技术领域
[0001] 本
发明涉及照明技术领域，特别是涉及一种照明控制系统及方法。
背景技术
[0002] 随着节能环保的要求越来越高，对于照明系统的精确控制的要求也随之日益增加。就电器设备来说，智能化控制也将逐渐成为市场主流。
[0003] 资料表明，目前国内有多个城市已经将光敏控制应用于道路照明。例如成都市，中心城区11万
路灯已经采取了光敏控制，27个自然光采集点分布于城市的各个方位，用于采集光线数据，从而为灯光开闭时机提供数据支持。虽然中心城区的主要干道已经采取了较为智能的光敏控制，但是仍有不少支路、院落、公园、绿道、游园等依旧采用时间控制甚至手动控制，而传统的手动控制和时间控制则不可避免地会造成一定的资源浪费。同时，现有的公共照明系统基本上照度都不可调，也就是说不管街面上人、车流量的大小，整套系统将会以恒定功率、恒定
亮度工作，当人车流量大的时候恒定的照度确实能够为街面、道路或是院落提供一个稳定的照明，但当进入深夜几乎没有行人机动车时，原本的照度将会造成一定的
能源浪费。
发明内容
[0004] 基于此，有必要提供一种高效稳定、节约能源的适时照明控制系统及方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0006] 一种照明控制系统，包括：总控
制模块、环境光监测模块、时间模块和第一照明模块；
[0007] 所述总
控制模块分别与所述环境光监测模块、所述时间模块和所述第一照明模块连接；所述环境光监测模块用于收集待测照明城市的环境光线数据，并将所述环境光线数据发送至所述总控制模块；所述时间模块用于实时获取待测照明城市的时间信息，并将所述时间信息发送至所述总控制模块；所述总控制模块用于依据所述时间数信息以及获取到的待测照明城市的天气信息，控制所述环境光监测模块的采集
频率，并依据所述环境光线数据控制所述第一照明模块的开启和关闭，以实现适时照明。
[0008] 可选的，所述系统还包括障碍物感应模块和第二照明模块；
[0009] 所述障碍物感应模块铺设在待照明区域的路段上，与所述总控制模块连接，用于感应待照明区域的路段上是否有障碍物，并发送感应
信号至所述总控制模块；所述第二照明模块与所述总控制模块连接；所述总控制模块还用于依据所述感应信号控制所述第二照明模块的开启和关闭。
[0010] 可选的，所述系统还包括模式切换
开关和照度调节开关；
[0011] 所述模式切换开关和所述照度调节开关均与所述总控制模块连接；所述模式切换开关用于向所述总控制模块发送模式切换信号；所述模式切换信号包括手动
控制信号和自动控制信号；所述手动控制信号为
基础亮度模式或高亮度模式；所述照度调节开关用于向所述总控制模块发送照度调节信号；所述总控制模块还用于依据所述手动控制信号和所述照度调节信号，控制所述第一照明模块以及所述第二照明模块的照度。
[0012] 可选的，所述系统还包括系统总开关；
[0013] 所述系统总开关与所述总控制模块连接，用于控制所述环境光监测模块、所述时间模块和所述障碍物感应模块的开断。
[0014] 可选的，所述环境光监测模块包括多个光线
传感器；各所述光线传感器均与所述总控制模块连接。
[0015] 可选的，所述障碍物感应模块为红外传感器；所述红外传感器与所述总控制模块连接。
[0016] 可选的，所述障碍物感应模块为光线传感器；所述光线传感器与所述总控制模块连接。
[0017] 可选的，所述第一照明模块为
高压钠灯或发光
二极管；所述第二照明模块为高压钠灯或
发光二极管。
[0018] 本发明还提供了一种照明控制方法，所述方法包括：
