一种制造型企业照明智能管理系统

摘要

本发明提供一种制造型企业照明智能管理系统，包括智能控制系统和区域用电控制系统，所述智能控制系统包括控制主机和与其相连接的人机交互终端，通过人机交互终端输入区域用电控制系统的用电参数；所述区域用电控制系统包括多个区域控制装置，每个划分好的照明区域设置有一个区域控制装置，所述区域控制装置包括控制节点，以及与控制节点相连接的传感器组和灯具，所述控制节点与控制主机相连接。本发明可一目了然展示出企业在各区域照明使用状态，可以进行照明方案的实时调整，为企业节能管理提供有效的手段，为企业绿色发展贡献力量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种照明系统，尤其是涉及一种制造型企业照明智能管理系统。

背景技术

随着绿色制造的发展、绿色体系的全方位打造，企业节能降耗成为企业发展的重点，照明智能控制系统已成为企业节能降耗的重要手段。智能照明控制系统集合计算机技术、自动控制、网络通信等多种技术以实现企业照明设备的智能化集中管理和控制，既可以定时控制，也可以联动控制、远程控制，不光可以延长灯具本身的寿命、减少管理成本，还可以为企业降低能源使用，从为更好促进制造型企业的照明展示。智能照明控制系统可以通过大屏幕、手机、电脑等终端直观展示企业内部各区域照明实时使用状态，可对各生产单位、办公场所、库房、交通场所等做全局、部分展示，再加上不同的灯光使用规则，通过智能系统的自动控制、调节，呈现企业智能照明的系统解决方案。

发明内容

本发明提供了一种制造型企业照明智能管理系统，解决了企业内对于照明的管理问题，其技术方案如下所述：

一种制造型企业照明智能管理系统，包括智能控制系统和区域用电控制系统，所述智能控制系统包括控制主机和与其相连接的人机交互终端，通过人机交互终端输入区域用电控制系统的用电参数；所述区域用电控制系统包括多个区域控制装置，每个划分好的照明区域设置有一个区域控制装置，所述区域控制装置包括控制节点，以及与控制节点相连接的传感器组和灯具，所述控制节点与控制主机相连接。

所述控制节点包括控制芯片和电源开关芯片，所述灯具包括LED灯和控制LDE灯的灯具芯片，所述传感器组包括电流传感器和光传感器，所述传感器组安装在灯具周边，所述控制芯片和电源开关芯片、传感器组、灯具芯片相连接，所述控制芯片还连接有时钟芯片。

所述控制芯片通过CAN-bus总线和控制主机相连接，其采用 STM32F103单片机；所述电源开关芯片采用LM2594M芯片。

所述灯具芯片采用GP9701芯片。

所述时钟芯片采用MAXIM品牌的DS1307Z芯片，用于收集手动控制时光传感器的工作时间信息。

所述智能控制系统对于区域用电控制系统的操作具有自动控制、手动控制和应急控制三种工作模式，所述智能控制系统的控制主机通过区域控制装置收集三种工作模式的信息。

所述控制芯片还与应急灯相连接，且智能控制系统、控制芯片、应急灯还与UPS不间断电源相连接。

所述制造型企业照明智能管理系统的工作流程如下所述：

S1：通过采集初始信息，在所述智能控制系统进行区域用电控制系统的照明参数的配置；

S2：智能控制系统实现照明的自动控制，通过向区域控制装置发送控制信息，实现该区域的照明管理，控制信息包括灯具的照明时间、色温、亮度；

S3：在自动控制时，有权限的人员在对应的权限范围内，通过人机交互终端或移动终端对对应区域的照明进行调整，调整信息被智能控制系统的控制主机所收集；

S4：在自动控制外的其他时间，区域内的工作人员通过区域控制装置实现照明的手动控制，且手动控制的信息被智能控制系统的控制主机所收集；

S5：智能控制系统将实时的照明情况在终端显示系统上进行显示。

所述智能控制系统展示的时候，灯具正常负荷照明可显示黄灯，低负荷照明显示绿灯，超负荷显示红灯，点击不同的区域可提供详细的照明状态。

在发生应急情况下，所述控制主机自动切换成应急控制，所述应急控制的信息同样被控制主机所收集。

本发明通过控制主机、手机、传感器、网络与自动控制技术等方式，直观展示企业照明实时状态，可以根据制造企业的生产实际情况进行智能调整，结合大屏幕及电脑展示，智能控制单元输出指令，传输至区域用电控制系统，动态显示生产车间、附属生产车间、办公场所、交通道路的照明状态，对不同照明状态的灯光给与特色显示，可智能、手工设定照明需求规则，结合企业年度照明费用，智能计算照明使用规则，为企业节能降耗提供重要的管理手段。

