一种自优化楼宇照明传感器节能控制系统

技术领域

本发明涉及智能控制领域，具体涉及一种自优化楼宇照明传感器节能控制系统。

背景技术

随着社会城市化进程的迅速发展，越来越多的高层楼宇拔地而起，为城市居民提供办公或居家场所，其内部相应的需要由庞大的照明控制模组为其过道与楼梯提供照明，楼宇内部过道与楼梯的照明设备通常是在固定时段内开启，该时段通常为而为了保证楼宇内能够有充足的照明，就需要在楼宇内安装照明传感器来进行照明控制；传统的照明控制系统多采用有线方式，但有线方式布线复杂、维护非常困难，整个照明传感器网络往往因为一个线路的老化而需要进行大量的排查维修工作，尤其是对于庞大的楼宇来说，维护成本巨大，而随着无线传感网络技术的兴起，其解决了有线系统维护困难的缺陷，无线传感器网络应用到照明控制系统上时，其具有即插即用、维护简单、维护成本较小的特点，但相对的，其相比于传统的有线传感器，其本身的能耗均依赖电池等储能能源，一旦无线传感器电池内电能耗尽，就需要及时进行更换，而对于整栋楼宇来说，更换无线传感器的电池也是一个巨大的工程，因此，为了减少维护照明控制无线传感器网络的成本，就需要对其进行尽可能的节能控制。

现有的节能控制技术中存在通过控制传感器节点进行休眠的方式来实现传感器的低功耗使用的技术，该技术手段对传感器是否进行休眠控制是通过传感器当前的工作状态以及传感器休眠后带来的影响进行判断，在楼宇的照明控制系统中使用时，由于楼宇内部的人为因素或生产活动时刻发生变化，该技术手段在应用时可能存在传感器无法进入休眠状态或某一区域的传感器长期进入休眠状态的情况，从而导致传感器实际的节能效果较差，并且传感器长期进入休眠状态可能会导致唤醒时存在延迟，无法准确保证楼宇内的照明控制系统正常运行。

发明内容

为了解决现有技术中传感器的节能效果较差，且无法准确保证楼宇内照明控制系统正常运行的问题，本发明提供一种自优化楼宇照明传感器节能控制系统，包括照明传感器分组模块、重要性差异获取模块、准确度差异获取模块、差异系数获取模块以及照明传感器控制模块；将楼宇内照明传感器划分多组，并确定当前工作组；获取当前工作组与其它组照明传感器的重要性差异；获取下个时刻当前工作组与其它组照明传感器准确度差异以及续航差异系数；从而获取替换收益，确定下个时刻当前工作组的替换工作组；依次获取每个时刻的替换工作组，并进行替换控制。本发明能够实现多组照明传感器的智能交替工作，在实现对照明传感器的节能控制的同时保证对楼宇照明控制的准确度。

本发明的采用如下技术方案，一种自优化楼宇照明传感器节能控制系统，包括：

照明传感器分组模块；对楼宇内所有照明传感器中进行分组，得到多组照明传感器；其中每组中的照明传感器能够覆盖整栋楼宇，且每一个照明传感器在进行分组时可以位于多个组中；获取当前时刻每个照明传感器的准确度；利用当前时刻每一组照明传感器的准确度均值确定当前工作组。

重要性差异获取模块；根据每个照明传感器在分组时分到组的次数获取每个照明传感器的重要性；利用每组中所有照明传感器的重要性均值获取当前工作组与其他组照明传感器的重要性差异。

准确度差异获取模块；获取下个时刻每个照明传感器的准确度，并根据下个时刻每组照明传感器的准确度均值获取下个时刻当前工作组与其他组照明传感器的准确度差异。

差异系数获取模块；获取下个时刻每组中照明传感器的最小剩余电量，根据下个时刻每组中照明传感器的最小剩余电量获取下个时刻当前工作组与其他组照明传感器的续航差异系数。

照明传感器控制模块；根据当前工作组与其他组照明传感器的重要性差异、下个时刻当前工作组与其他组照明传感器的准确度差异以及续航差异系数，获取下个时刻当前工作组与其他组照明传感器的替换收益；选择最大替换收益对应组的照明传感器作为下个时刻的工作组；依次得到每个时刻楼宇内的照明传感器工作组。