[0019] 获取待测照明城市的环境光线数据、时间信息和天气信息；所述环境光线数据是环境光监测模块以第一预设频率采集得到的；
[0020] 依据所述时间信息和所述天气信息，判断当前时刻待测照明城市所处的环境状态；所述环境状态包括天气状态和时间状态；所述天气状态为晴朗或天气欠佳；所述时间状态为白天、夜晚、傍晚时间段或黎明时间段；全天是由白天、傍晚时间段、夜晚和黎明时间段构成的；
[0021] 在当前时刻待测照明城市所处的环境为处于傍晚时间段时，控制所述环境光监测模块以第二预设频率采集环境光线数据；并将以所述第二预设频率采集得到的环境光线数据与光线
阈值进行比较，当所述环境光线数据小于或等于所述光线阈值时，控制所述第一照明模块开启，同时控制所述环境光监测模块以所述第一预设频率采集环境光线数据，直至傍晚时间段和夜晚结束；所述第二预设频率大于所述第一预设频率；所述傍晚时间段是依据所述时间信息和所述天气信息确定的；
[0022] 在当前时刻待测照明城市所处的环境为夜晚时，保持所述第一照明模块开启，且所述环境光监测模块以所述第一预设频率采集环境光线数据的状态；
[0023] 在当前时刻待测照明城市所处的环境为处于黎明时间段时，控制所述环境光监测模块以第二预设频率采集环境光线数据；并将以所述第二预设频率采集得到的环境光线数据与所述光线阈值进行比较，当所述环境光线数据大于所述光线阈值时，控制所述第一照明模块关闭，同时控制所述环境光监测模块以所述第一预设频率采集环境光线数据，直至黎明时间段结束；所述黎明时间段是依据所述时间信息和所述天气信息确定的；
[0024] 在当前时刻待测照明城市所处的环境为天气晴朗且处于白天时，保持所述第一照明模块关闭，且所述环境光监测模块以所述第一预设频率采集环境光线数据的状态；
[0025] 在当前时刻待测照明城市所处的环境为天气欠佳且处于白天时，控制所述环境光监测模块以第二预设频率采集环境光线数据；并将以所述第二预设频率采集得到的环境光线数据与所述光线阈值进行比较，当所述环境光线数据在预设时间段内均小于或等于所述光线阈值时，控制所述第一照明模块开启，同时控制所述环境光监测模块以所述第一预设频率采集环境光线数据，直至白天、傍晚时间段和夜晚结束。
[0026] 可选的，所述方法还包括：
[0027] 当所述第一照明模块处于开启状态时，获取感应信号，且当所述感应信号表示待照明区域的路段上存在障碍物时，控制所述第二照明模块开启。
[0028] 与
现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0029] 本发明提出了一种照明控制系统及方法。所述系统中总控制模块分别与环境光监测模块、时间模块、第一照明模块和第二照明模块连接；环境光监测模块用于收集待测照明城市的环境光线数据，并将环境光线数据发送至总控制模块；时间模块用于实时获取待测照明城市的时间信息，并将时间信息发送至总控制模块；总控制模块用于依据时间数信息以及获取到的待测照明城市的天气信息，控制环境光监测模块的采集频率，并依据环境光线数据控制第一照明模块的开启和关闭，以实现适时照明。本发明能够实现适时照明控制，高效稳定，节约能源。
附图说明
[0030] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031] 图1为本发明实施例一种照明控制系统的结构示意图。
具体实施方式
[0032] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0034] 图1为本发明实施例一种照明控制系统的结构示意图。
