一种基于互联网的教室LED灯的智能调光系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于互联网的教室LED灯的智能调光系统和方法，包括系统控制单元，若干个均与所述系统控制单元连接的教室单元，每个教室单元内设有若干互相并联的LED灯，每个所述LED灯上均设有ZigBee模块和光照传感器；每个教室单元内的若干ZigBee模块中，其中一个ZigBee模块设为网络协调器，教室单元内剩余ZigBee模块作为终端节点，终端节点与网络协调器构成mesh网络，所述mesh网络和所述光照传感器均通过无线网络服务器与所述系统控制单元连接；每个教室单元内设有红外计数器以及GPS模块，所述红外计数器和GPS模块均与所述系统控制单元连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于灯光智能调节
，进一步涉及一种基于互联网的教室LED灯的智能调光系统和方法。
技术介绍
随着校园规模的不断扩大，教室的数量也出现大幅度增加。为了提高师生的教学和学习的环境，教室的照明设施大大改善。但由于学校开放型的管理模式，以及全员的节能意识的淡薄，高校的教室在白天室内照度很高的情况下，仍然普遍存在开灯作业；即使室内无人或人数很少的情况下，也是全部开启室内照明。夜间许多教室，即使仅有几个学生在教室自习，但室内照明全部开启，绝不会有师生因为只有少数人而仅开几盏灯。LED被认为是21世纪的照明光源。LED发光器件是冷光源，光效高，工作电压低，而且能耗低，同样亮度下，LED能耗为白炽灯的10％，荧光灯的50％。LED寿命可达10万小时，是荧光灯的10倍，白炽灯的100倍。用LED替代白炽灯或荧光灯，环保无污染。使用安全可靠，便于维护。我国照明用电占总发电量的12％。目前，公共建筑的照明灯具控制大多采用手动开关，经常出现没有及时开关的现象，从而造成大量的能源浪费和使用上的不便。另外，不必要的使用，也会缩短灯具的使用寿命。基于互联网+的智能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。在一般的情况下，不需要有人的参与，照明系统自动实现开关和调光功能，既大大减少了管理人员的数量，也排除了由于人为因素而出现的不定时开关，影响学校的正常教学、生活秩序的情况。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种无需人为参与，可自动实现开关和调光的智能调光系统和方法，其基于互联网技术，不仅减少了学校管理人员的数量，实现了及时开关灯具的功能，而且节约了电资源，延长了灯具的使用寿命。为了实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于互联网的教室LED灯的智能调光系统，包括系统控制单元，若干个均与所述系统控制单元连接的教室单元，每个教室单元内设有若干互相并联的LED灯，每个所述LED灯上均设有ZigBee模块和光照传感器；每个教室单元内的若干ZigBee模块中，其中任意一个ZigBee模块设为网络协调器，教室单元内剩余ZigBee模块作为终端节点，终端节点与网络协调器构成mesh网络，所述mesh网络和所述光照传感器均通过无线网络服务器与所述系统控制单元连接；每个教室单元内设有红外计数器以及GPS模块，所述红外计数器和GPS模块均与所述系统控制单元连接；还包括一用于调光的脉冲宽度调制调光电路，所述脉冲宽度调制调光电路与所述系统控制单元连接。在本专利技术的一个优选实施例中，所述系统控制单元包括ARM处理器、数字信号处理单元和现场可编程门阵列；所述ARM处理器用于实现整个系统控制单元的主控制和人机交互；所述信号处理单元用于实现LED灯调光的算法；所述现场可编程门阵列用于实现LED灯调光的控制。在本专利技术的一个优选实施例中，所述每个教室的LED灯数量为4-15盏。本专利技术所述的一种基于互联网的教室LED灯的智能调光方法，包括以下步骤：数据采集：通过光照传感器、红外计数器以及GPS模块，采集每个教室的LED灯数量、感知人员数量和教室具体位置；数据传送：通过mesh网络和无线网络服务器，将采集到的LED灯数量、人员数量和教室具体位置发送给系统控制单元；数据处理：通过接收到的LED灯数量、人员数量和教室具体位置，判断出每个教室的人数以及人员流动情况，同时判断出教室当前的灯光状态以及当前人数；调光策略判断：根据教室当前的灯光状态、教室的人数以及人员流动情况，与系统控制单元内的三种状态进行对比，进而决定是否需要熄灭LED灯、补光或者动态调光；所述系统控制单元内的三种状态分别为全部熄灭、补光和动态调光；熄灭LED灯：当教室环境明亮时，且教室人数为零时，系统控制单元内执行熄灭LED灯命令；补光：当教室环境昏暗，光照度过低时，系统控制单元进行LED灯光补光，提高光照度；动态调光：当教室环境处于黑暗状态，且存在人员流动时，系统控制单元进行动态调光，即通过脉冲宽度调制调光电路对LED灯进行补光。在本专利技术的一个优选实施例中，所述补光步骤具体为：设定当前测量时刻测得的照度值为zd_currrent，照度最大值为zd_max，照度最小值为zd_min；0时刻的照度值为zd_0，T时刻照度值为zd_1，在T时间内，照度的变化记为zd_T；每测一次zd_currrent，进行调光策略判断，当zd_currrent值大于zd_max时，则关闭所有的LED灯；当zd_currrent值小于zd_min，则进行补光。在本专利技术的一个优选实施例中，所述补光步骤中，若测量的照度值zd_currrent介于zd_max和zd_min之间时，其调整的策略为：1）当zd_0〉zd_1时，外界光照度变小变暗，令zd_T=zd_0-zd_1，则zd_currrent增加至zd_T；2）当zd_0<zd_1时，外界光照度变大变亮，令zd_T=zd_1-zd_0，则zd_currrent减小至zd_；每测一次zd_currrent，进行一次调光策略判断，并循环上述补光步骤。