СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ Российский патент 2025 года по МПК H05B47/10 F21S8/08 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к системам управления освещением, и предназначено для экономичного автономного освещения жилых, общественных, промышленных территорий, дорог, пешеходных переходов, в том числе автомобильных и прочих объектов транспортной инфраструктуры.

Из уровня техники известна система управления системой освещения [патент GB 2444734 A, опубликовано: 18.06.2008, МПК F21S 8/00], содержащая опора с уличными светильниками, средства обнаружения/присутствия объекта, средства связи и средства управления, при этом средства управления обрабатывают информацию от одного или нескольких датчиков и передают ее другим удаленно расположенным средствам управления для обеспечения «прогностического освещения» объектов, проходящих по пути объекта, и выключения освещения, когда оно не требуется объектам. Данная система управления освещением применяется для освещения проезжей части и обнаружения присутствия пешеходов и транспортных средств.

Недостатком данной системы управления освещением является её дорого стоимость, выражающаяся в том, что каждая опора уличных светильников должна содержит в себя множество аппаратных средств, таких как средство детектирования, управляющее устройство и средство связи.

Также из уровня техники известна система наружного освещения и устройство для ее управления [RU 2588032, Опубликовано: 27.06.2016 Бюл. № 18, МПК H05B 37/02]. Система наружного освещения, содержит наружные светильники, распределенные по пространственным участкам наружного пространства, при этом интенсивность излучаемого света наружных светильников является управляемой для каждого пространственного участка, при этом используются ссылки для отнесения к соответствующим пространственным участкам, и содержащая устройство управления.

Устройство управления, предназначенное для управления системой освещения, при этом система наружного освещения содержит наружные светильники, распределенные по пространственным участкам наружного пространства, причем интенсивность излучаемого света наружных светильников является управляемой по каждому пространственному участку и для каждого пространственного участка, при этом используются ссылки для отнесения к конкретным пространственным участкам, и содержащее:

- средство ввода для приема от детекторной системы указания подобласти наружного пространства и приема, по меньшей мере, одного показателя активности для подобласти, при этом детекторная система выполнена с возможностью детектирования активности в подобласти, причем подобласть является отличной от пространственных участков и больше них, при этом для отнесения к подобластям используется указание, при этом, по меньшей мере, один показатель активности относится к плотности транспортного потока в подобласти,

- блок обработки информации, выполненный с возможностью установления соответствия, по меньшей мере, одного указания, по меньшей мере, одной ссылке на соответствующий пространственный участок и с возможностью определения уровня интенсивности освещения для соответствующего, по меньшей мере, одного пространственного участка в зависимости от принятого, по меньшей мере, одного показателя активности,

- средство вывода для предоставления, по меньшей мере, одной ссылки совместно с соответствующей определенной интенсивностью освещения в систему наружного освещения.

Недостатками данной системы управления освещением является её дорого стоимость, восприимчивость к хакерским атакам и конструктивная сложность, заключающаяся в том, что детекторная система управления основана на сборе в едином центре управления большого объема данных о наличие объектов, полученных с городских видеокамер, данных сотовых операторов, GPS меток установленных на транспортных средствах и сотовых телефонов людей, и после проведения анализа полученных данных выдаче управляющих сигналов на включение светильников в зонах, где собранная информация показывает наличие объектов.

