专利名称：一种教室照明节能控制装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及ー种室内照明节能控制方法，具体为ー种教室照明节能控制装置及控制方法。
背景技术：
在能源问题日益突出的今天，节能已成为照明等能源消耗领域的发展方向。在照明领域，节能的途径主要有两方面，一是灯具本身的节能，例如白炽灯换成节能灯，节能灯换成LED灯等，能收到较好的节能效果；另一方面是基于过程控制的节能，也就是管理节能，通过有效的过程控制，不但可以节能，还可以提高灯具寿命，已成为照明节能的重要发展方向。目前在许多高校，教室照明还停留在粗放管理阶段，导致大量能源浪费。为此，专利CN201450623U公开了ー种教室智能照明节电控制器，该装置通过人体传感器、光传感器、单片机、继电器及驱动电路来实现当教室光照度低于国家标准且灯下有人吋，自动开 灯，当光照度达到国家标准吋，自动关灯，实现智能控制教室电灯以达到节能的效果；专利CN201230398U公开了ー种教室照明节能智能控制系统，该系统由光电辨向探测电路、磁控探测电路、微控制器、显示器电路及照明电灯构成，实现了区域有人开灯，无人不开灯，实现了灯跟人走的人性化管理，达到了智能节能的效果；专利CN101282605B则公开了一种基于Zigbee传感网的室内无线照明控制方法，通过在房间入口处和室内引入若干无线红外传感器来检测人员位置信息，进而实现有人区域开灯，无人区域关灯的控制效果，达到了智能节能的效果。以上技术方案过分强调教室照明或室内照明的自动控制，在照明的控制手段和控制方式上比较单一，而实际上在教室照明控制中应该存在多种模式，例如上课的教室照明与自习的教室照明控制方法应有所区别，通过多种手段和控制方式来引导用户节能，提高行为节能意识，因此，如何提供一种能满足教室照明实际需求的多模态照明控制依然是教室照明控制系统中需要解决的问题。
发明内容
针对现有的教室照明智能控制技术的不足，本发明提出了一种分层次的多模态教室照明节能控制装置及控制方法，通过对教室使用情况、照度、人员分布等状态来实现对教室照明的多模态智能控制，有效克服了现有技术的不足，较好地满足了教室照明的实际需求，进而达到节能之目的，也便于推广应用。为了实现上述发明目的，本发明采用提出了ー种教室照明节能控制装置，包括总控端，终端控制端和控制区域端，其中总控端为带有网络通イ目功能的微机，终端控制端由王控单元、通信単元、照度采集单元、人员分布采集单元、按键单元和灯具控制单元组成；終端控制端通过通信単元与总控端通信；控制区域端由若干照明灯具和人员采集装置组成，每个控制区域端的灯具组成ー个被控灯具组，与终端控制端的灯具控制单元连接，终端控制端的人员分布采集单元与控制区域端的人员采集装置互联来感知该区域的人员分布信息，终端控制端的照度采集单元与教室内的照度检测装置互联来获得教室内的照度信息。
其中总控端与学校教务管理系统互连，获取被控教室的课表，进而提取各教室的使用情况，制定教室照明控制策略。基于上述教室照明节能控制装置的基础上，本发明还提出了ー种教室照明节能控制装置的控制方法，包括以下步骤(I)总控端与学校教务管理系统互连，获取被控教室的课表，提取各教室的使用情况，井根据教室使用情况定义各教室的总控策略；(2)总控端按照定义的总控策略对各教室的终端控制端发布控制命令，以设置终端控制端的控制状态；总控端分为按策略自动控制和手动控制两种控制状态；其中手动控制方法分为“全自动控制”、“半自动控制”、“全开”和“全关”四种控制命令以对应“全自动控制”、“半自动控制”、“全开”和“全关”四种控制方式； (3)终端控制端在接收到总控端的命令后进入相应的控制状态，实现对教室内各控制区域端的控制状态的设置，进而实现对各控制区域端的照明灯具的控制。进ー步地，在上述步骤(I)中的总控策略这样设置总控策略=({教室，星期，时间段，控制方式})控制方式=(全自动控制I半自动控制I全开I全关)其中控制方式设定的是终端控制端的状态，在“全自动控制”状态下，教室的照明控制完全按照终端控制端所采集的当前照度和人员分布情况对各控制区域内的灯具进行自动控制；在“半自动控制”控制状态下，教室的照明控制除了可按照终端控制端所采集的当前照度和人员分布情况对各控制区域内的灯具进行自动控制外，还允许终端控制端通过按键单元对各控制区域端的控制状态进行手动干预；在“全开”或“全关”控制状态下，教室的照明只能处于全亮或全关状态，終端控制端无法干预。