本發明涉及一種控制系統及方法，特別是一種只能照明控制系統及方法。

背景技術：

隨著時代的發展，城市現代化建設步伐不斷加快，對城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越來越突出，節電節能、綠色照明的要求越來越迫切，越來越高。現在再采用那些傳統的手控、鐘控城市照明系統的方法已不能滿足要求。如何充分利用高科技手段解決上述矛盾也就成為當前照明控制領域一個新的和緊要的問題。

城市路燈照明是人們日常生活中必不可少的公共設施。路燈照明耗電量約占總耗電量的15％，全國各地無不面對電力緊張帶來的各種問題。面對供電緊張形勢，路燈巡查對于市政部門來講是一項需要耗費大量人力的工作，各種臨時應急節電措施被廣泛采用：夜晚間隔關燈、調整路燈開關的時間、在用電緊張的日子里關閉景觀照明、號召居民在用電高峰時關閉空調、公共設施和寫字樓等空調溫度調高一度等等，當用電高峰過后，這些措施可能就被束之高閣，明年的用電高峰來臨，一切又會重新開始。這樣的節電措施，在緩解用電緊張的同時，卻帶來資源的浪費和對人們日常生活的負面影響。緩解用電緊張的最佳和有效的辦法是對用電實施智能化管理，減少浪費，使我們的每一度電都能物盡其用！

技術實現要素：

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種智能照明控制系統及方法。

本發明提供了一種智能照明控制系統，包括主站、一級終端和二級終端；

所述二級終端用于直接控制照明裝置并對一級終端所發送下來的指令進行處理并將照明裝置的電參數和狀態進行采集記錄并上傳至一級終端；

所述一級終端用于將接收到的二級終端上傳的數據整理后發送至主站，并采集自身電參數和光強信號經處理后也發送至主站，同時用于將所述主站發出的指令下發至二級終端；

所述主站用于發出控制指令以及接受一級終端上傳的數據，以及顯示所述一級終端、二級終端和被控制的照明裝置的狀態。

優選地，所述二級終端設有第一電源模塊、第一前端采集模塊、第一電參數檢測模塊、第一調光模塊、第一控制模塊、第一通訊模塊和第一保險模塊，所述第一電源模塊用于給二級終端供電，所述第一前端采集模塊用于采集被控制照明裝置所在電路的電信號，所述第一電參數檢測模塊設有計量芯片，所述第一電參數檢測模塊用于接收第一前端采集模塊傳輸來的電信號，并將該電信號送到計量芯片的輸入端口，所述計量芯片對該電信號進行處理后輸出于寄存器中，并通過通訊接口實現與第一控制模塊的通訊，所述第一調光模塊用于接收第一控制模塊發出的指令并控制照明裝置的輸出光強，所述第一通訊模塊電連接第一控制模塊，并用于和外部進行通訊，所述第一保險模塊設有熔斷器。

優選地，所述第一電源模塊設有電源轉換電路、穩壓保護電路和電源隔離電路，所述電源轉換電路設有用于整流和變壓的IN4007芯片，所述穩壓保護電路設有用于穩壓保護的viper22a芯片，所述電源隔離電路設有EL817電源隔離芯片。

優選地，所述第一前端采集模塊設有電流互感器、電阻、電壓互感器和繼電器，所述電流互感器和電阻串聯后分別連接照明裝置和電壓互感器的一端，所述電壓互感器的兩個端點分別連接電源模塊，另兩個端點連接至第一電參數檢測模塊，所述繼電器電連接第一控制模塊，還連接至電壓互感器的連接有串聯后的電流互感器和電阻的一端。

優選地，所述第一電參數檢測模塊設有ATT7053AU芯片；所述第一調光模塊設有MC33063芯片和LM2904芯片，用于改變輸出電壓值，從而控制照明裝置的光強；所述第一控制模塊設有單片機；所述第一通訊模塊設有Zigbee天線。

優選地，所述一級終端設有第二電源模塊、第二前端采集模塊、第二電參數檢測模塊、第二通訊模塊、第二光傳感控制模塊和第二控制模塊，所述第二電源模塊用于給一級終端供電，所述第二前端采集模塊用于采集總線上的電信號，所述第二電參數檢測模塊設有計量芯片，所述第二電參數檢測模塊用于接收第二前端采集模塊傳輸來的電信號，并將該電信號送到計量芯片的輸入端口，所述計量芯片對該電信號進行處理后輸出于寄存器中，并通過通訊接口實現與第二控制模塊的通訊，所述第二通訊模塊電連接第二控制模塊并用于和外部進行通訊，所述第二光傳感控制模塊設有光敏傳感器，用于將光強轉換為電參數。

