一种智慧景观照明系统及其控制方法

本发明属于景观照明，尤其涉及一种智慧景观照明系统及其控制方法。

背景技术：

1、目前，国内照明用电量已占社会用电总量的12％，城市照明用电量在全社会照明用电量中的占比超过40％。2018年全国城市照明用电已超过3000亿kw·h，为支撑城市照明用电，每年火电厂至少要排放9000万t二氧化碳，360万t二氧化硫。而全国各城市政府还要用财政拨款为城市照明买单，支付高额的电费。城市照明盲目发展，不利于建设资源节约型社会和城市照明事业长期可持续发展。因此随着物联网、互联网、云计算等新一代信息技术的广泛应用，智慧城市已成必然趋势。物联网技术逐渐应用到城市基础设施建设中，特别是与景观照明设施的关系日益紧密。但在发展的过程中，我国的景观照明也存在很多的问题。

2、我国的景观照明存在景观照明技术水平低的特点。我国的景观照明现阶段的很多景观照明都是前几个阶段的产物，存在景观照明基础设施差、缺乏管理系统、照明效果差、维护难等多个问题。在景观智慧照明的背景下，景观照明可以与物联网、大数据、云计算等多个方式相结合，以提高景观照明的效果。

3、景观照明在建设过程中，应当以人为出发点，充分考虑到城市居民的需求和对人的影响。当前建筑景观照明的建设中，存在很多建设不合规的现象，很多景观照明都存在照明亮度过高造成光污染的现象，对城市居民造成不良的影响。还有一部分过于追求景观的照明效果，照明过于偏激，给人心理上造成不适。在建设建筑景观照明时，应当以人性化为重心，尊重人的选择，充分考虑人的需求，杜绝对人产生不适的景观照明的建设。

4、在碳中和大背景下，人们对低碳生活逐步认识和接受，并从很多方面开始关注，尤其是在环保上做出了很多努力。以景观照明的智能化控制为出发点，集合人体红外感应、声音监测、光照强度监测、时间控制等多维模块，对夜间景观环境的实际使用人群进行实时、动态、精准监测，并采用多项感应系统对人群行动轨迹进行预测，最终通过单片机系统对景观照明设施进行开闭控制与亮度调节，实现基于环境使用状况的精准照明，最大限度地节约能源、提升光环境舒适度、给野生动物留出更多的活动空间与活动时长，增强城市居住区景观低碳、节能、绿色、健康的生态属性。在城市化基础工程建设进度逐渐加快的今天，居民居住区环境照明要求越来越高，居住区环境照明控制系统设计质量关乎居民用户照明使用效果和出行安全。但是由于在建设过程对照明系统的科学分析论证不足，导致城市居民区深受光侵扰、景观照明工程的耗电量大，能源浪费现象严重。

5、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术由于在建设过程对照明系统的科学分析论证不足，导致城市居民区深受光侵扰、景观照明工程的耗电量大，能源浪费现象严重。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智慧景观照明系统及其控制方法。

2、本发明是这样实现的，一种智慧景观照明系统，所述智慧景观照明系统设置有电源电路；

3、电源电路分别与声控电路、光控电路、红外感应电路、单片机、继电器驱动电路连接；

4、单片机分别与声控电路、光控电路、红外感应电路和继电器驱动电路连接，继电器驱动电路与继电器连接。

5、进一步，所述红外感应电路部分采用热释电红外传感器对人体辐射的红外线进行接受，经过放大输出给单片机；光控电路部分采用光敏电阻对光进行接收，并经过放大输出给单片机；声控电路采用驻极体话筒采集声音，经过放大输出给单片机；单片机将处理好的信号发送给继电器驱动电路，控制继电器的导通或者断开。

6、进一步，所述驻极体话筒设置有金属外壳，金属外壳外侧设置有受话面；金属外壳左侧设置有防尘网，金属外壳内部设置有背极腔，背极腔外侧设置有驻极体薄膜，驻极体薄膜上设置有背极，背极与压簧连接；背极腔与场效应管连接，场效应管与引出线连接。

7、进一步，所述红外感应电路将人体辐射的红外线转变为电信号，热释红外感应2脚输入到前置放大器op1进行放大，然后由c4耦合给运算放大器op2进行第二级放大；再经过电压比较器cop1和cop2构成双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延时时间定时器输出信号在经过r3进入单片机部分进行处理。

8、进一步，所述光控电路由光敏电阻、滑动变阻器、电阻、npn三极管及运算放大器lm358组成；当光敏电阻受光照时，电阻减小，运放同向输入端为低电平；当光照较弱时，电阻增加，运放同向输入端为高电平；光控电路的输出信号经过电压跟随器后，将比较微弱的电流信号放大到单片机能够识别的电流，然后由运放输出端将放大后的信号传给单片机的i/o口；光控电路中的集电极电阻r17作为限流电阻，保护三极管；调节变阻器t2改变基极电流，控制发射结和集电极电流，进而控制整个光控电路对光信号的灵敏度。

9、进一步，所述声控电路将声音转换成微弱的电压信号；然后，微弱的电压信号经过两级放大成伏级的电压，电压通过迟滞比较器转变成单片机识别的方波信号，经过双向稳压管变成v的方波，然后传给单片机的i/o口；5±声控电路由小型麦克和限流电阻组成，自制5v电源提供驱动电流；两级放大电路由两级共射单管放大组成，前级是npn管，后级是pnp管；迟滞比较器的正向阈值电压为：

