具备各种不同照明光源类型和数量以及不同照明光源安装方式的室内房间同样有效、对具有不同室内家具设备和不同数量家具设备的房间同样有效、对采用不同振动传感器的照明控制器同样有效。

上述或多或少特定的实施例因此应该被认为是说明性的，而不是限制性的，并且应该理解的是，本领域技术人员可以在所述实施例中作出变化，而不背离由所附的权利要求所限定的本发明的范围。