優選地，所述第二電參數檢測模塊設有ATT7022E芯片，所述第二通訊模塊設有Zigbee天線和GPRS天線，所述第二控制模塊設有單片機。

優選地，所述第二前端采集模塊設有電流互感器、電壓互感器和繼電器，位于所述第二電源模塊的每一路輸入總線上均連接有一組電流互感器、電壓互感器和繼電器。

本發明還提供了一種智能照明控制系統的控制方法，包括以下步驟，

S1，所述二級終端接收一級終端發出的控制信號，并將該信號處理后轉化為對照明裝置的控制指令，同時反饋自身數據至一級終端；

S2，所述一級終端接收主站發出的控制信號，并將該信號處置后發出二級控制信號至二級終端，同時接收二級終端反饋的數據和采集自身數據，將上述數據處理后發送至主站；

S3，所述主站對一級終端發出控制信號，并接收一級終端反饋的數據處理后用顯示裝置顯示出來。

優選地，所述步驟S3還包括以下步驟，S31，所述主站接收一級終端反饋的數據后，將上述數據拆分成電參數變量和環境參數變量；

S32，將上述電參數變量與主站內的閥值數據進行對比，如超出閥值數據，則啟動故障指示，如未超出閥值數據則正常工作；

S33，將上述環境參數變量與主站的基準數據進行比較，用于發出調光指令。

綜上所述，本發明具有以下優點：

本發明智能照明控制系統，可以對城市的路燈實施統一啟閉或者單獨控制，實現分時段調光減少不必要的浪費，并且對夜間照明系統和路燈的實時監控和管理，確保高效穩定，全天候運行，控制不必要的“全夜燈照明”，有效節約電能消耗。本發明的控制方法可以極大地提高通信效率，同時能有效地進行數據辨識，提高數據處理的準確性。

附圖說明

圖1為本發明實施例控制系統的結構框圖；

圖2為本發明實施例二級終端的結構框圖；

圖3為本發明實施例一級終端的結構框圖。

具體實施方式

下面結合實施方式及附圖對本發明作進一步詳細、完整地說明。

如圖1-3所示，一種智能照明控制系統，包括主站、一級終端和二級終端。所述二級終端用于直接控制路燈的開關、亮度調節、對一級終端所發送下來的指令進行處理并將路燈電參數和路燈狀態進行采集記錄并上傳至一級終端，所述一級終端是二級終端和主站之間溝通的一個橋梁，既可以將接收到二級終端的數據進行整理上傳至主站，又可以將主站的指令下發至二級終端，所述主站提供簡潔化和傻瓜式的操作界面，可以清楚的看到資產信息、節能信息、能耗分析、一級終端的信息及智能控制器所控制路燈的信息。

二級終端是一個單燈控制器，它包括第一電源模塊、第一電參數檢測模塊、第一調光模塊、第一控制模塊、第一通訊模塊、第一保險模塊所構成。所述第一電源模塊采用變壓整流穩壓電源，所述第一電源模塊由IN4007組成的整流橋、變壓器、電解電容、viper22a穩壓保護芯片和EL817電源隔離模塊組成。具有自動熱關斷、過溫保護，過流和過壓保護自動重啟功能。第一電參數監測模塊由單項多功能計量芯片ATT7053A及外圍輔助電路組成，通過前端的電能采集電路(電流互感器、電壓互感器)和信號調理電路，把采集的電信號送到電能計量芯片的輸入端口，電能計量芯片內部集成了模數轉換模塊、數字處理模塊，并把采集的電流、電壓、有功功率、無功功率等儲存參數輸出寄存器中，通過通訊接口實現與處理器的信息交流。第一調光模塊主要由MC33063和LM2904運算放大器構成，通過波寬控制調光(Pulse Width Modulation，簡稱PWM)將電源方波數位化，并控制方波的占空比，改變輸出電壓值，從而達到控制路燈調光(1％—100％)。第一控制模塊采用STC系列單片機；第一通訊模塊采用自帶Zigbee的天線和單片機進行通訊；第一保險模塊采用繼電器和5A/250V保險絲組成，能夠快速切斷供電，有偶然或突發情況可以很好的保護路燈或行人，另外在設計上增加了各種防范措施和糾錯措施，具有良好的電磁兼容性和異常情況下的后備處理能力，防護安全級別達到了IP67，確保設備能經受高低溫、電磁干擾、沖擊耐壓、靜電輻射、振動、強降雨等惡劣環境的考驗，確保開關燈正常操作。