进一步的，一种自优化楼宇照明传感器节能控制系统，获取每个照明传感器在当前时刻的准确度的方法为：

获取每个照明传感器在楼宇内的覆盖范围，并获取当前时刻每个照明传感器覆盖范围内的一段时间内环境音量平均值；

根据当前时刻每个照明传感器覆盖范围内的一段时间内环境音量平均值的高低程获取每个照明传感器在当前时刻的准确度。

进一步的，一种自优化楼宇照明传感器节能控制系统，获取每个照明传感器的重要性的方法为：

获取每个照明传感器在所有组照明传感器中出现的次数；

获取划分的多组照明传感器的组数；

根据每个照明传感器在所有组照明传感器中出现的次数与划分的多组照明传感器的组数的比值得到每个照明传感器的重要性。

进一步的，一种自优化楼宇照明传感器节能控制系统，获取当前工作组与其它组照明传感器的重要性差异的方法为：

获取当前工作组与其它组照明传感器中相同的照明传感器，并将相同的照明传感器去除；

获取去除相同照明传感器后当前工作组与其它组照明传感器的重要性均值；

根据去除相同照明传感器后当前工作组与其它组照明传感器的重要性均值之差得到当前工作组与其它组照明传感器的重要性差异；

同理，获取下个时刻当前工作组与其它组照明传感器的准确度差异。

进一步的，一种自优化楼宇照明传感器节能控制系统，获取下个时刻当前工作组与其它组照明传感器的续航差异系数的方法为：

将当前工作组与其它组照明传感器中相同的照明传感器去除；

获取下个时刻去除相同照明传感器后当前工作组传感器中的最小剩余电量，以及其它组照明传感器中的最小剩余电量；

根据下个时刻去除相同照明传感器后当前工作组传感器中的最小剩余电量以及每组照明传感器中的最小剩余电量，获取下个时刻当前工作组与其它组照明传感器的续航差异系数。

进一步的，一种自优化楼宇照明传感器节能控制系统，获取下个时刻当前工作组与其它组照明传感器的替换收益的方法为：

根据当前工作组与其它组照明传感器的重要性差异、当前工作组下个时刻与其它组照明传感器的准确度差异以及续航差异系数，获取下个时刻当前工作组与其它组照明传感器的替换收益，表达式为：

；

其中，

进一步的，一种自优化楼宇照明传感器节能控制系统，获取楼宇内的多组照明传感器的方法为：

根据楼宇内照明传感器的分布任意选取不同数量的照明传感器作为一组，每组照明传感器包括覆盖整栋楼宇范围内的照明传感器数量，得到楼宇内的多组照明传感器；其中，任意两组照明传感器均不存在包含关系。

本发明的有益效果是：本发明通过对楼宇内的照明传感器进行分组，并确保每一组照明传感器的感应范围可以覆盖整栋楼宇，从而为后续传感器的工作组替换提供了基础条件，进一步本发明考虑到不同组照明传感器覆盖范围内不同时刻的环境音量变化，保证了后续计算不同时刻工作组替换收益的准确度，从而能够实现不同时刻楼宇内不同组传感器的智能替换，保证了对楼宇内照明传感器节能控制的同时，还能够确保对整栋楼宇的照明控制全覆盖，能够有效保护楼宇的照明控制系统正常运行。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述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。

图1为本发明实施例的一种自优化楼宇照明传感器节能控制系统组成示意图。

具体实施方式

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。

如图1所示，给出了本发明实施例的一种自优化楼宇照明传感器节能控制系统组成示意图，包括：

在本发明的一种实施例中，工业楼宇内所有的照明传感器数量以及对应的安装位置都已预先获取，为了确保对楼宇照明控制的完整性，楼宇内照明传感器的覆盖范围存在重叠，即两个或两个以上的照明传感器可以对同一个区域进行监测，因此，本发明在将楼宇内的照明传感器进行划分组别时，每一组中的所有照明传感器均可以实现对整栋楼宇的全覆盖。

101.照明传感器分组模块；对楼宇内所有照明传感器中进行分组，得到多组照明传感器；其中每组中的照明传感器能够覆盖整栋楼宇，且每组中的照明传感器可以重复；获取当前时刻每个照明传感器的准确度；利用当前时刻每一组照明传感器的准确度均值确定当前工作组。

对楼宇内的照明传感器进行分组的方法为：

根据楼宇内照明传感器的分布任意选取不同数量的照明传感器作为一组，每组照明传感器包括覆盖整栋楼宇范围内的照明传感器数量，得到楼宇内的多组照明传感器；其中，任意两组照明传感器均不存在包含关系。

