灯具物联网系统和方法与流程

1.本发明属于物联网技术领域和照明装置控制装备和技术领域，具体涉及一种灯具物联网系统和方法。


背景技术：

2.成组的led灯具控制在现有技术中，通常是为单独的led灯具配备独立的无线网络接入能力，通过服务器和每个led灯具分别连接，来实现每个灯具的调光控制。
3.而在实际应用中，比如在农业工厂中的成组灯具的控制中，现有技术中的解决方案虽然能单独控制每个灯具的亮度和色度，但要单独超控每一个独立的led灯具是非常耗时耗力的工作；而且为每个灯具配制一个独立的无线网络接入能力也增加了led灯具的控制成本。
4.因此需要考虑能符合上述应用场景，且能低成本解决批量成组灯具的简单组网进行操控装置和方法。
5.名词解释：
6.led为英文light emitting diode的缩写，中文含义为发光二极管。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术成组灯具调控麻烦成本高的不足之处，提出了一种灯具物联网系统和方法。
8.本发明解决上述问题的技术方案是一种灯具物联网系统，包括至少两个灯具物联网模块级联；各灯具物联网模块中，包括低压电源模块、pwm信号接收和放大模块、pwm信号分组模块和灯具控制模块；pwm信号接收和放大模块、pwm信号分组模块都与低压电源模块电连接获取电能；低压电源模块与外部电源电连接获得电能；pwm信号分组模块分与灯具控制模块电连接；pwm信号接收和放大模块包括信号输入接口，信号输入接口与外部信号源电连接，接收外部输入的一组pwm信号；一组pwm信号中至少包括一路pwm信号；pwm信号接收和放大模块的输出端和pwm信号分组模块电连接，将外部输入的各pwm信号放大后输入至pwm信号分组模块；pwm信号分组模块将输入的各pwm信号都分为两路pwm信号；pwm信号分组模块输出的一路pwm信号通过信号输出接口向下级物联网模块输出，用作下级物联网模块的pwm控制信号；从pwm信号分组模块输出的另一路pwm信号传递至灯具控制模块，由灯具控制模块输出灯具控制信号；pwm信号接收和放大模块包括信号输入接口；上级灯具物联网模块的信号输出接口和下级灯具物联网模块的信号输入接口电连接。
9.下级灯具物联网模块中的信号输入接口和上级灯具物联网模块中的信号输出接口通过直连信号线电连接；每组pwm信号中包括n个pwm信号，n为大于等于1小于等于8的自然数；所述信号输入接口和信号输出接口中包括n路直连信号线，分别对应于每一路pwm信号传递。
10.信号输入接口和信号输出接口均为rj45接口；上级灯具物联网模块中的信号输入
接口和下级灯具物联网模块中的信号输出接口之间通过直连网线连接；rj45接口中八个信号端子中任意n个端子分别用作n个pwm信号的传输。
11.各物联网模块中，包括物联网主控制模块；物联网主控制模块与pwm信号接收和放大模块电连接；物联网主控制模块监控pwm信号接收和放大模块是否有接收到外部输入的pwm信号，并优先选择外部输入的pwm信号用作物联网模块的控制信号。
12.各物联网模块中，包括外部旋钮位置检测模块和pwm信号放大模块；物联网主控制模块中还包括pwm信号发生子模块；物联网主控制模块分别与外部旋钮位置检测模块和pwm信号放大模块电连接；当物联网主控制模块监控pwm信号接收和放大模块没有接收到外部输入的pwm信号，外部旋钮位置检测模块通过外部亮度控制旋钮的位置检测，获取外部输入的旋钮控制信号，并输入至物联网主控制模块；物联网主控制模块启动内部的pwm信号发生子模块产生与旋钮控制信号相应的pwm控制信号；该pwm控制信号经pwm信号放大模块后输入至pwm信号分组模块。
13.其中物联网模块中，所述灯具控制模块是灯具亮度控制模块；pwm信号接收和放大模块接收外部输入的一路pwm信号；pwm信号接收和放大模块输出的一路pwm信号通过信号输出接口向下级物联网模块输出，用于下级物联网模块的灯具亮度控制。