[0035] 参见图1，实施例的照明控制系统，包括：总控制模块1、环境光监测模块2、时间模块3、第一照明模块4、障碍物感应模块5和第二照明模块6；所述总控制模块1分别与所述环境光监测模块2、所述时间模块3、所述第一照明模块4、所述障碍物感应模块5和所述第二照明模块6连接；所述障碍物感应模块5铺设在待照明区域的路段上。
[0036] 所述环境光监测模块2用于收集待测照明城市的环境光线数据，并将所述环境光线数据发送至所述总控制模块1。所述环境光监测模块2包括多个光线传感器，各所述光线传感器均与所述总控制模块1连接。所述环境光监测模块2分布于城市的各个方位，用以读取更精准的光线数据，避免系统误开启。所述环境光监测模块2会周期性收集光线数据，并将其传输至总控制模块1，由总控制模块1判断是否开启照明模块。同时，所述环境光监测模块2还会根据环境光线数据计算出合理的照明开启阈值并将其传回所述总控制模块1。
[0037] 所述时间模块3用于实时获取待测照明城市的时间信息，并将所述时间信息发送至所述总控制模块1；所述时间模块3获取时间信息的方式是通过向现有公开的
门户
网站扒取待测照明城市的的时间后并向所述总控制模块1传送时间数据，同时所述时间模块3也可以用于手动设定照明系统的开启关闭时间。
[0038] 所述总控制模块1为系统的逻辑处理模块，其它模块的数据都将汇集到总控制模块1进行处理，并且所述总控制模块1从现有公开的门户网站扒取待测照明城市的天气信息用以更准的控制操作；所述总控制模块1用于依据所述时间数信息以及获取到的待测照明城市的天气信息，控制所述环境光监测模块2的采集频率，并依据所述环境光线数据控制所述第一照明模块4的开启和关闭，以实现适时照明。
[0039] 所述障碍物感应模块5用于感应待照明区域的路段上是否有障碍物，并发送感应信号至所述总控制模块1；所述第二照明模块6与所述总控制模块1连接，用于辅助照明；所述总控制模块1还用于依据所述感应信号控制所述第二照明模块6的开启和关闭。本实施例中，所述障碍物感应模块5为红外传感器。所述障碍物感应模块5是在第一照明模块4开启后，用于监测照明区域内是否有车辆或行人，当车辆或行人运动至所述障碍物感应模块5的正上方阻断了由第一照明模块4发出的灯光后，即判定为该区域内有车辆或行人，并将该判定信号传送至总控制模块1，由总控制模块1判定是否需要启动第一照明模块4。作为一种可选的实施方式，所述障碍物感应模块5为光线传感器，但是采用光线传感器作为障碍物感应模块5，相比于红外传感器，精确度较差。
[0040] 本实施例中，所述系统还包括模式切换开关7和照度调节开关8；所述模式切换开关7和所述照度调节开关8均直接与所述总控制模块1连接；所述模式切换开关7用来当整个系统开启后，供用户选择手/自动控制模式，手/自动控制模式的判定方式为总控制模块1读取该开关的状态，低电平状态为自动控制模式(自动控制信号)，高电平状态为手动控制模式(手动控制信号)，所述手动控制信号为基础亮度模式或高亮度模式；所述照度调节开关8用于在手动控制模式下通过所述总控制模块1调节灯组(第一照明模块4、第二照明模块6)照度，照度模式的判定方式为总控制模块1读取该开关的状态，低电平状态为高照度模式，高电平状态为低照度模式。
[0041] 本实施例中，所述第一照明模块4为基础照明模块，所述第一照明模块4是提供满足中国内地照度规范的最低亮度灯组。所述第二照明模块6为辅助照明模块，所述第二照明模块6是在基础照明灯组开启时提供额外照度的灯组。
[0042] 本实施例中，所述系统还包括系统总开关9；所述系统总开关9与所述总控制模块1连接，用于控制所述环境光监测模块2、所述时间模块3和所述障碍物感应模块5的开断。当系统接入电源后总控制模块1已经启动，其它模块均处于关闭状态。只有当系统总开关9的开启信号传送至总控制模块1后，其它模块才开始运行或者待机。