所述的一級終端包含第二電源模塊、第二電參數檢測模塊、第二通訊模塊、第二光傳感控制模塊、第二控制模塊。第二電源模塊采用變壓整流穩壓電源，提供5V和12V兩路穩壓輸出，能適應交直流無極性輸入，極寬的輸入范圍(AC85V～500V或DC100V～700V)；完善的輸入過壓、短路保護功能；高隔離，輸入輸出的隔離電壓達4KV AC；抗干擾能力強，良好的電磁兼容特性。

所述第二電參數檢測模塊由高精度計量芯片ATT7022E和輔助外圍電路組成，能夠測量各相以及合相的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量及無功能量，同時還能測量各相電流、電壓有效值、功率因數、相角、頻率等參數。每條總線上都有電壓互感器和電流互感器，這樣可以實時檢測總線上的電參數變化。

第二通訊模塊由Zigbee+GPRS無線技術模塊組成，Zigbee具有功耗低、成本低、傳輸數據完全免費、自由組網等優點的雙向無通訊技術，但是缺點是數據率低，單跳傳輸距離近(可視距離300米)而GPRS無線技術數據率高，傳輸距離很遠(有GPRS網絡的地方就可以控制)，這兩種無線技術的組合可以彌補互相的缺點成為優點，從而進行高效的數據傳輸。

第二光傳感控制模塊由高精度光敏傳感器和輔助電路構成，主要是將光的強弱轉換為電阻的大小；第二控制模塊由STM32系列單片機，主站發送命令給GPRS模塊，GPRS將接收的數據下發給Zigbee模塊來控制單燈控制器，亦或是接收Zigbee模塊發送上來的數據上傳至GPRS模塊，在由GPRS模塊上傳給主站；接收第二檢測模塊的總線電參數數據和單燈控制器的電參數數據并發送給GPRS模塊，在由GPRS模塊上傳至總站；判斷光敏傳感器接收的信號，如果環境變暗或者變亮到一個臨界值，單片機可以判斷路燈是否需要開燈或關燈并自動發出信號給Zigbee來控制路燈。

主站即是云服務管理平臺，主站可以控制一級終端和二級終端的功能，還可以查看一級終端二級終端上傳的數據。另外云服務管理平臺還具有移動端APP管理，可以實時控制。

本發明還提供了一種智能照明控制系統的控制方法，包括以下步驟，

S1，所述二級終端接收一級終端發出的控制信號，并將該信號處理后轉化為對照明裝置的控制指令，同時反饋自身數據至一級終端；

S2，所述一級終端接收主站發出的控制信號，并將該信號處置后發出二級控制信號至二級終端，同時接收二級終端反饋的數據和采集自身數據，將上述數據處理后發送至主站；

S3，所述主站對一級終端發出控制信號，并接收一級終端反饋的數據處理后用顯示裝置顯示出來。

優選地，所述步驟S3還包括以下步驟，S31，所述主站接收一級終端反饋的數據后，將上述數據拆分成電參數變量和環境參數變量；

S32，將上述電參數變量與主站內的閥值數據進行對比，如超出閥值數據，則啟動故障指示，如未超出閥值數據則正常工作；

S33，將上述環境參數變量與主站的基準數據進行比較，用于發出調光指令。

本發明的系統在使用時，先在云服務管理平臺添加項目、網關和燈控節點，然后可以在策略管理中設置策略，策略可以設置網關的開關燈時間、開燈默認亮度、策略類型、執行周期、有效期等；之后在網關管理中添加該策略，網關就可以執行策略控制單燈控制器，單燈控制器中的通訊模塊收到指令后發送給第一控制模塊，第一控制模塊在判斷接收到的指令是否正確。在把指令發送給繼電器、第一調光模塊、第一電參數檢測模塊；同時第一電參數檢測模塊把路燈的工作情況上傳至單片機，單片機上傳至通訊模塊，通訊模塊在上傳網關；網關把第二電參數檢測模塊檢測到的數據和第一電參數檢測模塊的數據進行上傳主站進行對比，一旦數據有異常，主站中的告警管理便會進行告警，等待維修員進行排除故障。另外在智能網關中的第二光傳感控制模塊也可以控制單燈控制器的開關燈動作，只要環境變暗到一個臨界值，第二控制模塊就會接收到光傳感控制模塊的信號，并發送給Zigbee群開啟命令來開啟路燈；相反，如果環境變亮到一個臨界值，就會發送給Zigbee群關閉命令來關閉路燈。另外這種通過環境感應控制路燈功能的優先級可以在云服務管理平臺中設置。