14.其中物联网模块中，所述灯具控制模块是灯具色温控制模块；pwm信号接收和放大模块接收外部输入的一组pwm信号；pwm信号接收和放大模块输出的一组pwm信号传递至灯具色温控制模块，由灯具色温控制模块输出一组灯具色温控制信号；pwm信号接收和放大模块输出的另一组pwm信号通过信号输出接口向下级物联网模块输出，用于下级物联网模块的色温控制。
15.在第一级灯具物联网模块中，只设置有信号输出接口，不设置信号输入接口；在第一级灯具物联网模块中，包括外部旋钮位置检测模块和pwm信号放大模块；物联网主控制模块中还包括pwm信号发生子模块；联网主控制模块分别与外部旋钮位置检测模块和pwm信号放大模块电连接；外部旋钮位置检测模块通过外部亮度控制旋钮的位置检测，获取外部输入的旋钮控制信号，并输入至物联网主控制模块；物联网主控制模块启动内部的pwm信号发生子模块产生与旋钮控制信号相应的pwm控制信号；该pwm控制信号经pwm信号放大模块后输入至pwm信号分组模块。
16.灯具物联网系统还包括主控制盒，主控制盒和第一级灯具物联网模块电连接，主控制盒通过第一级灯具物联网模块获得供电；同时主控制盒输出pwm信号至第一级灯具物联网模块。
17.第一级灯具物联网模块上设置有上行控制接口；主控制盒上设置有主控制接口；上行控制接口和主控制接口均为rj45接口；上行控制接口和主控制接口之间通过直连网线连接；rj45接口中任意两个信号端子分别用作电源和地；rj45接口中任意一个信号端子用作pwm信号传输。
18.主控制盒包括无线网络模块，无线网络模块和外部无线设备通过无线电连接通讯，获取外部控制指令。
19.灯具物联网系统包括与灯具物联网模块数量相同的电源模块；各电源模块单独为各灯具物联网模块供电。
20.本发明解决上述问题的技术方案还可以是一种灯具物联方法基于级联的多个灯
具物联网模块；各灯具物联网模块分别包括信号输入接口和信号输出接口；上级灯具物联网模块的信号输出接口和下级灯具物联网模块的信号输入接口电连接，并传递pwm信号；包括以下步骤：步骤a1：第一级灯具物联网模块从外部获取pwm信号；或步骤a2：第一级灯具物联网模块根据与其连接的旋钮位置状态产生pwm信号；步骤b：第一级灯具物联网模块将步骤a1或步骤a2获取的pwm信号输出控制同第一级灯具物联网模块连接的灯具；步骤c：在步骤b的同时，第一级灯具物联网模块将步骤a1或步骤a2获取的pwm信号输出，传递至第二级灯具物联网模块；步骤d：第二级灯具物联网模块根据步骤c中获取的pwm信号，控制同该灯具物联网模块连接的灯具；步骤e：在步骤d的同时，第二级灯具物联网模块将步骤c中获取的pwm信号输出，传递至其下一级灯具物联网模块；重复步骤d和步骤e，直至n个灯具物联网模块都获得了控制用的pwm信号。
21.信号输入接口和信号输出接口均采用rj45接口；上级信号输出接口和下级信号输入接口之间通过直连网线连接；rj45接口中任意一个信号端子均可用于上级信号输出接口和下级信号输入接口之间的连接。
22.步骤b之前还包括步骤a3，步骤a3：对第一级灯具物联网模块将步骤a1或步骤a2获取的pwm信号放大后再输出。
23.所述的灯具物联方法包括主控制盒；主控制盒和第一级灯具物联网模块电连接，主控制盒通过第一级灯具物联网模块获得供电；步骤a1中，第一级灯具物联网模块从主控制盒获取pwm信号。
24.第一级灯具物联网模块上设置有上行控制接口；主控制盒上设置有主控制接口；上行控制接口和主控制接口均为rj45接口；上行控制接口和主控制接口之间通过直连网线连接；rj45接口中任意两个信号端子分别用作电源和地；rj45接口中任意一个信号端子用作pwm信号传输。
