一种基于物联网的LED模块化场景智能云控系统及方法与流程

本发明涉及照明控制，更具体地说，本发明涉及一种基于物联网的led模块化场景智能云控系统及方法。

背景技术：

1、随着物联网技术的飞速发展，照明控制领域正经历着前所未有的变革，物联网技术的融入，使得照明控制系统不再局限于简单的开关控制，而是向着智能化、网络化和模块化的方向发展，其中，led照明因其高效、节能、环保等优点，成为照明控制领域的重要研究对象。

2、在现有的led照明控制系统中，许多系统已经采用了数据分析技术来提升管理效率，这些系统通常包括数据采集、数据处理、数据分析以及控制反馈等模块，数据采集模块通过传感器等设备收集led灯具的电气参数和运行状态信息；数据处理模块对采集到的数据进行清洗、整理，形成可分析的数据集；数据分析模块则运用各种数学模型和算法，对处理后的数据进行深入分析，以识别led灯具的潜在问题或性能变化趋势；最后，控制反馈模块根据分析结果，向led灯具发送控制指令，实现对其运行状态的调整和优化，整个流程形成了一个闭环的控制系统，有效提升了led灯具的管理水平。

3、但是其在实际使用时，仍旧存在一些缺点，如首先，大多数系统对led灯具的监测区域划分较为粗糙，无法实现对灯具运行的精细化监控；其次，数据采集模块在传感器选择和数据传输方面存在局限性，导致数据采集的准确性和实时性不足；再者，数据分析模块往往采用较为简单的分析模型，难以全面、深入地反映led灯具的运行状态；最后，控制反馈模块在控制指令的生成和执行监测方面存在滞后性，无法及时响应led灯具的异常状态，这些问题限制了现有系统在led灯具管理中的智能化水平和运维效率，增加了运维成本，降低了用户体验。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于物联网的led模块化场景智能云控系统及方法，通过以下方案，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的led模块化场景智能云控系统，包括：

3、led区域划分模块：用于对目标led灯具进行监测区域划分和时间区域划分并编号；

4、led数据采集模块：用于采集各监测子区域的电气数据和实景数据，并传输到led数据处理模块；

5、led数据处理模块：用于对led数据采集模块存储的数据进行处理，并将处理后的数据传输到led数据分析模块；

6、led数据分析模块：用于对led数据处理模块传输的数据分析，并将分析结果传输到led异常状态判断模块；

7、led异常状态判断模块：用于对各监测子区域的综合异常指数进行判断，并将判断结果传输到智能云控模块；

8、智能云控模块：根据目标监测子区域的led异常状态发出控制指令并对执行状态进行监测；

9、三维可视化模块：基于三维仿真和实景音像同步实现3d可视化运维。

10、优选的，所述led数据采集模块包括传感器单元、无线传输单元、数据清洗单元，以及数据存储单元，所述led数据处理模块包括数据获取单元、电气数据处理单元、实景数据处理单元，以及数据输出单元，所述led数据分析模块包括电气数据分析单元、实景数据分析单元以及综合分析单元，所述led异常状态判断模块包括综合异常指数目标值建立单元、判断单元以及判断结果输出单元，所述智能云控模块包括控制指令生成单元、指令编码传输单元以及执行状态监测单元。

11、优选的，所述led区域划分模块用于将目标led灯具确定为目标监测区域，通过按照相同发光面积划分的方式将目标监测区域划分为各监测子区域，并依次标记为1、2……n，将目标led灯具的运行时间确定为目标时间区域，通过等时间划分的方式将目标时间区域划分为各子时间区域，并依次标记为1、2……m。

12、优选的，所述led区域划分模块通过云端资源中的设计图纸信息确定目标led灯具的物理位置和尺寸，然后使用网格线将目标led灯具的整体发光面积划分为各监测子区域，通过读取目标led灯具的系统设置信息确定目标led灯具的运行时间，并根据实际需求选择合适的划分精度，包括每小时、每半小时、每分钟，以及每半分钟。

13、优选的，所述电气数据包括静电电荷、接触电阻、寄生电容、共模电感、浪涌脉冲电压、反向恢复时间、纹波电压，以及纹波频率，分别标记为ec、cr、pc、cm、siv、rat、rv，以及rf，所述实景数据包括蓝光辐射强度、二极管结温、光谱辐射强度、光输出、光频率、光谱反射率，以及色温，分别标记为blr、djt、sr、lo、lf、spr，以及te。