10、

11、负向阅值电压为：

12、

13、可知，vref＝0v，

14、

15、

16、进一步，所述单片机由5v电源给单片机供电，单片机的p3.0—p3.4用作无线接收模块的输入端口，由于pt2272输出的是高电平，在程序初始化后，p3.0—p3.4为均低电平；单片机5中用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚xtal1和xtal2分别是放大器的输入端和输出端，放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器；外接石英晶体或陶瓷谐振器及电容cl6、c17接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。

17、进一步，所述继电器驱动电路中运放同相输入端con13与单片机相连，电压跟随器将微弱的单片机i0口输出电流放大，通过三极管的开关作用来驱动继电器；led2用来显示继电器的状态，当继电器闭合是led2亮，继电器断开是led2灭；当开关的负载为电动机或者继电器等感性负载时，在截断流过负载的电流时，产生感应电动势；当电压超过晶体管的vcbo，vceo时，晶体管将会被击穿；给继电器并上一个二极管，将集电极的电位钳制在vcc+0.5v左右，防止三极管被击穿。

18、进一步，所述继电器为电磁继电器，电磁继电器设置有底座，底座上侧通过螺栓安装有支撑杆，支撑杆上端通过销轴安装有衔铁；

19、衔铁左端连接弹簧一端，弹簧另一端与底座左侧连接；底座右侧安装有电磁铁，电磁铁通过导线与低压电源连接；衔铁右端与触点连接，触点分别与电动机和高压电源连接。

20、本发明的另一目的在于提供一种所述智慧景观照明系统的智慧景观照明系统控制方法，所述智慧景观照明系统控制方法包括：

21、在电源电路中，首先将220v的交流电压经过15v变压器变成15v交流电，再经lm7812、lm7912和lm7805转换成±12v与5v直流电源，电源电路给声控电路、光控电路、单片机以及继电器驱动电路；声控电路通过话驻极体话筒将声音转化成电信号，经电容耦合到三极管的基极，通过控制三极管的饱和、截止来控制输出电平的高低，然后输送到单片机；红外感应电路将人体辐射的红外线转变为电信号，经运算放大器进行放大后，再经过电压比较器构成双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延时时间定时器，再输送到单片机；光控电路通过光照改变光敏电阻的阻值大小来控制三极管的饱和、截止，在经过lm358的运放来控制电平的高低，再输送到单片机；单片机根据声控电路、光控电路输入的信号来判断继电器的断开或者连接，单片机控制继电器连接的延迟时间；单片机的输出的电流比较小，不能够驱动继电器的闭合断开，继电器驱动电路由三极管组成给单片机的输出电流进行补偿，来驱动继电器的闭合。

22、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

23、本发明以居住区景观照明的智能化控制为出发点，集合人体红外感应、声音监测、光照强度监测、时间控制等多维模块，对夜间景观环境的实际使用人群进行实时、动态、精准监测，并采用多项感应系统对人群行动轨迹进行预测，最终通过单片机系统对景观照明设施进行开闭控制与亮度调节，实现基于环境使用状况的精准照明，最大限度地节约能源、提升光环境舒适度、给野生动物留出更多的活动空间与活动时长，增强城市居住区景观低碳、节能、绿色、健康的生态属性。

24、本发明具有广阔的市场应用前景，能极大地节约能源、减少碳排放、节省财政开支，且能提高居住区绿地空间的夜间活力与生物多样性，使绿地成为更适宜栖居的栖息地。

25、智慧景观照明系统基于智慧照明搭建景观智慧照明系统，该系统通过信息化的手段将景观照明中的照明灯具、供配电设施、控制终端等多个设施有效地结合起来，并利用大数据分析对景观照明进行有效的分析，确保照明设施的精准性和可靠性。

26、景观智慧照明实时监控。景观智慧照明系统为了解决景观照明中的技术水平低和缺乏整体性的问题，在景观智慧照明系统中增加智慧监控，可以对建筑景观照明的所有照明进行开关、照明亮度、照明色彩等多方面的控制，并实现对景观照明进行编排，以满足景观照明的艺术性。

27、景观智慧照明能耗管理。节能减排成为城市建设的重点，在对景观智慧照明系统在建筑中的运用进行设计时，充分考虑到景观照明的能耗管理。因此，在景观智慧照明系统中增加能耗管理功能，实现对景观照明的能耗实时管理，对不同光照条件下的景观照明进行调节，以满足景观照明的能耗管控，达到景观照明的节能减排。

28、本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：

29、1、引入先进技术提升景观灯具的智能化和节能化，有效减少能耗，做到成本的有效控制。

30、2、本次智能景观照明系统外观为模块化设计，旨在形成照明设施内部的一个模块，进而安装运用于景观地灯、庭院灯、壁灯等设施中，实现单一模块多用途化、多功能化、可拆卸、易组装。

31、3、可以将在公园应用的景观照明统一纳入智慧控制技术中，完成公园夜景照明的提质增效。

32、(2)本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：

33、目前照明设施数量大幅增加、照明控制要求更加复杂，通过智能控制系统能实现城市照明的精细化管理，在实现环保方面也更加便利。智慧景观照明因其兼具文化艺术体验和功能照明技艺结合的多重优势，可成为城市照明发展趋势所在，led光源以及照明设施的智能管理和维护也将得到更加广泛的应用。