Кроме этого, из уровня техники известна автономная интеллектуально-информационная система освещения территории пространственно-ориентированного объекта модульными светильниками [патент RU 2747458, опубликовано: 05.05.2021 Бюл. № 13, МПК F21S 9/00], содержащая, по меньшей мере, две расположенные по границе освещаемой территории опоры, например, в виде фонарных столбов, на каждой из которых размещен свой светильник со своим соответствующим его порядковому номеру идентификатором, своим осветителем и своей связанной структурной сетью узлов: с модулем электропитания, присоединенным к электросети наружного освещения; с одной, как минимум, видеокамерой, фиксирующей в ее зоне обзора и уровень освещенности, и возгорание, и задымление, и природные катаклизмы, а также приближение или удаление движущихся объектов; с блоком управления интенсивностью освещения осветителя, обеспечивающим установку текущего значения интенсивности его света; с модулем связи со своим радиомодемом, формирующим цифровой сигнал связи со своей зоной действия, идентичный цифровым сигналам связи радиомодемов модулей связи других светильников системы; с модулем обработки информации, осуществляющим сбор, анализирование информации, поступившей к нему от связанных с ним узлов своего светильника, и принятие на ее основе решения об установлении в зоне освещения своего светильника уровня освещенности в зависимости от времени суток и погодных условий и соответствующего ему уровня интенсивности света осветителя своего светильника, отличающаяся тем, что модуль связи каждого светильника системы соединен обратной связью с соответствующей аппаратурой модулей связи других светильников системы, находящихся в одном радиусе действия их сигналов связи, при этом он дополнительно оснащен радиомодулем с функцией приемо-передачи сигналов связи по локальной и/или глобальной сети Интернет, связанным с его радиомодемом, а сам радиомодем модуля связи снабжен функцией ретрансляции сигнала и его модуль обработки информации снабжен своим управляющим блоком, формирующим из светильников системы освещения, находящихся в одном радиусе действия их сигналов связи, свои локальные осветительные сети, являющиеся в совокупности многократно связанными между собой сетями единой саморегулируемой автономной интеллектуально-информационной системы освещения, покрывающей полностью всю территорию от первого до последнего светильника, жизнеспособность и целостность, которой постоянно поддерживается многократным наложением соразмерных ретранслируемых сигналов связи, между светильниками сформированных ими локальных сетей.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа для заявляемого изобретения.

Недостатками данной системы управления освещением является её дорогостоимость, необходимость оснащения каждого светильника видеокамерой, фиксирующей приближение или удаление движущихся объектов, отсутствие возможности фиксирования ложных срабатываний, на посторонние движения (например, на ветер несущий листья по дороге, дождь, животные) внутри контролируемой зоны.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение заключается в создании безопасной, надежной и энергоэффективной системы управления освещением, с более простой и дешевой конструкцией.

Технический результат от использования заявляемой системы управления освещением, заключается в ускорение принятия системой управленческого решения по регулированию светового потока каждого светильника входящего в систему, что тем самым позволяет обеспечить ее дешевизну и энергоэффективность.

Задача решается, а указанный технический результат достигается тем, что система автоматического управления освещением содержит, группу светильников, каждый из которых оснащен своим осветителем, расположенных на своих опорах по границе освещаемой территории, каждый светильник с осветителем, из включенных в группу, связан своей структурной сетью узлов управления, включающей:

одну как минимум IP видеокамеру, выполненную с открытой программно-аппаратной архитектурой и возможностью загрузки программного обеспечения, фиксирующую в её просматриваемой зоне обзора уровень освещенности и приближение и/или удаление движущихся/не движущихся объектов детекции, и/или присутствие движущихся/не движущихся объектов детекции, с функциями формирования и передачи цифрового изображения на блок распознавания и классификации объектов детекции,

один как минимум блок распознавания и классификации объектов детекции, выполненный на базе нейросети с алгоритмом глубокого обучения «Deep Learning» и функциями приема в режиме реального времени цифрового изображения, передаваемого с IP видеокамеры, проведения автоматического анализа зафиксированной на цифровом изображении информации с целью определения приближения и/или удаления движущихся/не движущихся объектов детекции, и/или присутствия движущихся/не движущихся объектов детекции и/или количества объектов детекции находящихся в просматриваемой зоне обзора IP видеокамеры, последующей классификации выявленных объектов детекции, находящихся в просматриваемой зоне обзора IP видеокамеры и передачи информации (данных) об объектах детекции в формате JSON, описывающей текущее состояние видимого IP видеокамерой цифрового изображения о наличие, типе и количестве объектов детекции в просматриваемой IP видеокамерой зоне, на блок формирования сигналов управления освещением,

один как минимум блок формирования сигналов управления освещением, предназначенный для регулирования интенсивности освещения осветителя светильника, путем формирования стандартных сигналов управления освещением и выполненный с возможностью изменения своего алгоритма работы на основании данных, полученных от блока распознавания и классификации, цифрового изображения, переданного от IP видеокамеры и загруженных пользователем в блок формирования сигнала управления освещением правил,