14、优选的，所述led数据采集模块将静电传感器安装在各监测子区域的led灯具附近采集静电电荷，使用高精度电阻测量仪连接在各监测子区域的led灯具的电路节点上采集接触电阻，利用电容测量仪测量led灯具及其周围电路中的寄生电容，将共模电感测量仪连接在led灯具的电源输入端采集共模电感，在led灯具的电源输入端安装浪涌电压传感器采集浪涌脉冲电压，连接反向恢复时间测试仪到led灯具的开关元件上采集反向恢复时间，将纹波电压测量仪放置在led灯具的电源输出端采集纹波电压，使用频率测量仪分析led灯具电源输出端的纹波电压的频率成分采集纹波频率，朝向led灯具发光面的方向安装蓝光辐射传感器采集蓝光辐射强度，在led灯具内部的二极管结附近安装热敏电阻或红外温度传感器采集二极管结温，将光谱辐射计放置在面向led灯具发光面的位置采集光谱辐射强度，在led灯具前方使用光强计或光度计测量光照强度采集光输出，面向led灯具发光面使用光谱分析仪采集光频率，在led灯具照射下的目标表面放置光谱反射率测量仪采集光谱反射率，面向led灯具发光面使用色温测量仪采集色温。

15、优选的，所述电气数据处理单元通过第i个监测子区域第j个子时间区域的静电电荷和第i个监测子区域第j个子时间区域的接触电阻计算出第i个监测子区域第j个子时间区域的静电敏感度，具体表示为：，其中maxj表示目标时间区域的最大值，minj表示目标时间区域的最小值，通过第i个监测子区域第j个子时间区域的寄生电容和第i个监测子区域第j个子时间区域的共模电感计算出第i个监测子区域第j个子时间区域的电磁干扰系数，具体表示为：，通过第i个监测子区域第j个子时间区域的浪涌脉冲电压和第i个监测子区域第j个子时间区域的反向恢复时间计算出第i个监测子区域第j个子时间区域的浪涌脉冲耐受性，具体表示为：，通过第i个监测子区域第j个子时间区域的纹波电压和第i个监测子区域第j个子时间区域的纹波频率计算出第i个监测子区域第j个子时间区域的电流纹波系数，具体表示为：。

16、优选的，所述实景数据处理单元通过第i个监测子区域第j个子时间区域的蓝光辐射强度和第i个监测子区域第j个子时间区域的二极管结温计算出第i个监测子区域第j个子时间区域的蓝光危害系数，具体表示为：，其中λblue1表示蓝光的波长范围起始值，λblue2表示蓝光的波长范围结束值，α表示温度系数，djtref表示参考温度，通过第i个监测子区域第j个子时间区域的光谱辐射强度计算出第i个监测子区域第j个子时间区域的光谱功率分布，具体表示为：，通过第i个监测子区域第j个子时间区域的光输出和第i个监测子区域第j个子时间区域的光频率计算出第i个监测子区域第j个子时间区域的闪烁系数，具体表示为：，通过第i个监测子区域第j个子时间区域的光谱反射率和第i个监测子区域第j个子时间区域的色温计算出第i个监测子区域第j个子时间区域的色彩再现系数，具体表示为：，其中sprref表示参考光源的光谱反射率。

17、优选的，所述λ表示波长，λblue表示蓝光的波长范围，蓝光的波长范围起始值具体为400nm，蓝光的波长范围结束值具体为500nm，温度系数的取值范围为0.005-0.02，参考温度为室温，参考光源具体为d65标准日光，m表示子时间区域数量。

18、优选的，所述电气数据分析模型具体表示为：，eaii,j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的led电气异常指数，essi,j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的静电敏感度，emii,j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的电磁干扰系数，spti,j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的浪涌脉冲耐受性，crci,j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的电流纹波系数，maxi（spti,j）表示目标监测区域的最大浪涌脉冲耐受性，n表示监测子区域数量。