25.主控制盒包括无线网络模块，无线网络模块和外部无线设备通过无线电连接通讯，获取外部控制指令。
26.同现有技术相比较，本发明的有益效果是：1.设置有pwm信号接收模块和下级pwm信号输出模块，能将本级的亮度控制信号依次传递到下一级led灯具，能方便地进行批量成组的led灯具的亮度控制，尤其是在植物工厂中的级联led灯具，避免了对每个单独led灯具操作的繁琐，能高效地批量化调整亮度；2.pwm信号放大模块能保证当级输出信号的驱动能力，也保证了pwm信号传递至下一级时候的驱动能力，使信号传输过程变得可靠性很高；3.外部旋钮位置检测模块和pwm信号发生模块的设置，使得灯具调节的方式多样化，既能通过灯具上的旋钮进行灯具控制，也能通过输入pwm信号的方式进行亮度调节；且当前级的亮度调控信号不仅用作当前led灯具的亮度调节，同时还用作后续各级led灯具的亮度调节；4.当外部输入有pwm控制信号时，优先选择该信号用作控制，保证了批量成组的led灯具的亮度控制的一致性；5.上级灯具物联网模块向下级灯具物联网模块之间只需传递一路pwm信号用于下级灯具的控制，信号传递方式简化，也使该传递能用通用的低成本网络接口和直连线就能完成灯具的级联组网，形成低成本高效率的级联灯具物联网系统；6.灯具物联网模块能从灯具的电源获得供电，无需单独外置供电，方便使用；7.主控制盒能从灯具中的灯具物联网模块获得供电，也免除了主控制盒复杂的充电管理，能在现场即插即用地接入任意一个节点进行后续灯具的管理；8.亮度控制时只设置一路pwm信号即可；在进行色温控制
时，可以设置多路pwm信号。
附图说明
27.图1是灯具物联网系统实施例之一的示意框图；
28.图2是灯具物联网系统实施例之二的示意框图；
29.图3是灯具物联网系统实施例之三的示意框图；
30.图4是灯具物联网系统实施例之四的示意框图；
31.图5是灯具物联网系统实施例之五的示意框图；
32.图6是灯具物联网模块实施例的示意框图；
33.图7是灯具物联网系统实施例之六的示意框图。
具体实施方式
34.以下结合各附图对本发明的实施方式做进一步详述。
35.如图1和图6所示，一种灯具物联网系统的实施例中，包括至少两个灯具物联网模块级联；上级灯具物联网模块的信号输出接口和下级灯具物联网模块的信号输入接口电连接。在各灯具物联网模块中，包括低压电源模块、pwm信号接收和放大模块、pwm信号分组模块和灯具控制模块；pwm信号接收和放大模块、pwm信号分组模块都与低压电源模块电连接获取电能；低压电源模块与外部电源电连接获得电能；pwm信号分组模块分与灯具控制模块电连接；pwm信号接收和放大模块包括信号输入接口，信号输入接口与外部信号源电连接，接收外部输入的一组pwm信号；一组pwm信号中至少包括一路pwm信号；pwm信号接收和放大模块的输出端和pwm信号分组模块电连接，将外部输入的各pwm信号放大后输入至pwm信号分组模块；pwm信号分组模块将输入的各pwm信号都分为两路pwm信号；pwm信号分组模块输出的一路pwm信号通过信号输出接口向下级物联网模块输出，用作下级物联网模块的pwm控制信号；从pwm信号分组模块输出的另一路pwm信号传递至灯具控制模块，由灯具控制模块输出灯具控制信号；pwm信号接收和放大模块包括信号输入接口。
36.如图1至图5所示的灯具物联网系统的实施例中，下级灯具物联网模块中的信号输入接口和上级灯具物联网模块中的信号输出接口通过直连信号线电连接；每组pwm信号中包括n个pwm信号，n为大于等于1小于等于8的自然数；所述信号输入接口和信号输出接口中包括n路直连信号线，分别对应于每一路pwm信号传递。
37.在一些附图中未显示的实施例中，信号输入接口和信号输出接口均为rj45接口；上级灯具物联网模块中的信号输入接口和下级灯具物联网模块中的信号输出接口之间通过直连网线连接；rj45接口中八个信号端子中任意n个端子分别用作n个pwm信号的传输。
