一种LED节能控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种LED节能控制系统及其方法，该方法包括：用户终端将接收的用户照明需求信息传输给控制计算机；控制计算机通过构建节能线性规划模型，以求解得到对应的LED灯组控制指令；LED亮度控制模块控制各LED灯源按照LED灯组控制指令进行照明输出；用户终端以预设时间间隔采集当前的LED灯组接收光照度，并将采集的LED灯组接收光照度与用户照明需求进行比较，若二者之间的差值超过预设阈值，则输出修正需求信息给控制计算机，控制计算机通过构建修正线性规划模型，以求解得到对应的LED灯组控制指令；否则继续执行当前步骤。与现有技术相比，本发明专利技术基于线性规划优化算法控制LED灯源发光，使用户在不同的位置均能获得所需的照明效果，且能有效降低能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种LED节能控制系统及其方法
本专利技术涉及室内LED控制
，尤其是涉及一种LED节能控制系统及其方法。
技术介绍
随着LED照明技术的飞速发展，LED已经被广泛应用于室内照明，但在实际使用过程中，目前大多还是采用传统人为控制方式，以实现LED的点亮与熄灭，当室内安装有多个LED灯源时，由于不同LED灯源具有相互独立的亮度值，用户在使用时无法根据实际照明需求实现光照度调节控制，往往需要全部开启所有的LED灯源，一方面容易增加整个照明系统的能耗，另一方面也使得同一平面的光照度波动较大，影响用户视觉体验。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种LED节能控制系统及其方法，以对多个LED灯源进行节能控制，能够根据用户实际照明需求对多个LED灯源进行独立的亮度调节。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种LED节能控制系统，包括依次连接的用户终端、控制计算机、LED亮度控制模块和LED灯组，所述LED灯组包括多个LED灯源，所述用户终端用于输出用户照明需求信息给控制计算机，以及对LED灯组进行照明检测、并输出修正需求信息给控制计算机；所述控制计算机根据用户照明需求信息或修正需求信息，输出对应的LED灯组控制指令给LED亮度控制模块；所述LED亮度控制模块根据LED灯组控制指令，以控制各LED灯源的工作状态。进一步地，所述LED灯组控制指令包括LED灯源的优化向量以及LED灯源的优化发光值。进一步地，所述用户终端通过无线路由器与控制计算机连接。一种LED节能控制方法，包括以下步骤：S1、用户终端接收用户输入的用户照明需求信息，并将该用户照明需求信息传输给控制计算机；S2、控制计算机根据用户照明需求信息，通过构建节能线性规划模型，以求解得到对应的LED灯组控制指令；S3、LED亮度控制模块控制各LED灯源按照LED灯组控制指令进行照明输出；S4、用户终端以预设时间间隔采集当前的LED灯组接收光照度，并将采集的LED灯组接收光照度与用户照明需求进行比较，若二者之间的差值超过预设阈值，则输出修正需求信息给控制计算机，之后执行步骤S5，否则继续执行当前步骤；S5、控制计算机根据修正需求信息，通过构建修正线性规划模型，以求解得到对应的LED灯组控制指令，之后返回步骤S3。进一步地，所述步骤S2中构建节能线性规划模型的具体过程为：S21、将用户所在接收平面离散化，以划分得到多个大小相同的采样区域；S22、以采样区域的实际接收光照度与用户需求光照度之间差值最小作为目标函数；S23、定义LED灯源的发光向量，结合采样区域的实际接收光照度、用户需求光照度以及采样区域的背景光照度向量，以构造初始第一限制条件；S24、定义LED灯源优化因子，并构造对应的初始第二限制条件S25、基于各LED灯源的发光向量，以及室内电力消耗限值，构造初始第三限制条件；S26、根据初始第一限制条件、初始第二限制条件和初始第三限制条件，确定总的初始约束条件，结合目标函数，即可构建得到第一线性规划模型。进一步地，所述步骤S23中背景光照度向量具体是在室内未开灯情况下，通过采样—拟合算法对各采样区域的背景光进行计算，即根据各采样区域的实际自然光照值拟合计算各采样区域的背景光照值，从而得到背景光照度向量。进一步地，所述节能线性规划模型具体为：s.t.y＝H·x≥B-BN0≤aj≤1，j＝1,...,n其中，m为采样区域的总数量，n为LED灯源的个数，y＝[y1,y2,...ym]T为m个采样区域的实际接收光照度向量，yi是第i个采样区域的实际接收光照度，B＝[b1,b2,...,bm]T为m个采样区域的用户需求光照度向量，bi是第i个采样区域的用户需求光照度，BN为背景光照度向量，H为LED灯组的信道增益，x＝[x1,x2,...xn]T为n个LED灯源的发光向量，xj是第j个LED灯源的发光值，aj为第j个LED灯源的优化因子，Psum为室内总电力消耗限值。进一步地，所述步骤S5中构建修正线性规划模型的具体过程为：S51、将用户所在接收平面离散化，以划分得到多个大小相同的采样区域；S52、以采样区域的实际接收光照度与用户需求光照度之间差值最小作为目标函数；S53、定义LED灯源的发光向量，结合采样区域的实际接收光照度、用户需求光照度以及预设的差值变量，以构造修正第一限制条件；S54、定义LED灯源优化因子，并构造对应的修正第二限制条件S55、基于各LED灯源的发光向量，以及室内电力消耗限值，构造修正第三限制条件；S56、根据修正第一限制条件、修正第二限制条件和修正第三限制条件，确定总的修正约束条件，结合目标函数，即可构建得到修正线性规划模型。进一步地，所述修正线性规划模型具体为：s.t.y＝H·x≥B+λΔB0≤aj≤1，j＝1,...,n其中，ΔB＝[Δb1,Δb2,...Δbm]T为m个采样区域的调整步长向量，Δbi为第i个采样区域的调整步长，λ为差值变量，取值为整数，在每次循环迭代过程中逐1增加或减少，λΔB为理论接收光照度与实际接收光照度之间的差值。进一步地，所述LED灯组控制指令包括LED灯源的优化向量以及LED灯源的优化发光值，所述LED灯源的优化向量具体为：a＝[a1,a2,...an]T所述LED灯源的优化发光值具体为：xo＝a·p＝[a1p1,a2p2,...anpn]Tp＝[p1,p2,...pn]T其中，pj为第j个LED灯源的原始发光值，p为n个LED灯源的原始发光向量。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：一、本专利技术提出了一种LED节能控制系统，通过用户终端接收用户照明需求信息，利用控制计算机求解计算得到对应于各LED灯源的LED灯组控制指令、并对求解过程进行修正，使得室内布置的多个LED灯源均能根据用户实际照明需求进行独立的亮度调节，用户能够获得满足需求的光照度分布，由于灵活控制了各LED灯源的亮度，避免了所有LED灯源以全部点亮的方式发光，从而有效降低了能耗。二、本专利技术提出了一种LED节能控制方法，通过设定对应于每个独立控制的LED灯源的优化因子，建立线性规划问题，以求解得到LED灯源的优化发光值，其中，在构建节能线性规划模型时，利用采样-拟合算法对背景光进行估计，充分考虑了室内自然背景光的影响，能够最大程度地利用自然背景光以合理控制LED灯源的发光值，保证了节能的可靠性；在构建修正线性规划模型时，采用循环迭代的方式，能够有效减小理论计算与实际采集数据之间的误差，进一步保证求解得到优化值的准确性。附图说明图1为本专利技术的系统结构示意图；图2为本专利技术的方法流程示意图；图3为实施例一的室内照明场景示意图；...

