基于云端的LED照明节能系统以及节能方法技术方案

基于云端的LED照明节能系统以及节能方法，属于照明控制技术领域，包括家用照明设备、电源分配器、云整合端、环境光感测装置；本方案，可将环境光感测装置所收集的资料上传云整合端，经云整合端判定后，再下达给电源分配器进行电力控制，实现物联网双向传输架构，同时，以MQTT传输协议来对应实时且低频宽的传输需求。家用照明设备采用LED灯具，以波宽调制为数位调光方案，如此达到调节电力省能目的。本方案，以PWM调光百分比，控制LED灯的照明亮度，实现LED灯的亮度的等比增减，调整过程中亮度平滑。滑。滑。

【技术实现步骤摘要】
基于云端的LED照明节能系统以及节能方法


[0001]本专利技术属于照明控制
，具体涉及基于云端的LED照明节能系统以及节能方法。

技术介绍

[0002]传统的家用照明设备，缺乏用电调度规划。在节能减排的目标之下，对家用照明设备进行智能化管理已经成为趋势，通过智能化管理对家用照明设备实施电力调节，使其降低能耗。但是，若对现有的家用照明设备进行改造，存在以下问题：现有的家用照明设备，基本上都是基于单点控制的回路设计，难以实现照明设备的整体联动，也没有发挥物联网的技术优势和特点，难以做到精细化管理。
[0003]HEMS（家庭能源管理系统）是一项可以在提高用电效率并为节电和减少环境负荷做贡献的同时，还可以提高生活舒适度和生活质量的技术，其在家用设备上加装电量感测装置及控制模块，经由家用能源管理网关及智慧电表将资料连结云端作整合服务。
[0004]因此，鉴于HEMS的优点和成熟性，将HEMS技术整合其它技术（物联感测技术、电源分配技术以及云端布控技术），通过物联感测装置，将收集到的家用照明设备的相关资料经过云端整合后下达指令给电源分配装置，从而对家用照明设备进行电力控制，实现微型的HEMS架构，来达到节能减排的目的。
[0005]同时，对于家用照明设备的控制，不仅希望其能自动调节光线强度，还希望其能根据场景切换光线类型，显示为冷色或者暖色，提升照明的智能化程度，从而提高用户体验的舒适度。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供基于云端的LED照明节能系统。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供基于云端的LED照明节能方法。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采取了以下的技术方案。
[0009]基于云端的LED照明节能系统，包括家用照明设备、电源分配器、云整合端、环境光感测装置；家用照明设备：采用混光LED灯，使用红光LED、蓝光LED和绿光LED作为光源，内设红光灯管、蓝光灯管和绿光灯管；采用PWM的电力调节方式，并采用具备功率因子校正的LED电源供应器；电源分配器，开启或关闭家用照明设备，读取家用照明设备的电力资料，并将电力信息上传至云整合端；其内设有Raspberry Pi 3电路板；Raspberry Pi 3电路板安装有GPIO模块；Raspberry Pi 3电路板，连接有环境光感测装置和交流计量表，一方面，接收来自环境光感测装置的环境光的颜色和亮度信息，并将其与云整合端的每种环境光颜色的期望区间值比较后，确定每种环境光颜色的亮度与云
整合端的每种环境光颜色的期望区间值之间的差异值，另一方面，接收交流计量表测量的电力信息；然后，Raspberry Pi 3电路板将接收的信息，上传至云整合端，然后根据云整合端的下载信息产生PWM输出，分别控制家用照明设备的红光灯管、蓝光灯管和绿光灯管的光强度，从而实现环境光的动态补偿；云整合端，运行有MQTT broker；根据环境光感测装置上传的环境光中红光、绿光和蓝光的平均亮度B
t
，基于场景，执行和推导照明亮度的PWM值，经MQTT broker发布到电源分配器，来调整家用照明设备的实际亮度，实现对家用照明设备的自动调光；环境光感测装置：连接有云整合端，收集环境光的红光、绿光和蓝光的平均亮度B
t
，并将这些信息上传至云整合端。
[0010]进一步，电源分配器，还内设有：电子开关控制板：连接有Raspberry Pi 3电路板，独立读取各插座通道的电力信息，并将电力信息上传至云整合端；交流计量表：内置TTL通讯协议，与Raspberry Pi 3电路板通信，读出实时电压、电流、功率和累积电量的电力信息；设备开关：内设固态继电器模组和PWM控制模块；设备开关连接有Raspberry Pi 3电路板，让云整合端控制其开或关的动作；设备开关连接有插座通道以及输入通道；插座通道连接家用照明设备。
[0011]基于云端的LED照明节能方法，包括以下步骤：步骤S1，根据用户设定或者系统场景默认的模式初始值，在云整合端设定每个场景的红光、绿光和蓝光三个色彩亮度的期望区间值｛P
min
，P
max
｝以及变量k；P
min
为该场景下，红光、绿光或蓝光的期望区间值的最小亮度值；P
max
为该场景下，红光、绿光或蓝光的期望区间值的最大亮度值；变量k为统每次更新PWM值时的固定增量和减量的PWM调光百分比的初始值；步骤S2，环境光感测装置，定期轮询一次，检测环境光中红光、绿光和蓝光的平均亮度B
t
；步骤S3，云整合，根据环境光感测装置上传的环境光中红光、绿光和蓝光的平均亮度B
t