[0043] 作为一种可选的实施方式，所述第一照明模块4为高压钠灯或发光二极管；所述第二照明模块6为高压钠灯或发光二极管。
[0044] 下面对上述实施例的照明控制系统的工作过程进行描述。
[0045] 所述照明控制系统在系统总开关开启后，会提供两种工作模式以供用户选择，分别为全自动控制模式和手动控制模式。首先阐述系统全自动工作模式。当系统模式切换开关选择为自动模式时，本实施例的照明控制系统内的时间控制模块、环境光检测模块会被同时启动，照度调节开关将被禁用。具体的，首先，时间模块会侦测系统所在城市的时间，并将该时间数据传送至总控制模块；同时环境光检测模块将进行系统所在城市的环境光线数据收集，并计算出合理的照明模块开关的阈值，再将这些数据传送至总控制模块。总控制模块将会把来自于时间模块和环境光检测模块的数据进行汇总分析，然后进行判定是否需要开启基础照明模块(第一照明模块)。总控制模块的判定优先级为光线数据优先，时间数据为辅助。
[0046] 例如，假设天气较好，那么时间接近傍晚时，环境光监测模块的监测频率加快并收集目前的光线数据，并且将数据传输至总控制模块，由总控制模块将收集来的光线数据进行取平均数或者取大数操作，并将这些数据与开关阈值进行比对，数据达到设定的阈值后，总控制模块将照明开启
信号传输到基础照明模块，同时环境光监测模块的光线监测频率大幅降低，当基础照明模块接收到开启信号后，基础照明灯组点亮，并持续为城市提供符合照明规范的最低照度照明直至第二天早晨，在此情况下，系统处于最大限度节能的状态。当基础照明模块(第一照明模块)处于开启时，障碍物感应模块进入工作，辅助照明模块(第二照明模块)进入待命状态。当障碍物感应模块通过传感器探测到区域内有障碍物，即有行人或车辆时，障碍物感应模块会将感应信号传输至总控制模块，总控制模块处理完该信号后会将开启辅助照明的信号发送至辅助照明系统，届时辅助照明灯组将会开启，为行人和车辆提供更好的视觉环境，保障交通安全、提高交通运输效率。当车辆和行人通过后，辅助照明灯组(第二照明模块)关闭，系统只保留基础照明灯组，从而达到能源节省的目的，并且当车辆或行人通过照明区域后，第二照明模块并不会立即关闭，第二照明模块的关闭将被设定一段延迟时间用以降低照度突然变化对行人和车辆造成视觉上的不适从而发生危险。
[0047] 清晨，黎明时分，环境光监测模块的监测频率再次加快并收集目前的光线数据并且将数据传输至总控制模块，由总控制模块将收集来的光线数据再次进行取平均数或者取大数操作，并将这些数据与开关阈值进行比对，数据达到设定的阈值后，总控制模块将照明关闭信号传输到基础和辅助照明模块，同时环境光监测模块的光线监测频率大幅降低，当基础和辅助照明模块接收到关闭信号后，所有灯组关闭。
[0048] 待到所有灯组关闭后，环境光监测模块将会进行周期性监测，并将监测数据回传至总控制模块。进行此操作的目的是为了应对突发的天色变暗情况，例如
日食，阴雨天等等。
[0049] 在天气不好的情况下，例如阴、雨天的白天，系统将会弱化时间模块的作用，即仅仅用于时间读取，但该时间数据并不能对照明系统的开关起到决定性的作用。灯组开启的判定方式改为单方面以环境光监测模块的数据决定。具体的流程为加快环境光监测模块的监测频率，并加大照明模块开启的延迟。这样的做的目的是降低照明系统遭遇阴、雨天环境光线间歇性短暂变暗造成的系统频繁开关的几率。当天色持续阴暗，造成城市视觉环境变差时，即为持续时间内总控制模块将环境光监测模块传回的环境光线数据进行取大数或平均数操作，当处理后的数据值接近晴好天气傍晚时分的阈值时，总控制模块将会发送灯组开启信号至基础照明模块，当基础照明模块收到信号后，基础照明灯组将会开启并持续为城市提供符合照明规范的最低照度照明。并且时间模块对傍晚的时间判定将会提前，当时间模块将进入傍晚的信号传输至总控制模块后，总控制模块将向障碍物感应模块发送开启信号，障碍物感应模块开始运行，复制照明系统进入待命状态。之后的灯组控制流程将与晴好天气下的夜晚灯光控制流程相仿。