один как минимум блок контроля повторений сигналов (6), предназначенный для селектирования по типу событий входящие управляющие сигналы, полученных из блока формирования сигналов управления освещением, и на основании установленных в нем правила по временным интервалам, выдает «события управления» в блок триггер событий,

один как минимум блок триггер событий, предназначенный для выделения из потока формируемых событий условий включения и выключения, изменения уровня интенсивности освещенности и формирования из них стандартных сигналов управления освещением для модуля интерфейса проводного или беспроводного канала,

один как минимум модуль интерфейса проводного или беспроводного канала, выполняющий функции по получению стандартных цифровых сигналов управления от блока триггера событий, преобразования их к адаптированным физическим протоколам и сигналам управления светильниками используемых в сети управления светильниками по проводным или беспроводным каналам.

Сущность заявляемого изобретения поясняется графическим материалом:

ФИГ. 1 - Структурная схема система автоматического управления освещением;

ФИГ. 2 - Внешний вид устройства в варианте исполнения с интеграцией в аппаратную платформу HEOP IP видеокамеры описанных блоков и модулей в режиме эмуляции.

Система автоматического управления освещением содержит, группу светильников (1), каждый из которых оснащен своим осветителем (не обозначен на фигурах), в качестве которого использована Led-лампа, расположенных на своих опорах по границе освещаемой территории (например, согласно светотехническому проекту объект автоматизации, производственный объект, участок дороги, пешеходный переход и т.д.). Каждый светильник (1) с осветителем, из включенных в группу, связан своей структурной сетью узлов управления, включающей:

- одну как минимум IP видеокамеру (2), выполненную с открытой программно-аппаратной архитектурой (например, с поддержкой HEOP) и возможностью загрузки программного обеспечения, фиксирующую в её просматриваемой зоне обзора уровень освещенности и приближение и/или удаление движущихся/не движущихся объектов детекции, и/или присутствие движущихся/не движущихся объектов детекции, с функциями формирования и передачи цифрового изображения на блок распознавания и классификации (3) объектов детекции;

- один как минимум блок распознавания и классификации (3) объектов детекции, выполненный на базе нейросети с алгоритмом глубокого обучения «Deep Learning» и функциями приема в режиме реального времени цифрового изображения, передаваемого с IP видеокамеры (2), проведения автоматического анализа зафиксированной на цифровом изображении информации с целью: определения приближения и/или удаления движущихся/не движущихся объектов детекции, и/или присутствия движущихся/не движущихся объектов детекции и/или количества объектов детекции находящихся в просматриваемой зоне обзора IP видеокамеры, последующей классификации выявленных объектов детекции, находящихся в просматриваемой зоне обзора IP видеокамеры (2) и передачи информации об объектах детекции в формате JSON, описывающей текущее состояние видимого IP видеокамерой (2) цифрового изображения о наличие и количестве объектов детекции в просматриваемой IP видеокамерой (2) зоне, на блок формирования сигналов управления освещением (4);

- один как минимум блок формирования сигналов управления освещением (4), предназначенный для регулирования интенсивности (диммирования) освещения осветителя светильника (1), выполненный с возможностью изменения своего алгоритма работы на основании, полученных от блока распознавания и классификации (3) данных, цифрового изображения, переданного от IP видеокамеры (2) и загруженных пользователем в блок формирования сигнала управления освещением (4) правил. Блок формирования сигналов управления освещением (4) выполняет функции преобразования сигналов, полученных от блока распознавания и классификации (3) объектов детекции, в сигналы управления освещением, обеспечивает установку требуемого значения интенсивности света светильника (1), путем формирования стандартных сигналов управления освещением, (например, «включить»/«выключить»/«установить уровень освещенности N») и выдачу значений временных интервалов в таймере блока контроля повторений сигналов (6) на основе установленных пользователем правил. Например, в блоке формирования сигналов управления освещением (4), пользователем могут быть установлены следующие правила:

«ОБЪЕКТ (человек/количество > 1) ТОГДА ВКЛ и яркость:=100%»;

«ОБЪЕКТ (нет) ТОГДА ожидаем.30s; ожидаем.ВЫКЛ.30s)»;

«ОБЪЕКТ (ожидаем.30s.END) ТОГДА яркость:=50%; плавно.60s»;

«ОБЪЕКТ (ожидаем.ВЫКЛ.END) ТОГДА яркость:=0% ВЫКЛ.»;

Данные устанавливаемые пользователем правила описывают отношения между опознанным объектом детекции и требуемым для него уровнем освещенности, а также скорости (времени) реакции изменения уровня яркости на него в условиях текущего проекта автоматизации.

- один как минимум блок контроля повторений сигналов (6), предназначенный для выдачи «события управления» в блок триггер событий (5). Блок контроля повторений сигналов (6) селектирует входящие управляющие сигналы, полученные из блока формирования сигнала управления освещением (4) по типу событий, и используя установленные в нем правила по временным интервалам, позволяет избежать выдачи повторяющихся однотипных сигналов управления освещением и минимизировать объема передаваемых данных;

- один как минимум блок триггер событий (5), предназначенный для выделения из потока формируемых событий условий включения и выключения, изменения уровня интенсивности освещенности и формирования из них стандартных сигналов управления освещением для модуля интерфейса (7) для проводного или беспроводного (радио) канала;

- один как минимум модуль интерфейса (7) для проводного или беспроводного (радио) канала, выполняющий функции по получению стандартных сигналов управления от блока триггера событий (5), преобразования их к физическим протоколам и сигналам управления светильниками (1), конкретных используемых в сети управления светильниками (1) по проводным (например, DALI) или беспроводным (например, ZigBee) каналам. Модуль интерфейса (7) для проводного или беспроводного (радио) канала, может быть выполнен в различных вариантах в зависимости от необходимого протокола управления освещением светильниками - проводные или радио канальные.

Система автоматического управления освещением работает следующим образом.

Система автоматического управления освещением содержит, группу светильников (1), каждый из которых оснащен осветителем. В качестве осветителя светильника (1) может быть использована Led-лампа. Светильники (1) расположены на своих опорах по границе освещаемой территории, которая соотвфигетствует светотехническому проекту объект автоматизации. Каждый светильник (1) с осветителем, из включенных в группу, связан своей структурной сетью узлов управления с IP видеокамерой (2), блоком распознавания и классификации (3) объектов детекции, блоком формирования сигналов управления освещением (4), блоком триггером событий (5), блоком контроля повторений сигналов (6) и модулем интерфейса (7) для проводного или беспроводного (радио) канала.

IP видеокамера (2) входящая в систему управления освещением, выполненная с открытой программно-аппаратной архитектурой (например, с поддержкой HEOP) и возможностью загрузки программного обеспечения, фиксирует в её просматриваемой зоне обзора уровень освещенности и приближение и/или удаление движущихся/не движущихся объектов детекции, и/или присутствие движущихся/не движущихся объектов детекции. В качестве объектов детекции в заявляемом изобретении могут выступать человек и/или автотранспорт.

Далее IP видеокамера (2) формирует цифровое изображение, зафиксированное в просматриваемой её зоне обзора, и передает цифровое изображение на блок распознавания и классификации (3) объектов детекции.

Блок распознавания и классификации (3) объектов детекции, выполненный на базе нейросети с алгоритмом глубокого обучения «Deep Learning», принимает в режиме реального времени цифровое изображение, передаваемое с IP видеокамеры (2). Затем блоком (3) проводится автоматический анализ зафиксированной на цифровом изображении информации, определяется приближение и/или удаление движущихся/не движущихся объектов детекции, и/или присутствие движущихся/не движущихся объектов детекции и/или количество объектов детекции, находящихся в просматриваемой зоне обзора IP видеокамеры (2). Далее, блок (3) классифицирует находящиеся на цифровом изображении объекты детекции, выявленные в просматриваемой IP видеокамерой (2) зоне обзора, по их наличию, типу и количеству.