38.如图1和图6所示的灯具物联网系统的实施例中，各物联网模块中，包括物联网主控制模块；物联网主控制模块与pwm信号接收和放大模块电连接；物联网主控制模块监控pwm信号接收和放大模块是否有接收到外部输入的pwm信号，并优先选择外部输入的pwm信号用作物联网模块的控制信号。各物联网模块中，包括外部旋钮位置检测模块和pwm信号放大模块；物联网主控制模块中还包括pwm信号发生子模块；物联网主控制模块分别与外部旋钮位置检测模块和pwm信号放大模块电连接；当物联网主控制模块监控pwm信号接收和放大模块没有接收到外部输入的pwm信号，外部旋钮位置检测模块通过外部亮度控制旋钮的位
置检测，获取外部输入的旋钮控制信号，并输入至物联网主控制模块；物联网主控制模块启动内部的pwm信号发生子模块产生与旋钮控制信号相应的pwm控制信号；该pwm控制信号经pwm信号放大模块后输入至pwm信号分组模块。
39.在一些附图中未显示的实施例中，其中物联网模块中，所述灯具控制模块是灯具亮度控制模块；pwm信号接收和放大模块接收外部输入的一路pwm信号；pwm信号接收和放大模块输出的一路pwm信号通过信号输出接口向下级物联网模块输出，用于下级物联网模块的灯具亮度控制。
40.在一些附图中未显示的实施例中，其中物联网模块中，所述灯具控制模块是灯具色温控制模块；pwm信号接收和放大模块接收外部输入的一组pwm信号；pwm信号接收和放大模块输出的一组pwm信号传递至灯具色温控制模块，由灯具色温控制模块输出一组灯具色温控制信号；pwm信号接收和放大模块输出的另一组pwm信号通过信号输出接口向下级物联网模块输出，用于下级物联网模块的色温控制。
41.在一些附图中未显示的实施例中，在第一级灯具物联网模块中，只设置有信号输出接口，不设置信号输入接口；在第一级灯具物联网模块中，包括外部旋钮位置检测模块和pwm信号放大模块；物联网主控制模块中还包括pwm信号发生子模块；联网主控制模块分别与外部旋钮位置检测模块和pwm信号放大模块电连接；外部旋钮位置检测模块通过外部亮度控制旋钮的位置检测，获取外部输入的旋钮控制信号，并输入至物联网主控制模块；物联网主控制模块启动内部的pwm信号发生子模块产生与旋钮控制信号相应的pwm控制信号；该pwm控制信号经pwm信号放大模块后输入至pwm信号分组模块。
42.如图1和图7所示的灯具物联网系统的实施例中，还包括主控制盒，主控制盒和第一级灯具物联网模块电连接，主控制盒通过第一级灯具物联网模块获得供电；同时主控制盒输出pwm信号至第一级灯具物联网模块。第一级灯具物联网模块上设置有上行控制接口；主控制盒上设置有主控制接口；上行控制接口和主控制接口均为rj45接口；上行控制接口和主控制接口之间通过直连网线连接；rj45接口中任意两个信号端子分别用作电源和地；rj45接口中任意一个信号端子用作pwm信号传输。主控制盒包括无线网络模块，无线网络模块和外部无线设备通过无线电连接通讯，获取外部控制指令。
43.如图5所示的灯具物联网系统的实施例中，包括与灯具物联网模块数量相同的电源模块；各电源模块单独为各灯具物联网模块供电。
44.在一些附图中未显示的一种灯具物联方法中，基于级联的多个灯具物联网模块；各灯具物联网模块分别包括信号输入接口和信号输出接口；上级灯具物联网模块的信号输出接口和下级灯具物联网模块的信号输入接口电连接，并传递pwm信号；包括以下步骤：步骤a1：第一级灯具物联网模块从外部获取pwm信号；或步骤a2：第一级灯具物联网模块根据与其连接的旋钮位置状态产生pwm信号；步骤b：第一级灯具物联网模块将步骤a1或步骤a2获取的pwm信号输出控制同第一级灯具物联网模块连接的灯具；步骤c：在步骤b的同时，第一级灯具物联网模块将步骤a1或步骤a2获取的pwm信号输出，传递至第二级灯具物联网模块；步骤d：第二级灯具物联网模块根据步骤c中获取的pwm信号，控制同该灯具物联网模块连接的灯具；步骤e：在步骤d的同时，第二级灯具物联网模块将步骤c中获取的pwm信号输出，传递至其下一级灯具物联网模块；重复步骤d和步骤e，直至n个灯具物联网模块都获得了控制用的pwm信号。上述灯具物联方法中，信号输入接口和信号输出接口均采用rj45接