[0050] 自动情况下照明系统启动条件如表1所示：
[0051] 表1
[0052]时间模块数据 环境光检测模块数据 启动状态
夜晚 小于设定数据 基础照明模块立即开启
白天 大于设定数据 基础照明模块立即关闭
白天 小于设定数据 基础照明模块延时开启
[0053] 表1中的设定数据为经测试后的环境光临界值。照明模块延时开启的情况为白天阴雨天
气候。延时时间可调，在此设定延迟开启时间是为避免极短时间内天色阴暗导致系统不必要开启。若天色阴暗至一定的时长，则基础照明模块开启。
[0054] 本实施例中的第一照明模块开启后将会为环境提供符合当前国内最低照度要求的基本照明，而第一照明模块对基础照明的补充和加强。
[0055] 在整套系统运行的过程中，环境光检测模块将会持续对光感数据进行周期性检测，总控制模块将会根据检测数据进行周期性修正系统开启的环境光临界值，以及时间模块内的时控开关数据。
[0056] 本实施例中的手动控制模式主要用于紧急情况下的照明控制，例如自动模式因故障失效或者需要灯光强制开启时。当用户需要启用手动控制时，只需将模式开关切换为手动即可，届时总控制模块将会收到来自模式切换开关发送回来的信号。然后总控制模块将会停止接收来自时间模块、环境光检测模块和障碍物感应模块的信号，即为这些模块将会被全部禁用。本实施例中的手动控制模式将会提供两种照度模式供用户进行手动选择。第一种为基础模式，基础模式与自动模式下的基础照明所提供的照度相同。第二种为高亮度模式，此模式下基础模式灯光保持开启，并且所有的辅助照明灯组将会被强制开启。此时辅助照明将不会再分区域点亮，而是全部点亮。在此亮度模式下，城市街道和院落将会得到最大限度的照明支持。使用者只需要使用拨动照度调节开关，然后开关会将高/低电平信号传送至总控制模块，然后总控制模块会根据接收到的信号来对照明模块发送相应的照明开启模式，其中
高电平信号为基础模式，低电平信号为高亮度模式。
[0057] 本实施例的照明控制系统，在实际应用中，
光源选择宜采用高压钠灯或发光二级管；
灯具防护等级不宜低于IP65；灯具的悬挑长度不宜超过安装高度的1/4，灯具仰
角不宜超过15°；灯具最大光强瞄准方向和垂线夹角不宜超过65°；城市道路照明
电力负荷不低于三级；道路照明宜采用路灯专用
变压器通过
地下电缆供电，并具有
短路保护和过负荷保护；接地宜采用TT系统或TN-S系统；对于照明控制，根据所在地区的地理
位置和季节变化合理确定道路照明的开关灯时间，宜采用根据天空亮度变化进行修正的光控与时控相结合的控制方式；照明集中控制系统、远动终端应具有在通信中断的情况下自动开关路灯的控制功能和手动应急控制功能；道路照明开灯和关灯时天然光照度
水平：快速路和主干路宜为
30lx，次干路和指路宜为20lx，节能调整后，快速路、主干路、次干路不得低于10lx，支路不低于8lx。
[0058] 在采用实用模型对本实施例的照明控制系统进行实验验证时，通过[0059] Arduino UNO控制板作为总控制模块和时间控制模块。出于节约成本和简化结构考虑，环境光检测模块和障碍物感应模块均是由光敏