Проанализировав и проклассифицировав полученное цифровое изображение блок (3) передает на блок формирования сигналов управления освещением (4) данные в формате JSON, описывающие текущее состояние видимого IP видеокамерой (2) цифрового изображения о наличие, типе и количестве объектов детекции в просматриваемой зоне.

Блок формирования сигналов управления (4) предназначен для преобразования сигналов и регулирования интенсивности освещения осветителя светильника (1), и выполнен с возможностью изменения своего алгоритма работы на основании, полученных от блока распознавания и классификации (3) данных в формате JSON, цифрового изображения, переданного от IP видеокамеры (2) и загруженных пользователем в него правил.

Пользователем в блоке формирования сигналов управления освещением (4) могут быть установлены, например, следующие правила:

- «ОБЪЕКТ (человек/количество > 1) ТОГДА ВКЛ и яркость: = 100%»;

- «ОБЪЕКТ (нет) ТОГДА ожидаем.30s; ожидаем. ВЫКЛ.30s»;

- «ОБЪЕКТ (ожидаем.30s.END) ТОГДА яркость: = 50 %; плавно.60s»;

- «ОБЪЕКТ (ожидаем.ВЫКЛ.END) ТОГДА яркость: = 0% ВЫКЛ.».

Блок формирования сигналов управления освещением (4), на основании полученных от блока (3) данных в формате JSON, описывающих текущее состояние видимого IP видеокамерой (2) цифрового изображения о наличие, типе и количестве объектов детекции в просматриваемой ею зоне, формирует стандартные сигналы управления освещением, обеспечивающие установку требуемого значения интенсивности света светильника (1), и выдает значения внутренних временных интервалов в таймер блока контроля повторений сигналов (6) на основе установленных пользователем правил.

Блоком (4) могут быть сформированы стандартные сигналы управления освещением такие как «включить»/«выключить»/«установить уровень освещенности (яркость) N», обеспечивающие установку требуемого значения интенсивности света светильника (1).

Кроме выдачи стандартного сигнала управления освещением светильника (1), блок (4) формирует внутренние временные интервалы контроля по типу входящих событий, тем самым позволяет избегать однотипных повторяющихся сигналов управления освещением без необходимости. Это, например, в случае с радиоуправлением обеспечивает меньшую загрузку эфира командами и уменьшению частоты коллизий управляющих сигналов, а также уменьшения времени реакции на сигналы управления всей системы управления, особенно в городских условиях. Блок формирования сигналов управления освещением (4) имеет возможность интеграции в системы верхнего уровня АСУНО для более гибкого изменения своих правил и настроек управления.

Блок контроля повторений сигналов (6), входящий в заявляемую систему автоматического управления освещением, предназначен для выдачи «события управления» в блок триггер событий (5). Блок контроля повторений сигналов (6) селектирует входящие управляющие сигналы, полученные из блока формирования сигнала управления освещением (4) по типу событий, и используя установленные в нем правила по временным интервалам, позволяет избежать выдачи повторяющихся однотипных сигналов управления освещением и минимизировать объема передаваемых данных.

Блок триггер событий (5), входящий в заявляемую систему автоматического управления освещением, выделяет из потока формируемых событий условий включения и выключения, изменения уровня интенсивности освещенности, и формирует из них стандартные сигналы управления («ВКЛ», ВЫКЛ», «DIMM») освещением в модуль интерфейса (7) проводного/беспроводного канала.

Модуль интерфейса (7), получает стандартные цифровые сигналы управления от блока триггера событий (5), преобразует их к адаптированным физическим протоколам и сигналам управления светильниками (1), используемым в сети управления светильниками (1) по проводным (например, DALI) или беспроводным (например, ZigBee) каналам.

Все вышеописанные блоки и модули могут быть построены на аппаратной базе программируемой логики типа PGA или FPGA, альтернативно на базе специализированных контроллеров DSP.

Работа системы автоматического управления освещением построена на алгоритмах искусственного интеллекта, предназначенного для распознавания образов цифровых изображений видимых IP видеокамерой. В заявляемом изобретении это нейронная сеть на «датасетах» (англ. dataset) распознавания человека и/или автотранспорта.