附图说明

图1是所述制造型企业照明智能管理系统的结构框图；

图2是所述制造型企业照明智能管理系统的需求示意图；

图3是所述智能控制系统进行控制的电路连接框图；

图4是所述区域控制装置的电路连接框图。

具体实施方式

如图1所示，所述制造型企业照明智能管理系统包括智能控制系统、区域用电控制系统、应急供电控制装置和手动控制装置，所述智能控制系统与区域用电控制系统相连接，通过智能控制系统设置区域用电控制系统的各区域用电参数；所述智能控制系统与应急供电控制装置相连接，在市电发生故障时，通过应急供电控制装置为智能控制系统、区域用电控制系统和手动控制装置提供电能支撑；所述智能控制系统与手动控制装置相连接，在智能控制系统发生故障时，通过切换成手动控制装置，人工操作区域用电控制系统的照明控制。在处理的步骤上，首先是通过智能控制系统控制区域用电控制系统，必要时绕开智能控制系统，人工再控制区域用电控制系统。

如图2所示，所述智能控制系统在进行设计时，需要考虑多种输入和输出因素。

1、输入因素：根据企业布局平面图，结合制造型企业的生产特性，对生产车间、附属生产车间、办公场所、交通道路等不同的应用场景、照度标准等需求进行统一规划，同时列明所需照明灯具的类型、照度、数量、色差度、显色指数、灯具功率等信息，照明灯具的选择要以节能为基本原则，如交通道路可以优先选择太阳能灯具，办公场所、楼道的设计可以选择声控、感应灯等。

(1)区域照明需求：根据每一个场所的实际生产需求进行统计，设定每个场所照明时间规则，这部分属于基础管理数据。可按照正常工作时间、临时工作时间、周末工作时间、节假日工作时间统计，中午休息时间可以实现自动断电设定；

(2)区域划分需求：由企业的工艺部门进行生产车间、附属生产车间、办公场所、交通道路等不同功能区域的划分，并依据不同功能区域类型设定照明需求：包括照明数量、灯具型号、灯具要求、照度要求等；

(3)临时需求：如果有临时情况，可由各班组长提出应急照明预案，可手动调整控制照明；

(4)应急需求：在发生紧急事项的情况下，如安全、消防、环保等其他紧急情况时，可触发应急控制模式；

(5)人员控制需求：照明使用需求与制造型企业的实际生产相结合，不同权限的人员可在智能控制系统查看不同区域的照明使用状态。

2、输出因素：智能控制系统能够模拟企业平面布局图，输出总体控制示意图，显示对各生产厂房、道路、仓库、办公区域等有灯光照明的地方进行直观展示，也可对单独某一特定区域进行单独的状态显示。

(1)日常照明控制：结合各区域的年度照明费用，给出最优照明工作状态；按照最开始设定的规则，结合年度照明费用，在规定时间、范围内启动或关闭相关照明；

(2)异常照明控制：在智能控制系统展示的时候，灯具正常负荷照明可显示黄灯，低负荷照明显示绿灯，超负荷显示红灯，点击不同的区域可提供详细的照明状态；

(3)应急控制：在发生安全、环保、消防等异常情况时，系统自动启动应急控制措施，按照前期制定的应急方案进行照明控制，并自动触发播报控制系统。

(4)照明报告：正常情况下，可按月、按季度、按年度产生照明信息报告，也可以按照需求生产指定时间段的照明信息报告。

此外，所述智能控制系统还设置有语音播报装置，所述语音播报装置可根据需求(比如点击该区域的照明语音播报按钮)自动播报当前的照明总体情况，可按照车间播报、按照照明用能情况等预制规则进行播报。

如图3所示，所述智能控制系统包括控制主机和与其相连接的人机交互终端，通过人机交互终端输入区域用电控制系统的用电参数。有权限的人员可在人机交互终端上针对实际使用情况进行权限范围内照明的动态调整，可直接关闭相关区域照明。

所述终端显示系统可以采用所述人机交互终端，也可以采用连接控制主机的至少一块的显示屏。

所述手动控制装置安装在控制主机上，实现照明的自动控制与手动控制的切换。

所述区域用电控制系统包括多个区域控制装置，每个划分好的照明区域设置有一个区域控制装置，所述区域控制装置包括控制节点，以及与控制节点相连接的传感器组和灯具。如图中划分有n个区域，则每个区域的控制节点、传感器组和灯具的排序和该区域的序号相同。

所述控制主机在运行时，包括以下运行控制：

(1)自动运行：各区域照明按照设定的需求(时间、照度等)自动运行，由控制主机总体控制，并且通过控制主机调整区域灯具的运行时间及照度，满足车间生产的实际需求；

(2)手动运行：在控制主机根据自动运行完成某区域的关闭照明操作后，该区域的工作人员通过控制节点控制本区域的照明，所述照明情况反映到控制主机，这样按照临时生产作业需求，可以临时进行照明调整；

(3)远程控制：所述控制主机可以通过网络与移动终端相连接，有权限的人员可按照实际需求对照明进行远程控制；

(4)应急控制：在发生安全、环保、消防等异常情况时，控制主机自动启动应急控制措施，按照前期制定的应急方案进行应急照明控制。

所述控制主机在自动运行时，前期应依据制造企业的照明实际需求、人员控制需求、应急响应策略、照明管理规则等对整体照明控制系统进行总体布局，识别各区域不同的照明灯具的需求、数量需求、照度需求、时间需求、人员控制需求等关键点，按照实际需求做好本系统输入工作，要按照企业的实际平面图做整体构图，便于在终端显示系统进行展示。