，基于场景，执行和推导照明亮度的PWM值，经MQTT broker发布到电源分配器的Raspberry Pi 3电路板，Raspberry Pi 3电路板调整家用照明设备的实际亮度；步骤S4，交流计量表读取家用照明设备的实时电压、电流、功率和累积电量的电力信息，并通过Raspberry Pi 3电路板上传至云整合端。
[0012]4.根据权利要求3所述的基于云端的LED照明节能方法，其特征在于，步骤S3中：当每种环境光颜色的亮度的量测值未达到云整合端的该种环境光颜色的期望区间值时，调高PWM信号周期的高电位比例，使光强度增亮；当每种环境光颜色的亮度的量测值超出云整合端的该种环境光颜色的期望区间值时，调低PWM信号周期的高电位比例，使光强度变暗或关闭；当每种环境光颜色的亮度的量测值达到云整合端的该种环境光颜色的期望区间值内，维持PWM信号周期的原高电位比例；步骤S3中：将环境光感测装置安装于屋顶或吊顶下方固定间距处；此时，环境光感测装置感测的照明空间是二维空间；将环境光感测装置感测的照明空间划分相等大小的正
方形矩阵，从而形成M行、N列的方格，B
m,n
是来自m行、n列的环境光感测装置感测的平均亮度；云整合端，执行和推导照明亮度的PWM值时，产生6种状态：令是m行、n列照明空间所对应的家用照明设备的前次PWM调光百分比；b
m,n
是m行、n列照明空间所对应的家用照明设备的当前PWM调光百分比；Δd
t
‑1是系统前次更新PWM值时的固定增量和减量的PWM调光百分比；Δd是系统本次更新PWM值时的固定增量和减量的PWM调光百分比；则；状态1：如果B
m,n
≤P
min
且Δd
t
‑1≥0，则Δd=Δd
t
‑1；状态2：如果B
m,n
≤P
min
且Δd
t
‑1＜0，则Δd=－Δd
t
‑1/2；状态3：如果B
m,n
≥P
max
且Δd
t
‑1≤0，则Δd=Δd
t
‑1；状态4：如果B
m,n
≥P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于云端的LED照明节能系统，其特征在于，包括家用照明设备、电源分配器、云整合端、环境光感测装置；家用照明设备：采用混光LED灯，使用红光LED、蓝光LED和绿光LED作为光源，内设红光灯管、蓝光灯管和绿光灯管；采用PWM的电力调节方式，并采用具备功率因子校正的LED电源供应器；电源分配器，开启或关闭家用照明设备，读取家用照明设备的电力资料，并将电力信息上传至云整合端；其内设有Raspberry Pi 3电路板；Raspberry Pi 3电路板安装有GPIO模块；Raspberry Pi 3电路板，连接有环境光感测装置和交流计量表，一方面，接收来自环境光感测装置的环境光的颜色和亮度信息，并将其与云整合端的每种环境光颜色的期望区间值比较后，确定每种环境光颜色的亮度与云整合端的每种环境光颜色的期望区间值之间的差异值，另一方面，接收交流计量表测量的电力信息；然后，Raspberry Pi 3电路板将接收的信息，上传至云整合端，然后根据云整合端的下载信息产生PWM输出，分别控制家用照明设备的红光灯管、蓝光灯管和绿光灯管的光强度，从而实现环境光的动态补偿；云整合端，运行有MQTT broker；根据环境光感测装置上传的环境光中红光、绿光和蓝光的平均亮度B
t
，基于场景，推导和执行照明亮度的PWM值，经MQTT broker发布到电源分配器，来调整家用照明设备的实际亮度，实现对家用照明设备的自动调光；环境光感测装置：连接有云整合端，收集环境光的红光、绿光和蓝光的平均亮度B
t
，并将这些信息上传至云整合端。2.根据权利要求1所述的基于云端的LED照明节能系统，其特征在于，电源分配器，还内设有：电子开关控制板：连接有Raspberry Pi 3电路板，独立读取各插座通道的电力信息，并将电力信息上传至云整合端；交流计量表：内置TTL通讯协议，与Raspberry Pi 3电路板通信，读出实时电压、电流、功率和累积电量的电力信息；设备开关：内设固态继电器模组和PWM控制模块；设备开关连接有Raspberry Pi 3电路板，让云整合端控制其开或关的动作；设备开关连接有插座通道以及输入通道；插座通道连接家用照明设备。3.应用权利要求1所述系统的基于云端的LED照明节能方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，根据用户设定或者系统场景默认的模式初始值，在云整合端设定每个场景的红光、绿光和蓝光三个色彩亮度的期望区间值｛P
min
，P
max
｝以及变量k；P
min
为该场景下，红光、绿光或蓝光的期望区间值的最小亮度值；P
max
为该场景下，红光、绿光或蓝光的期望区间值的最大亮度值；变量k为统每次更新PWM值时的固定增量和减量的PWM调光百分比的初始值；步骤S2，环境光感测装置，定期轮询一次，检测环境光中红光、绿光和蓝光的平均亮度B
t
；步骤S3，云整合，根据环境光感测装置上传的环境光中红光、绿光和蓝光的平均亮度B
t
，基于场景，推导和执行照明亮度的PWM值，经MQTT broker发布到电源分配器的Raspberry Pi 3电路板，Raspberry Pi 3电路板调整家用照明设备的实际...

【专利技术属性】
技术研发人员：董伟杰，郭启麟，
申请(专利权)人：杭州雅观科技有限公司，
类型：发明
国别省市：