进ー步地，在上述步骤(3)中终端控制端对教室的照明灯具的控制通过以下方式实现(3. I)终端控制端在接收到总控端的“全自动控制”命令后，进入“全自动控制”状态，每个控制区域端也进入“全自动控制”状态，此时各控制区域端的控制完全按照终端控制端所采集的当前照度和人员分布情况对照明灯具进行自动控制。当照度小于阈值Thi吋，并且某个被控区域被感知有人存在吋，则该控制区域端的灯具组点亮，否则熄灭，即实现人在灯亮，人走灯灭；终端控制端处于“全自动控制”状态时，按键单元失能。(3. 2)终端控制端在接收到总控端的“半自动控制”命令后，进入“半自动控制”状态，此时每个控制区域端的缺省控制状态为“全自动控制”，即完全按照终端控制端所采集的当前照度和人员分布情况对照明灯具进行自动控制，当照度小于阈值Thi时，并且某个被控区域被感知有人存在吋，则该控制区域端的灯具组点亮，否则熄灭。终端控制端在“半自动控制”状态下，可以手动通过某控制区域端对应的按键来调整该区域的控制状态，即“全自动控制”、“全开”、“全夫”，同时将该控制区域端当前的控制状态上报总控端；在“全开”状态时，对应区域的照明灯具组点亮；而在“全关”状态时，对应区域的照明灯具组熄灭。(3. 3)终端控制端在接收到总控端的“全开”命令后，终端控制端进入“全开控制”状态，此时终端控制端所控制的所有灯具全部点亮，并且按键单元失能。(3. 4)终端控制端在接收到总控端的“全关”命令后，终端控制端进入“全关控制”状态，此时终端控制端所控制的所有灯具全部熄灭，并且按键单元失能。
本发明的有益效果是(1)通过引入三级分层多模态控制，使得教室照明控制可以根据实际使用情况分别采用强制控制、自动控制和手自一体的控制方法，提高控制的灵活度和易用性；(2)引入了基于课表的分时段策略控制方式，在提高了系统控制的自动化程度的同时也更好地满足了不同的使用需求；(3)在总控端和终端控制端都引入了手动按键控制，方便了人为干预，更好地满足了不同的应用需求，也有利于引导用户的行为节能。
图I为本发明的控制结构示意图；图2为本发明的控制流程图；图3为总控端状态转换图；图4为终端控制端状态转换图； 图5为控制区域端状态转换图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进ー步描述如图I所示，整个教室照明节能控制分为三个层次，即总控端，终端控制端和控制区域端，其中总控端一般ー栋教学楼设置ー个，用一台微机来运行，该微机实现与教务管理等系统的互联；每间教室安装ー个终端控制端，终端控制端与作为总控端的微机之间通过有效的通信线路建立通信连接，终端控制端由主控单元、通信単元、照度采集单元、人员分布采集单元、按键单元和灯具控制单元组成；每间教室根据照明需求划分为若干控制区域，控制区域端由若干照明灯具和人员采集装置按键组成，每个控制区域端的灯具组成ー个被控灯具组，与终端控制端的灯具控制单元相应的控制输出连接，终端控制端的人员分布采集単元与控制区域端的人员采集装置互联来感知该区域的人员分布信息，终端控制端的照度采集单元与教室内的照度检测装置互联来获得教室内的照度信息。在此基础上，本发明提供的教室照明分层多模态节能控制方法的具体实施流程如图2所示。(I)图2中的步骤(al)完成总控端从教务管理系统获取全校课表，进而提取教学楼各教室的使用情况；在此基础上，图2中的步骤(a2)完成总控策略的制定，该策略是ー种分时段控制策略，即按教室、按星期、分时段定义各教室的照明控制方法，并保存在总控策略库中，表I为ー个总控策略的简单实例；表I总控策略实例
教室星期~起始时间结束时间控制状态 201 I8:0012:00半自动控制
201 I12:0022:00全自动控制
201 I22:0023:59全关 (2)总控端选择自动控制或手动控制，其状态转换图如图3所示。在自动控制方式下，总控端根据总控策略向各被控教室的终端控制端发送控制命令；在手动控制方式下，操作员通过界面上的按键向选定的被控教室的终端控制端发送相应的控制命令。即由图2中的步骤(a3)和(a4)完成。(3)图2中的步骤(a5)完成终端控制端对总控端命令的接收解析工作，根据控制命令分别将被控终端控制端设置为“全自动控制”、“半自动控制”、“全开”和“全关”状态，其状态转换图如图4所示。(4)终端控制端进入“全自动控制”状态时，每个控制区域端也进入“全自动控制”状态，如图2中的步骤(a6)。此时各控制区域端的控制完全按照终端控制端所采集的当前照度和相应控制区域的人员分布情况对照明灯具组进行自动控制。