基本信息
- 项目名称：
- 基于物联网的LED室内变照度照明节能控制系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 为了发挥LED的节能优势，设计了一种基于物联网技术的室内照明节能系统。以室内照明的照度指标为约束条件，用室内变照度和照度补偿的方法实现LED的能量优化。作品采取分级控制的方案：每个灯具作为网络的子节点，由集控器控制，集控器连接中央控制单元。子节点具有照度测量、亮度调节和无线接收的功能。集控器采用多CPU协同处理，具有人机交互、自组织无线网络和子节点控制的功能。
- 详细介绍：
- 为了充分发挥LED灯具的节能优势，设计了一种基于物联网技术的室内照明节能控制系统。该系统以室内照明的照度指标为约束条件，用室内时变照度和照度补偿的方法实现LED灯的能量优化。作品采取了分级控制的方案：每个灯具作为网络的子节点，子节点由集控器控制，集控器连接中央控制单元。子节点具有照度测量、灯亮度调节和无线接收的功能。照度测量应用光敏电阻传感器，通过电阻桥和运放电路进行调理，最后AD采样计算出照度值。集控器采用多CPU协同处理复杂任务，具有人机交互、自组织无线网络和子节点控制的功能。中央控制单元对所有的子节点进行监控。实验和应用表明该系统能够进一步降低室内照明能耗，所选用器件成本低，稳定性好，具有提高产品附加值的作用。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 创新点 基于物联网的室内照度快速预估模块 利用光敏器件为核心的室内传感器网络，实时测量室内多个位置的照度；在此基础上利用室内照度模型，预估室内任意点的照度，为照度补偿提供依据。 变照度室内照明节能控制器 依据时间和空间的不同，设计房间内变照度，按照时变及不同位置的照度实时控制每盏灯的输出，达到节能的目的。 办公楼网络化照度集中监控平台 把照度作为指标，对整栋办公楼进行监控，实现在楼宇房间照明灯具无差别安装下的照度的柔性控制，以满足房间作为不同功能时的照度需求。克服当前建筑室内照度一旦按照某个功能(如教室，阅读室等)设计就难以改变的缺点。 技术关键 1)低功耗LED调光技术； 2)可重构无线自组织网络； 3)室内任意点照度预估； 4)多LED灯照度补偿。 主要技术指标 1)LED灯调光等级256; 2)集控器功耗<5W; 3)无线网络通讯速度 9.6Kbps; 4)单节点通讯距离>100m; 5)中继跳数>30; 6)单网络节点最大数量256； 7)节点无线发射功耗<10mw
科学性、先进性
- 与传统的照明控制系统相比，我们的灯光控制系统存在着很大的优势： 1．智能管理，减少人为浪费，智能照明系统既能智能控制又能集中管理，通过灯光控制中心，管理人员通过操作键盘即可关闭无人房间的照明灯。 2．在照明设备上我们采用最先进的LED灯，其寿命可以达到5-10年，是普通钨丝灯泡的十几倍，以及其低耗电量，是荧光灯管的二分之一，能够节约很大的电能。 3.对室内的照明采用实时、闭环的精细化能量控制。实时变照度灯光补偿，这样将最大限度的减少室内照明的功耗。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 技术已被国内某LED灯具大型生产企业所采用，并以该技术为核心进行系列产品的开发，联合申请专利。
作品可展示的形式
- 现场演示 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点 采用了无线通讯技术，具有施工方便、免布线的特点。在技术实现上，本产品采用程序的无线通讯频段，分段复合的调制方式，无线网络采用了具有楼宇特点的自主专利无线通讯协议，成本约为现有无线通讯方式的1/10，因此具有很强的竞争力。 适用范围 主要适用于公共供电的场所，如办公写字楼等。 推广前景及市场经济效益分析预测 虽然初期成本投入较大，但是寿命长，节约能源。在几年内就获得可观的收益。因此本产品具有很好的推广价值。据采用本技术的公司估计，预期该产品将在5年内为该企业带来1个亿的销售额。
同类课题研究水平概述
- 早在20世纪90年代末，美国国防部高级研究计划局就对物联网技术进行研究。到了20世纪末，美国《商业周刊》将物联网技术列为21世纪最重要的21项技术之一。 我国物联网发展具有一定基础，但整体创新实力有待提升。目前我国物联网仍存在技术分散、单一，核心关键技术薄弱，整体技术集成创新能力弱，产业化应用服务环境差等问题，整体创新实力有待进一步提升。地方政府对物联网发展的方向和核心技术成熟度把握不准，大多着眼于物联网前端的信息传感装置的硬件制造及其标准化。物联网创新发展关乎国家安全和未来经济社会发展方向，我们必须予以高度重视。 无线传感器网络是一种全新的信息获取与处理技术，目前是通信、计算机和自动化等领域一个新兴的研究热点。无线传感器网络得到学术界、工业界乃至政府的广泛关注，成为众多领域中最有竞争力的应用技术之一。美国商业周刊将WSN网络列为21世纪最有影响的技术之一，麻省理工学院(MIT)技术评论则将其列为改变世界的10大技术之一。 除了在无线传感器硬件设备方面的进展，国内目前在无线传感器网络的软件方面也取得了相应的突破，在基于国外的操作系统之上，开发自己的中间件软件。如南京邮电大学无线传感器网络研究中心开发的基于移动代理的无线传感器网络中间件平台。 国内研究机构在理论研究方面，如对无线传感器网络网络协议、算法、体系结构等方面，提出了许多具有创新性的想法与理论。在这方面，国内的南京邮电大学、哈尔滨工业大学、清华大学、上海交通大学、北京邮电大学等都取得了一些相关的理论研究成果。 目前国内比较成功的无线传感器网络软件产品包括： 南京邮电大学的无线传感器网络中间件软件DisWare，中国科学院宁波计算所的无线传感器网络分析与管理平台等。 国内有少数民营企业开发了智能路灯系统，利用此系统不仅可提升照明亮度而且更为节能省电。并能够对整个路灯网络进行统一化管理。物联网智能路灯系统运用物联网技术，为每套路灯装上智能监控终端，监控人员只需通过监控中心的显示大屏，即能适时对其独立测控、断电检测和早期故障检测等。 对于基于物联网控制的室内照明系统还相当少见，对于利用照度来作为指标控制的室内照明系统，现还未发现同类的研究。