【技术保护点】
1.一种LED节能控制系统，其特征在于，包括依次连接的用户终端(1)、控制计算机(2)、LED亮度控制模块(3)和LED灯组(4)，所述LED灯组(4)包括多个LED灯源，所述用户终端(1)用于输出用户照明需求信息给控制计算机(2)，以及对LED灯组(4)进行照明检测、并输出修正需求信息给控制计算机(2)；/n所述控制计算机(2)根据用户照明需求信息或修正需求信息，输出对应的LED灯组控制指令给LED亮度控制模块(3)；/n所述LED亮度控制模块(3)根据LED灯组控制指令，以控制各LED灯源的工作状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种LED节能控制系统，其特征在于，包括依次连接的用户终端(1)、控制计算机(2)、LED亮度控制模块(3)和LED灯组(4)，所述LED灯组(4)包括多个LED灯源，所述用户终端(1)用于输出用户照明需求信息给控制计算机(2)，以及对LED灯组(4)进行照明检测、并输出修正需求信息给控制计算机(2)；
所述控制计算机(2)根据用户照明需求信息或修正需求信息，输出对应的LED灯组控制指令给LED亮度控制模块(3)；
所述LED亮度控制模块(3)根据LED灯组控制指令，以控制各LED灯源的工作状态。


2.根据权利要求1所述的一种LED节能控制系统，其特征在于，所述LED灯组控制指令包括LED灯源的优化向量以及LED灯源的优化发光值。


3.根据权利要求1所述的一种LED节能控制系统，其特征在于，所述用户终端(1)通过无线路由器(5)与控制计算机(2)连接。


4.一种应用如权利要求1所述系统的LED节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、用户终端接收用户输入的用户照明需求信息，并将该用户照明需求信息传输给控制计算机；
S2、控制计算机根据用户照明需求信息，通过构建节能线性规划模型，以求解得到对应的LED灯组控制指令；
S3、LED亮度控制模块控制各LED灯源按照LED灯组控制指令进行照明输出；
S4、用户终端以预设时间间隔采集当前的LED灯组接收光照度，并将采集的LED灯组接收光照度与用户照明需求进行比较，若二者之间的差值超过预设阈值，则输出修正需求信息给控制计算机，之后执行步骤S5，否则继续执行当前步骤；
S5、控制计算机根据修正需求信息，通过构建修正线性规划模型，以求解得到对应的LED灯组控制指令，之后返回步骤S3。


5.根据权利要求4所述的一种LED节能控制方法，其特征在于，所述步骤S2中构建节能线性规划模型的具体过程为：
S21、将用户所在接收平面离散化，以划分得到多个大小相同的采样区域；
S22、以采样区域的实际接收光照度与用户需求光照度之间差值最小作为目标函数；
S23、定义LED灯源的发光向量，结合采样区域的实际接收光照度、用户需求光照度以及采样区域的背景光照度向量，以构造初始第一限制条件；
S24、定义LED灯源优化因子，并构造对应的初始第二限制条件
S25、基于各LED灯源的发光向量，以及室内电力消耗限值，构造初始第三限制条件；
S26、根据初始第一限制条件、初始第二限制条件和初始第三限制条件，确定总的初始约束条件，结合目标函数，即可构建得到第一线性规划模型。


6.根据权利要求5所述的一种LED节能控制方法，其特征在于，所述步骤S23中背景光照度向量具体是在室内未开灯情况下，通过采样—拟合算法对各采样区域的背...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈赟，张铭，朱超杰，吕征宇，李灏恩，吴恩琦，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，国网上海电力设计有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31