即当照度小于阈值Thi(一般为20(T300LX)吋，并且对应控制区域被感知有人存在吋，则该控制区域端的灯具组点亮，否则熄灭，即实现人在灯亮，人走灯灭；终端控制端在“全自动控制”状态时，该终端控制端的按键单元失能。(5)终端控制端进入“半自动控制”状态，此时每个控制区域端则进入“全自动控 制”，也称其为缺省状态，如图2中的步骤(a6)。此时完全按照终端控制端所采集的当前照度和相应控制区域的人员分布情况对照明灯具组进行自动控制，当照度小于阈值Thi (—般为20(T300LX)吋，并且对应控制区域被感知有人存在吋，则该控制区域端的灯具组点亮，否则熄灭。终端控制端在“半自动控制”状态下，可以手动利用某控制区域端对应的按键来调整该区域的控制状态，即可在“全自动控制”、“全开”和“全关”三种状态中选择，其状态转换图如图5所示，同时将该控制区域端当前的控制状态上报总控端；在“全开”状态时，对应控制区域的照明灯具组点亮、而在“全关”状态时，对应控制区域的照明灯具组熄灭。(6)终端控制端在接收到总控端的“全开”命令后，终端控制端进入“全开控制”状态，此时终端控制端所控制的所有灯具全部点亮，并且按键单元失能。(7)终端控制端在接收到总控端的“全关”命令后，终端控制端进入“全关控制”状态，此时终端控制端所控制的所有灯具全部熄灭，并且按键单元失能。
权利要求
1.一种教室照明节能控制装置，其特征在于包括总控端，终端控制端和控制区域端，其中总控端为带有网络通信功能的微机，终端控制端由主控单元、通信单元、照度采集单元、人员分布采集单元、灯具控制单元和按键单元组成；终端控制端通过通信单元与总控端通信；控制区域端由若干照明灯具和人员采集装置组成，每个控制区域端的灯具组成一个被控灯具组，与终端控制端的灯具控制单元连接，终端控制端的人员分布采集单元与控制区域端的人员采集装置互联来感知该区域的人员分布信息，终端控制端的照度采集单元与教室内的照度检测装置互联来获得教室内的照度信息。
2.如权利要求I所述的教室照明节能控制装置，其特征在于所述总控端与学校教务管理系统互连，获取被控教室的课表，进而提取各教室的使用情况，制定教室照明控制策略。
3.如权利要求I所述的教室照明节能控制装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤 (1)总控端与学校教务管理系统互连，获取被控教室的课表，提取各教室的使用情况，并根据教室使用情况定义各教室的总控策略； (2)总控端按照定义的总控策略对各教室的终端控制端发布控制命令，以设置终端控制端的控制状态，或通过按键手动设置各教室内设置终端控制端的控制状态； (3)终端控制端在接收到总控端的命令后进入相应的控制状态，实现对教室内各控制区域端的状态设置，进而实现对各控制区域端的照明灯具的控制。
4.如权利要求3所述的教室照明节能控制装置的控制方法，其特征在于，所述步骤(I)中的总控策略为 总控策略=({教室，星期，时间段，控制方式}) 控制方式=(全自动控制I半自动控制I全开I全关) 其中控制方式设定的是终端控制端的状态，在“全自动控制”状态下，教室的照明控制完全按照终端控制端所采集的当前照度和人员分布情况进行自动控制；在“半自动控制”控制状态下，教室的照明控制除了可按照终端控制端所采集的当前照度和人员分布情况进行自动控制外，还允许终端控制端通过按键单元进行手动干预；在“全开”或“全关”控制状态下，教室的照明只能处于全亮或全关状态，终端控制端无法干预。
5.如权利要求3所述的教室照明节能控制装置的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中手动控制命令分为“全自动控制”、“半自动控制”、“全开”和“全关”。
全文摘要
本发明涉及一种室内照明节能控制方法，特别是一种教室照明节能控制装置及控制方法。教室照明节能控制装置，包括总控端，终端控制端和控制区域端，其中总控端为带有网络通信功能的微机，终端控制端由主控单元、通信单元、照度采集单元、人员分布采集单元、按键单元和灯具控制单元组成；控制区域端由若干照明灯具和人员采集装置组成。本发明通过对教室使用情况、照度、人员分布等状态来实现对教室照明的多模态智能控制，有效克服了现有技术的不足，较好地满足了教室照明的实际需求，进而达到节能之目的，也便于推广应用。
文档编号H05B37/02GK102843839SQ20121033837
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者李峰, 周浪, 黄振跃 申请人:镇江智拓智能科技发展有限公司, 李峰