口；上级信号输出接口和下级信号输入接口之间通过直连网线连接；rj45接口中任意一个信号端子均可用于上级信号输出接口和下级信号输入接口之间的连接。
45.步骤b之前还包括步骤a3，步骤a3：对第一级灯具物联网模块将步骤a1或步骤a2获取的pwm信号放大后再输出。
46.上述灯具物联方法中，包括主控制盒；主控制盒和第一级灯具物联网模块电连接，主控制盒通过第一级灯具物联网模块获得供电；步骤a1中，第一级灯具物联网模块从主控制盒获取pwm信号。
47.上述灯具物联方法中，第一级灯具物联网模块上设置有上行控制接口；主控制盒上设置有主控制接口；上行控制接口和主控制接口均为rj45接口；上行控制接口和主控制接口之间通过直连网线连接；rj45接口中任意两个信号端子分别用作电源和地；rj45接口中任意一个信号端子用作pwm信号传输。主控制盒包括无线网络模块，无线网络模块和外部无线设备通过无线电连接通讯，获取外部控制指令。
48.利用本发明中灯具物联网系统和方法，能将本级的灯具控制信号依次传递到下一级led灯具，能方便地进行批量成组的led灯具的控制，尤其是在植物工厂中的级联led灯具，避免了对每个单独led灯具操作的繁琐，能高效地批量化调整亮度。
49.pwm信号放大模块能保证当级输出信号的驱动能力，且增加信号传输的距离；也保证了pwm信号传递至下一级时候的驱动能力，使信号传输过程变得可靠性很高。
50.外部旋钮位置检测模块和pwm信号发生模块的设置，使得灯具调节的方式多样化，既能通过灯具上的旋钮进行灯具控制；也能通过输入pwm信号的方式进行控制调节。且当前级的调控信号不仅用作当前控制对象的控制调节，同时还用作后续各级控制对象的控制调节。灯具控制包括亮度调节控制也包括灯具色温调节控制，
51.优先选择外部输入的pwm控制信号用作，保证了批量成组的led灯具的亮度控制的一致性。
52.上级灯具物联网模块向下级灯具物联网模块之间只需传递一路pwm信号用于下级灯具的控制，信号传递方式简化，也使该传递能用通用的低成本网络接口和直连线就能完成灯具的级联组网，形成低成本高效率的级联灯具物联网系统。
53.利用通用的rj45接口和直连网线实现级联led灯具的低成本高效率的级联组网，形成低成本高效率的级联灯具物联网系统。
54.这样的连接方式，使信号连接关系极简，连接的接口通用化，非常方便易得，且成本低廉；能低成本完成高效组网；且单信号传递，没有信号的互相干扰，也非常可靠。实际在运行中级联的最大led灯具可达500个，能满足一般植物工厂的照明级联需求。
55.主控制盒的设置使灯具物联网系统同时具有更智能化的控制终端，能通过主控制盒接入外部的无线网络，接受从无线网络中传递过来的控制信号。该无线网络可以连接手机等独立终端，有利于管理者随时随地进行级联灯具的操控；该无线网络还可以连接服务器或服务中心等综合终端，方便大面积进行批量化的级联灯具操控。大大提高了灯具物联网的管理效率，且组网成本极低。且主控制盒能从灯具物联网模块获得供电，也免除了主控制盒复杂的充电管理，能在现场即插即用地接入任意一个节点进行后续灯具的管理。通用的接口使组网变得更方便便捷。
56.以上上述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用发明
说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。