19、优选的，所述实景数据分析模型具体表示为：，raii,j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的led实景异常指数，bhii,j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的蓝光危害系数，spdi,j（λ）表示第i个监测子区域第j个子时间区域的光谱功率分布，fli,j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的闪烁系数，crii,j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的色彩再现系数，maxi（spdi,j（λ））表示目标监测区域的最大光谱功率分布，mini（spdi,j（λ））表示目标监测区域的最小光谱功率分布，maxi（crii,j）表示目标监测区域的最大色彩再现系数，n表示监测子区域数量。

20、优选的，所述综合分析模型具体表示为：，σi表示第i个监测子区域的综合异常指数，eaii,j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的led电气异常指数，raii,j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的led实景异常指数，β1表示led电气异常指数的权重，β2表示led实景异常指数的权重，µ表示综合异常指数的其他影响因子，n表示监测子区域数量。

21、优选的，所述led电气异常指数的权重具体为0.6，led实景异常指数的权重具体为0.4，综合异常指数的其他影响因子具体指环境温度和环境湿度的变化。

22、优选的，所述综合异常指数目标值建立单元通过在历史综合异常指数中位数的基础上增加10%的安全裕量作为综合异常指数目标值。

23、优选的，所述综合异常指数目标值标记为σsv，当σsv>σi时，表示综合异常指数目标值大于第i个监测子区域的综合异常指数，说明第i个监测子区域的led运行状态良好，当σsv<σi时，表示综合异常指数目标值小于第i个监测子区域的综合异常指数，说明第i个监测子区域的led运行状态差。

24、优选的，所述控制指令生成单元用于根据led异常状态生成控制指令，当第i个监测子区域的led运行状态差时，将预设的控制策略生成控制指令，预设的控制策略包括关闭异常灯具和切换备用灯具，所述指令编码传输单元用于对控制指令进行编码，然后通过无线网络将编码后的指令传输到第i个监测子区域的led灯具，所述执行状态监测单元用于向led灯具发送查询指令，收集其执行状态信息，并验证是否已按照控制指令进行了相应的调整，当执行有误时，生成相应的报警信息，并触发重试机制或人工干预。

25、本发明的技术效果和优点：

26、本发明通过led区域划分模块对目标led灯具进行监测区域划分和时间区域划分并编号，使得整个系统能够精确地定位到每一个监测子区域和子时间区域，为后续的数据采集、处理和分析提供了精确的基础，这种划分方式提高了系统的灵活性和可维护性，使得对不同区域和时间段进行针对性的监测和控制成为可能；通过led数据采集模块通过传感器单元、无线传输单元、数据清洗单元和数据存储单元的协同工作，能够全面、准确地采集各监测子区域的电气数据和实景数据，并将其传输到云端进行存储和清洗，这些数据涵盖了led灯具运行状态的多个方面，为后续的数据分析和异常检测提供了全面的数据源；通过led数据处理模块对采集到的数据进行处理和计算，包括电气数据处理和实景数据处理，从而提取出有用的信息，这些处理后的数据为后续的数据分析和异常判断提供了可靠的基础，提高了系统的智能化水平；通过led数据分析模块建立电气数据分析模型和实景数据分析模型，对处理后的数据进行深入分析，计算出各监测子区域的led电气异常指数和实景异常指数，并通过综合分析模型计算出综合异常指数，这种多层次、多角度的数据分析方法，能够更全面地反映led灯具的运行状态，提高了异常检测的准确性和可靠性；通过led异常状态判断模块设立综合异常指数目标值，对各监测子区域的综合异常指数进行判断，以判断led灯具的运行状态是否异常，这种基于数据驱动的异常判断方法，能够快速、准确地识别出led灯具的潜在问题，为后续的故障处理提供了及时的预警信息；通过智能云控模块根据led异常状态判断结果，智能云控模块能够自动生成控制指令，并通过无线网络传输到目标led灯具，实现远程控制和状态监测，当发现led灯具异常时，能够迅速采取相应措施，确保整个系统的稳定运行，同时，执行状态监测单元能够验证控制指令的执行情况，确保控制指令得到有效执行；通过三维可视化模块通过三维仿真和实景音像同步技术，实现3d可视化运维，这种可视化方式使得用户可以直观地观察到led设备的运行状态和性能趋势，提高了运维的直观性和准确性，同时，支持用户自由旋转、缩放和平移模型，以及实景影像与三维模型的实时融合，使得用户可以从不同角度、全方位地了解设备状态，提高了运维的便捷性和效率。