Также в заявляемом изобретении предлагается использовать возможности самой архитектуры HEOP IP видеокамеры и реализацией в рамках её открытой аппаратной платформы всех описанных блоков и модулей в режиме эмуляции. Такое совмещение вышеописанных блоков и модулей, в совокупности с источником цифрового изображения (IP видеокамерой) в единой конструкции позволит значительно снизить габариты и стоимость технологии управления освещением в данном варианте реализации.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к системам управления освещением, и предназначено для экономичного автономного освещения жилых, общественных, промышленных территорий, дорог, пешеходных переходов, в том числе автомобильных и прочих объектов транспортной инфраструктуры. Заявленная система автоматического управления освещением содержит группу светильников, каждый из которых оснащен своим осветителем, расположенных на своих опорах по границе освещаемой территории, каждый светильник с осветителем, из включенных в группу, связан своей структурной сетью узлов управления, включающей IP видеокамеру, блок распознавания и классификации объектов детекции, блок формирования сигналов управления освещением, блок контроля повторений сигналов, блок триггер событий и модуль интерфейса проводного или беспроводного (радио) канала. Технический результат - ускорение принятия системой управленческого решения по регулированию светового потока каждого светильника входящего в систему, что тем самым позволяет обеспечить ее энергоэффективность. 2 ил.

Система автоматического управления освещением содержит группу светильников, каждый из которых оснащен своим осветителем, расположенных на своих опорах по границе освещаемой территории, каждый светильник с осветителем, из включенных в группу, связан своей структурной сетью узлов управления, включающей:

одну как минимум IP видеокамеру, выполненную с открытой программно-аппаратной архитектурой и возможностью загрузки программного обеспечения, фиксирующую в её просматриваемой зоне обзора уровень освещенности и приближение и/или удаление движущихся/не движущихся объектов детекции, и/или присутствие движущихся/не движущихся объектов детекции, с функциями формирования и передачи цифрового изображения на блок распознавания и классификации объектов детекции,

один как минимум блок распознавания и классификации объектов детекции, выполненный на базе нейросети с алгоритмом глубокого обучения Deep Learning и функциями приема в режиме реального времени цифрового изображения, передаваемого с IP видеокамеры, проведения автоматического анализа зафиксированной на цифровом изображении информации с целью определения приближения и/или удаления движущихся/не движущихся объектов детекции, и/или присутствия движущихся/не движущихся объектов детекции и/или количества объектов детекции находящихся в просматриваемой зоне обзора IP видеокамеры, последующей классификации выявленных объектов детекции, находящихся в просматриваемой зоне обзора IP видеокамеры и передачи информации об объектах детекции в формате JSON, описывающей текущее состояние видимого IP видеокамерой цифрового изображения о наличие, типе и количестве объектов детекции в просматриваемой IP видеокамерой зоне, на блок формирования сигналов управления освещением,

один как минимум блок формирования сигналов управления освещением, предназначенный для регулирования интенсивности освещения осветителя светильника, путем формирования стандартных сигналов управления освещением и выполненный с возможностью изменения своего алгоритма работы на основании данных, полученных от блока распознавания и классификации, цифрового изображения, переданного от IP видеокамеры и загруженных пользователем в блок формирования сигнала управления освещением правил,

один как минимум блок контроля повторений сигналов, предназначенный для селектирования по типу событий входящие управляющие сигналы, полученных из блока формирования сигналов управления освещением, и на основании установленных в нем правила по временным интервалам, выдает события управления в блок триггер событий,

один как минимум блок триггер событий, предназначенный для выделения из потока формируемых событий условий включения и выключения, изменения уровня интенсивности освещенности и формирования из них стандартных сигналов управления освещением для модуля интерфейса проводного или беспроводного канала,

один как минимум модуль интерфейса для проводного или беспроводного канала, выполняющий функции по получению стандартных цифровых сигналов управления от блока триггера событий, преобразования их к адаптированным физическим протоколам и сигналам управления светильниками используемых в сети управления светильниками по проводным или беспроводным каналам.