在本专利技术的一个优选实施例中，所述动态调光步骤为：实时通过光照传感器采集光照数据；每改变1/256的脉冲宽度，读取一次0时刻的照度值zd_0和T时刻照度值为zd_1，同时判断zd_currrent的范围；若zd_currrent测得的处于最大值zd_max和最小值zd_min之间，则依据测得的照度值zd_currrent进行补光；若zd_0大于zd_1时，则增加1/256的脉冲宽度,当zd_0小于zd_1时时，减小1/256的脉冲宽度，循环调整脉冲宽度的步骤，直到zd_0和zd_1相等；其中，zd_currrent是调光策略判断的标准。本专利技术的有益效果如下：本专利技术基于互联网+的智能照明控制系统，是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。在一般的情况下，不需要有人的参与，照明系统自动实现开关和调光功能，既大大减少了管理人员的数量，也排除了由于人为因素而出现的不定时开关，影响学校的正常教学、生活秩序的情况。本专利技术能及时保证灯具的及时关闭，进而节约了资源，方便了使用，延长了灯具的使用寿命。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于互联网的教室LED灯的智能调光系统的电路原理图；图2为本专利技术提供的一种基于互联网的教室LED灯的智能调光方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。参照附图1，本专利技术所述的一种基于互联网的教室LED灯的智能调光系统，包括系统控制单元，其用于控制整个智能调光系统，是核心；同时，还包括若干个均与所述系统控制单元连接的教室单元，教室单元的数量根据实际情况进行改变，并不是确定的。每个教室单元内设有若干互相并联的LED灯，每个所述LED灯上均设有ZigBee模块和光照传感器；通过光照传感器可以获得每个LED灯的当前光照度。每个教室单元内的若干ZigBee模块中，其中任意一个ZigBee模块设为网络协调器，教室单元内剩余ZigBee模块作为终端节点，终端节点与网络协调器构成mesh网络，所述mesh网络和所述光照传感器均通过无线网络服务器与所述系统控制单元连接；每个教室单元内设有红外计数器以及GPS模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于互联网的教室LED灯的智能调光系统，其特征在于：包括系统控制单元，若干个均与所述系统控制单元连接的教室单元，每个教室单元内设有若干互相并联的LED灯，每个所述LED灯上均设有ZigBee模块和光照传感器；每个教室单元内的若干ZigBee模块中，其中任意一个ZigBee模块设为网络协调器，教室单元内剩余ZigBee模块作为终端节点，终端节点与网络协调器构成mesh网络，所述mesh网络和所述光照传感器均通过无线网络服务器与所述系统控制单元连接；每个教室单元内设有红外计数器以及GPS模块，所述红外计数器和GPS模块均与所述系统控制单元连接；还包括一用于调光的脉冲宽度调制调光电路，所述脉冲宽度调制调光电路与所述系统控制单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于互联网的教室LED灯的智能调光系统，其特征在于：包括系统控制单元，若干个均与所述系统控制单元连接的教室单元，每个教室单元内设有若干互相并联的LED灯，每个所述LED灯上均设有ZigBee模块和光照传感器；每个教室单元内的若干ZigBee模块中，其中任意一个ZigBee模块设为网络协调器，教室单元内剩余ZigBee模块作为终端节点，终端节点与网络协调器构成mesh网络，所述mesh网络和所述光照传感器均通过无线网络服务器与所述系统控制单元连接；每个教室单元内设有红外计数器以及GPS模块，所述红外计数器和GPS模块均与所述系统控制单元连接；还包括一用于调光的脉冲宽度调制调光电路，所述脉冲宽度调制调光电路与所述系统控制单元连接。2.根据权利要求1所述的一种基于互联网的教室LED灯的智能调光系统，其特征在于：所述系统控制单元包括ARM处理器、数字信号处理单元和现场可编程门阵列；所述ARM处理器用于实现整个系统控制单元的主控制和人机交互；所述信号处理单元用于实现LED灯调光的算法；所述现场可编程门阵列用于实现LED灯调光的控制。3.根据权利要求1所述的一种基于互联网的教室LED灯的智能调光系统，其特征在于：所述每个教室的LED灯数量为4-15盏。4.一种基于互联网的教室LED灯的智能调光方法，其特征在于：包括以下步骤：数据采集：通过光照传感器、红外计数器以及GPS模块，采集每个教室的LED灯数量、感知人员数量和教室具体位置；数据传送：通过mesh网络和无线网络服务器，将采集到的LED灯数量、人员数量和教室具体位置发送给系统控制单元；数据处理：通过接收到的LED灯数量、人员数量和教室具体位置，判断出每个教室的人数以及人员流动情况，同时判断出教室当前的灯光状态以及当前人数；调光策略判断：根据教室当前的灯光状态、教室的人数以及人员流动情况，与系统控制单元内的三种状态进行对比，进而决定是否需要熄灭LED灯、补光或者动态调光；所述系统控制单元内的三种状态分别为全部熄灭、补光和动态调光；熄灭LED灯：当教室环境明亮时，且教室人数为零时，系统控制单元内执行熄灭LE...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨萍，刘强，张玉杰，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61