然后所有输入本系统的数据输入至后台数据库，通过控住主机进行总体控制，控制主机和区域用电控制系统通过CAN-bus总线进行连接，区域用电控制系统通过PMW控制本区域照明灯具的照度、照明时间。

最后，还能够实现以下信息的收集：

1)临时加班安排：可按照企业临时生产安排，在区域控制装置调整照明；

2)权限控制：有权限的人员在其权限范围内的对灯具照明进行的调整；

3)应急照明：在发生安全、环保、消防等异常情况时，应急照明的情况。

如图4所示，所述区域控制装置中，所述控制节点包括控制芯片和电源开关芯片，所述灯具包括LED灯和对应的灯具芯片，所述传感器组包括电流传感器和光传感器。

所述控制芯片和灯具相连接，在自动运行时，控制灯具以及应急灯的开关。所述控制芯片通过CAN-bus总线和控制主机相连接，其采用STM32F103 单片机，所述STM32单片机具有如下特性：

(1)内核：ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作频率72MHz， 1.25DMIPS/MHz，单周期乘法和硬件除法；

(2)存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器；

(3)时钟、复位和电源管理：2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。POR、PDR和可编程的电压探测器(PVD)。4-16MHz的晶振。内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路。内部40kHz的RC振荡电路。用于CPU 时钟的PLL。带校准用于RTC的32kHz的晶振；

(4)调试模式：串行调试(SWD)和JTAG接口。最多高达112个的快速I/O端口、最多多达11个定时器、最多多达13个通信接口。

所述控制芯片和电源开关芯片相连接，所述电源开关芯片采用 LM2594M芯片，用于接收该区域内工作人员的电源开关操作。本系统通常为自动模式，但在遇到某些情况时，可以需要在自动模式下手动控制照明，比如在照明时间之外时，工作人员通过电源开关向控制芯片发送开灯信号，之后再操作时恢复成关灯信号，然后重新变为自动模式；或者在照明时间时，工作人员通过电源开关向控制芯片发送关灯信号，之后再操作就恢复成开灯信号，然后重新变为自动模式。

所述传感器组安装在灯具周边，所述控制芯片在直接控制灯具开关时，还能够通过灯具连接的电流传感器接收灯具是否通电正常，并通过光传感器接收灯具是否正常发光，从而结合电流和光，判断灯具是否正常工作。

所述控制芯片与时钟芯片相连接，所述时钟芯片采用MAXIM品牌的 DS1307Z芯片，用于收集手动控制时光传感器的工作时间。在自动控制的其他时间，工作人员手动控制照明时，比如加班时自动控制设定的19点时间，要快到19点关闭照明了，本区域的有权限的人员通过人机交互终端或者移动终端调整关灯时间，修改为这次延长到21点，那么21点之后，照明关闭，但还有人员需要继续操作，打开电源开关，电源开关芯片向控制芯片发送信号，控制芯片控制灯具开启，然后所述控制芯片通过时钟芯片采集光传感器的实际工作时间，当员工离开时，关闭电源，这个手动控制的时间信息，就会被收集。

所述灯具芯片采用GP9701芯片，所述GP9701是一个双通道模拟信号转PWM信号转换器，用于LED亮度与色温双调节。

在区域控制装置的供电方面，都通过市电进行供电；但所述控制芯片、应急灯还能采用UPS不间断电源进行供电。

本发明的工作流程如下所述：

S1：通过采集信息，在所述智能控制系统进行区域用电控制系统的照明参数的配置；

S2：智能控制系统实现照明的自动控制，通过向区域控制装置发送控制信息，实现该区域的照明管理，控制信息包括灯具的照明时间、色温、亮度；

S3：在自动控制时，有权限的人员在对应的权限范围内，通过人机交互终端或移动终端对对应区域的照明进行调整，调整信息被智能控制系统的控制主机所收集；

S4：在自动控制外的其他时间，区域内的工作人员通过区域控制装置实现照明的手动控制，且手动控制的信息被智能控制系统的控制主机所收集；

S5：智能控制系统将实时的照明情况在终端显示系统上进行显示。

此外，本发明在发生应急情况下，所述控制主机自动切换成应急控制，所述应急控制的信息同样被控制主机所收集。

对于智能控制系统发生障碍或错误，以致不能实现自动控制时，在控制主机上通过切换手动控制装置，能够人工操作区域用电控制系统的照明控制。

本发明是根据各制造型企业对照明方面的实际使用状态的直观展示，可一目了然展示出公司在各区域照明使用状态，结合年度照明费用预算，提供照明方案及建议，也可以根据生产的紧急安排进行照明方案的实时调整，既可以定时控制、联动控制、场景模式、远程控制，又展示了企业智能照明的特色，为企业节能管理提供有效的手段，为企业绿色发展贡献力量。