在本发明的一种实施例中，对楼宇内的照明传感器进行划分后，保证每一组中的所有照明传感器的监测范围可以实现对楼宇的全覆盖；每一组照明传感器之间不完全相同，且每一组照明传感器之间不存在包含关系，即任意两组照明传感器之间可以存在相同的照明传感器，但每组照明传感器中一定存在其他组不包含的照明传感器。

获取每个照明传感器在当前时刻的准确度的方法为：

获取每个照明传感器在楼宇内的覆盖范围，并获取当前时刻每个照明传感器覆盖范围内的一段时间内环境音量平均值；

对于楼宇内每个照明传感器的覆盖范围中，环境音量的大小为流动数据，即在每个照明传感器的覆盖范围中一段时间内有的环境音量平均值，本发明中一段时间内环境音量平均值为归一化数据，表示一段时间内每个照明传感器的覆盖范围中环境音量的高低程度。

根据当前时刻每个照明传感器覆盖范围内的一段时间内环境音量平均值获取每个照明传感器在当前时刻的准确度。

对于照明传感器，楼宇内存在的传感器一般分为微波传感器和声控传感器，当一段时间内环境音量均值较高时，此时照明传感器范围内人的流动性相应的较为频繁，需要持续性的照明，微波传感器通过感应区域内人体的移动可以控制照明设备持续工作，此时微波传感器的准确度应大于声控传感器的准确度，而当一段时间内环境音量均值较低时，对应的照明，此时可以由声控传感器对照明设备进行主导控制，以使得瞬时的高音量也能及时为传感器区域内提供照明，则对于一个时刻的照明传感器：

若照明传感器为微波传感器，其在时刻

；

若照明传感器为声控传感器，其在时刻

；

以上两个计算公式中，

在本发明的控制系统开始使用时，通过获取当前时刻每个照明传感器的准确度，进而获取划分后每一组中照明传感器的准确度均值，从而将准确度均值最大对应组的照明传感器作为本发明控制系统开始使用时的当前工作组。

102.重要性差异获取模块；用于根据每个照明传感器在所有组照明传感器中出现的次数获取每个照明传感器的重要性；根据每组照明传感器的重要性均值获取当前工作组与其他组照明传感器的重要性差异。

获取每个照明传感器的重要性的方法为：

获取每个照明传感器在所有组照明传感器中出现的次数；

获取划分的多组照明传感器的组数；

根据每个照明传感器在所有组照明传感器中出现的次数与划分的多组照明传感器的组数的比值得到每个照明传感器的重要性。

本发明根据每个传感器在不同组中出现的频率来计算每个传感器的重要性，而由于每个传感器的重要性是根据其出现的次数计算，因此每个传感器的重要性与时刻的变化无关，则计算每个传感器重要性的表达式为：

；

其中，

获取当前工作组与每组照明传感器的重要性差异的方法为：

获取当前工作组与每组照明传感器中相同的照明传感器，并将相同的照明传感器去除；

获取去除相同照明传感器后当前工作组与每组照明传感器的重要性均值；

根据去除相同照明传感器后当前工作组与每组照明传感器的重要性均值之差得到当前工作组与每组照明传感器的重要性差异；

对于当前工作组

103.准确度差异获取模块；获取每个照明传感器在下个时刻的准确度，并根据下个时刻每组照明传感器的准确度均值获取下个时刻当前工作组与其他组照明传感器的准确度差异。

准确度差异获取模块与重要性差异获取模块同理，以当前工作组

104.差异系数获取模块；用于获取下个时刻的每组照明传感器中的最小剩余电量，根据下个时刻每组照明传感器的最小剩余电量获取下个时刻当前工作组与其他组照明传感器的续航差异系数。

获取下个时刻当前工作组与每组照明传感器的续航差异系数的方法为：

将当前工作组与每组照明传感器中相同的照明传感器去除；

获取下个时刻去除相同照明传感器后当前工作组传感器中的最小剩余电量，以及每组照明传感器中的最小剩余电量；

根据下个时刻去除相同照明传感器后当前工作组传感器中的最小剩余电量以及每组照明传感器中的最小剩余电量，获取下个时刻当前工作组与每组照明传感器的续航差异系数。

本发明以当前工作组

；

计算初始覆盖策略与所有替换策略之间的续航差异系数，续航差异系数越趋近于0说明另一组传感器

105.照明传感器控制模块；根据当前工作组与其他组照明传感器的重要性差异、下个时刻当前工作组与其他组照明传感器的准确度差异以及续航差异系数，获取下个时刻当前工作组与其他组照明传感器的替换收益；选择最大替换收益对应组的照明传感器作为下个时刻当前工作组的替换工作组；依次控制每个时刻楼宇内的工作组进行替换。