本發明采用主站時控(光控)的方式執行開關燈操作。預先給智能網關設定好每天的開關燈時間，在陰雨天氣，光照度低，系統提前開燈，晴朗天氣光照度高，提前關燈，方便市民出行，改善社會治安和交通安全都具有非常積極的意義；當出現特殊情況或有重大活動時，也可通過計算機人工干預，隨時進行手動開關燈操作。

本發明系統的主站和現場智能網關均具有智能化運行和檢測的功能。當系統主站發現某一現場終端出現故障時，會將故障信息及時通知值班人員，以便及時處理；當集中器停機或通信出現故障以致開關燈命令無法下達時，現場智網關能會啟動光控策略，對路燈進行開關燈操作。并向主站發送通訊告警故障。

本發明采用物聯網Zigbee通訊技術作為節點組網技術，可以做到節點的自動組網，不僅做到網絡的自動延伸和快速實施，而且可以任意組合路燈進行控制。而傳統控制系統采用回路控制，只能做到預先設定的路燈進行開關控制。

本發明增加了移動端控制能力，通過移動設備(手機，PAD)可以精確的定位到每個路燈，并直接通過移動設備控制路燈，進行路燈維修，和新建路燈節點。這極大的提高了施工速度和維護效率。

同時本發明的控制系統相比于現有技術，本智能照明控制系統不僅保證命令，數據上報的即時性，同時為系統診斷提供了技術基礎。傳統照明控制雖然可以做到開關燈的控制，但是無法及時確認是否正確到達燈控節點，只能通過人工巡查來確認路燈是否亮滅。而智能照明控制系統可以通過單燈控制器中第一檢測模塊所上傳的電參數數據進行查看路燈工作情況。

智能照明控制系統的策略可多樣化和優先級的設置，比如設置時間策略優先，光控策略延后，則路燈會先執行時間策略，后執行光控策略，另外還具有分時間段調光的功能，這樣設置的意義是比如智能網關的GPRS信號接收不到的情況下，智能網關仍然可以通過光控來控制路燈開關，這樣的設置更具有人性化并且更加保險的控制路燈，避免了白天亮燈和晚上不亮燈的情況發生。而傳統控制路燈的方式只有固定的開燈關燈，不具有調光和光控等功能。

智能照明控制系統包括云端計算能力，為智能照明發明了能耗分析模塊，利用單燈控制器的ZigBee通訊模塊和第一電參數采集模塊把采集的電信號送到電能計量芯片的輸入端口，電能計量芯片內部通常集成了模數轉換模塊、數字處理模塊，并把采集的電流、電壓、有功功率、無功功率等儲存參數輸出寄存器中，通過通訊接口實現云端數據分析計算能力。LED燈壽命預測計算模型，滿足工業4.0時代系統預警、預測的目標。其它照明控制系統并無云端數據分析、計算能力。此外智能照明控制系統利用百度開放云BAE系統，將數據采集首先存放到關系型數據庫RDS中，同時定時將數據庫日志文件存放到百度BOS大文件中，這樣最后利用百度集群計算BMR技術利用LED燈壽命計算模型和能耗分析模型，對一個月，半年，一年內收集的多達幾億條的數據根據需求請求集群計算，并在短時間內將結果計算出來供系統預警，預測使用。

智能照明控制系統具有分時段調光和故障告警功能，分時段調光功能比夜間全亮燈節省電能30％—50％，另外可以在主站查看路燈工作狀態，減少了不必要的夜間全亮燈和后期人員現場巡邏查看路燈工作狀態，這樣大大節省了電力資源和人力資源，對節能環保也具有重大意義。

同時本發明上述實施例僅為說明本發明技術方案之用，僅為本發明技術方案的列舉，并不用于限制本發明的技術方案及其保護范圍。采用等同技術手段、等同設備等對本發明權利要求書及說明書所公開的技術方案的改進應當認為是沒有超出本發明權利要求書及說明書所公開的范圍。