电阻搭配100欧姆电阻进行制作的光敏传感器。环境光监测模块所使用的两颗光线传感器分布与模型的两个角落，从而最大程度减少距离所造成的数值误差。障碍物感应模块分布于市政道路和
桥梁模型的中部，共由4个光线传感器组成。障碍物感应模块的工作原理是利用模型小车行驶在其上面时将光线隔绝来进行探测是否存在行人或车辆。第一照明模块和第二照明模块则分别使用两颗3mm LED发光二极管进行制作，在连线上两颗二极管供用一根负极线，正极各为单独控制线，从而达到在不同需求下进行点亮并节省简化线路的目的。
[0060] 本实施例的照明控制系统能够实现适时照明控制，高效稳定，节约能源；并且还提供了手动控制模式，当自动控制模式因故障失效或失控时可人为使用手动控制介入进行紧急处理，减少因故障而造成的不便和损失。
[0061] 本发明还提供了一种照明控制方法，所述方法包括：
[0062] 步骤S1：获取待测照明城市的环境光线数据、时间信息和天气信息；所述环境光线数据是环境光监测模块以第一预设频率采集得到的。
[0063] 步骤S2：依据所述时间信息和所述天气信息，判断当前时刻待测照明城市所处的环境状态；所述环境状态包括天气状态和时间状态；所述天气状态为晴朗或天气欠佳(除晴朗以外的天气，例如阴天、雨天等)；所述时间状态为白天、夜晚、傍晚时间段或黎明时间段；全天是由白天、傍晚时间段、夜晚和黎明时间段构成的。
[0064] 步骤S3：在当前时刻待测照明城市所处的环境为处于傍晚时间段时，控制所述环境光监测模块以第二预设频率采集环境光线数据；并将以所述第二预设频率采集得到的环境光线数据与光线阈值进行比较，当所述环境光线数据小于或等于所述光线阈值时，控制所述第一照明模块开启，同时控制所述环境光监测模块以所述第一预设频率采集环境光线数据，直至傍晚时间段和夜晚结束；所述第二预设频率大于所述第一预设频率；所述傍晚时间段是依据所述时间信息和所述天气信息确定的。
[0065] 步骤S4：在当前时刻待测照明城市所处的环境为夜晚时，保持所述第一照明模块开启，且所述环境光监测模块以所述第一预设频率采集环境光线数据的状态。
[0066] 步骤S5：在当前时刻待测照明城市所处的环境为处于黎明时间段时，控制所述环境光监测模块以第二预设频率采集环境光线数据；并将以所述第二预设频率采集得到的环境光线数据与所述光线阈值进行比较，当所述环境光线数据大于所述光线阈值时，控制所述第一照明模块关闭，同时控制所述环境光监测模块以所述第一预设频率采集环境光线数据，直至黎明时间段结束；所述黎明时间段是依据所述时间信息和所述天气信息确定的。
[0067] 步骤S6：在当前时刻待测照明城市所处的环境为天气晴朗且处于白天时，保持所述第一照明模块关闭，且所述环境光监测模块以所述第一预设频率采集环境光线数据的状态。
[0068] 步骤S7：在当前时刻待测照明城市所处的环境为天气欠佳且处于白天时，控制所述环境光监测模块以第二预设频率采集环境光线数据；并将以所述第二预设频率采集得到的环境光线数据与所述光线阈值进行比较，当所述环境光线数据在预设时间段内均小于或等于所述光线阈值时，控制所述第一照明模块开启，同时控制所述环境光监测模块以所述第一预设频率采集环境光线数据，直至白天、傍晚时间段和夜晚结束。
[0069] 作为一种可选的实施方式，所述方法还包括：当所述第一照明模块处于开启状态时，获取感应信号，且当所述感应信号表示待照明区域的路段上存在障碍物时，控制所述第二照明模块开启。
[0070] 本实施例的照明控制系统能够实现适时照明控制，高效稳定，节约能源。
[0071] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本
说明书内容不应理解为对本发明的限制。