获取下个时刻当前工作组与每组照明传感器的替换收益的方法为：

根据当前工作组与每组照明传感器的重要性差异、下个时刻当前工作组与每组照明传感器的准确度差异以及续航差异系数，获取下个时刻当前工作组与每组照明传感器的替换收益，表达式为：

；

其中，

若当前工作组与另一组照明传感器之间的续航差异系数越趋近于0，则说明替换后续航能力会下降，此时，就越应该关注替换后的准确度差异，这是由于重要性表示的是一个传感器的重要程度，越重要其续航能力越应该被保护，因此当重要的传感器被替换时，也就说明其被其他不重要的传感器替代了，此时重要性的差异就会变大，所以若替换后的续航差异系数越表示续航能力上升，我们越应该关注重要传感器的续航能力被保护时获得的收益。

因此，计算下个时刻当前工作组与每一组照明传感器的替换收益，进而选择替换收益最大的一组照明传感器作为下个时刻当前工作组的替换工作组，将替换工作组作为下个时刻的当前工作组，并在下个时刻继续进行当前工作组的更新，从而实现工作组的智能替换，由于照明传感器的特殊性，每次替换时间隔的时间不能太短，太短则会导致频繁采集信息，从而无法满足节能设定，同时也不能过长，过长会导致照明传感器的信息更新缓慢，并且会降低照明传感器的续航能力，从而无法实现对楼宇的精准布控，因此在本发明中，根据实际场景中的人员活动频率的经验，相邻时刻之间所间隔的时间设定为1小时。

需要说明的是，下个时刻当前工作组与其他照明传感器的替换收益可以为负值，即若下个时刻某一组照明传感器的替换收益为负，说明替换后的监测效果相对与上一时刻的当前工作组并不好，因此，若当前工作组在下一时刻中与其他所有组照明传感器的替换收益均为负值，则认为当前工作组在下一时刻不需要进行替换，即每个时刻选择替换收益非负的最大值对应组照明传感器作为下一时刻的替换工作组。

本发明的一种自优化楼宇照明传感器节能控制系统中，至少包括照明传感器、监控设备以及中央处理器以及传感器控制设备，其中照明传感器和监控设备分别与中央处理器连接，传感器控制设备安装在照明传感器内部，仅通过中央处理器控制。

其中照明传感器为无线传感器，具备收发无线信号的功能，能够将监测到的信息发送到中央处理器进行反馈，同时其内部的传感器控制设备能够接受中央处理器的指令，实现开启传感器监测和关闭传感器监测的功能；照明传感器预先安装于楼宇的各个区域，照明传感器数量以及对应的安装位置都已预先获取，且楼宇内照明传感器的覆盖范围存在重叠，即两个或两个以上的照明传感器可以对同一个区域进行监测。

监控设备的采集范围大于照明传感器，主要用于采集照明传感器覆盖范围内的环境音量的值，因此监控设备随照明传感器的分布位置进行安装，该监控设备在满足本系统需要监测数据的同时，也可以满足日常的监控作用，因此该监控设备存在多线连接，将本系统所需数据通过有线传输至本发明系统的中央处理器中。

中央处理器可以为安装在计算机介质中的软件或程序，能够实现本发明系统中照明传感器分组模块、重要性差异获取模块、准确度差异获取模块以及差异系数获取模块的功能，首先中央处理器中的照明传感器分组模块根据楼宇中照明传感器的分布完成分组，并确定系统启动后的当前工作组，然后通过接收监控设备采集的信息，并通过重要性差异获取模块、准确度差异获取模块以及差异系数获取模块分析每一组传感器的替换收益，从而根据替换收益发出控制指令，将当前工作组在下一时刻对应的所有照明传感器关闭监测，同时控制下一时刻替换工作组中的所有照明传感器开启监测，其他组照明传感器保持关闭状态，每隔一个小时进行一次替换，从而实现照明传感器的智能控制，并且具有节能的效果。

本发明通过对楼宇内的照明传感器进行分组，并确保每一组照明传感器的感应范围可以覆盖整栋楼宇，从而为后续传感器的工作组替换提供了基础条件，进一步本发明考虑到不同组照明传感器覆盖范围内不同时段环境音量的均值变化，保证了后续计算不同时刻工作组替换收益的准确度，从而能够实现不同时刻楼宇内不同组传感器的智能替换，保证了对楼宇内照明传感器节能控制的同时，还能够确保对整栋楼宇的照明控制全覆盖，能够有效保护楼宇的照明控制系统正常运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。