СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМ ОСВЕЩЕНИЕМ

Полезная модель относится к системам динамического освещения из светодиодных ламп или других источников света.
Динамическое освещение строится из нескольких источников света типа лампа, работающих в одной группе - объединенной управляемой сети лами.
Полезная модель может быть применена для управления освещением с несколькими светоизлучателями в различных типах мест, например: в витринах магазинов и центров досуга, в жилых домах и квартирах, в больших залах и протяженных коридорах, в небольших помещениях и многоэтажных зданиях, в нвружной подсветке архитектуры и других объектов открытого пространства, лабораториях и специальных помещениях, к примеру, к примеру, в оранжереях - где есть необходимость устанавливать определенный цвет или яркость освещения. Сеть ламп может взять на себя задачу самоуправления светом - включать/переключать свет, определять координаты положения управляющего пульта или другого утсройства с трансивером в зависимости от его положения/перемещения, или получая геолокационную информацию от самого пульта. Также управляемое динамическое освещение может быть применено в развлекательных целях, на пример, на вечеринках, в клубах, в барах, в ресторанах, на концертах и спортивных площадках, а так же может быть использовано для визуализации звукового потока (светомузыка) и для развлекательно-интерактивных игр.
Из уровня техники известны различные системы светодиодного освещения с пультами дистанционного управления [1, 2]. Они основаны [см. 3] на использовании светодиодных RGB ламп с пультом дистанционным управления, которые позволяют получить множество различных цыетовых оттенков света и имеют 4 режима автоматической работы.
Подключаются к любому стандартному светильнику. В набор входят 3 светодиодные лампы и пульт управления, который питается от часовой батарейки типа CR2032. Радиус действия пульта примерно 5 м.
Недостатками таких известных технологий являются - ограниченность зоны управления радиусом действия пульта и необходимость в избирательной отправке упарвляющего сигнала каждой лампе напрямую.
Техническим результатом заявленной полезной модели является возможность гибкого управления освещением из множества светоизлучателей в помещениях, в больших залах, в многоэтажных зданиях на разных этажах, а так же в открытых пространствах, где необходима подсветка, в больших складских помещениях, лабораториях и специальными помещениями, к примеру, по работе с растениями, где есть необходимость устанавливать определенный цвет освещения.
Указанный технический результат достигается за счет того, что система беспроводного управления динамическим освещением, состоящая из светодиодных ламп или других источников света, способных принимать управляющие сигналы от пульта дистанционного управления, отличающаяся тем, что лампы в системе установлены как шлюзовые, так и узловые, где лампы-шлюзы выполнены с возможностью принимать управляющие сигналы от пульта управления и/или других шлюзов и передавать управляющие сигналы другим шлюзам и/или узлам, а лампы-узлы выполнены с возможностью принимать управляющие сигналы от одних ламп сети и передавать управляющие сигналы другим лампам сети, причем пульт управления выполнен с возможностью подключаться через лампу-шлюз для управления всей сетью ламп и содержит трансивер для связи с лампами-шлюзами и программное обеспечение, функция которого - управление лампами, причем каждая лампа выполнена с возможностью работать в нескольких настраиваемых режимах на различные цветовые оттенки и/или уровни яркости и/или скорости изменения этих и других параметров излучения света.
Кроме того лампа может быть оснащена встроенным/внешним управляющим контроллером и встроенным/внешним беспроводным трансивером, работающим по цифровым радиоканалам связи типа Bluetooth и/или ZigBee и/или WiFi.
Кроме того пульт управления и лампы могут быть выполнены работающими на одинаковых трансиверах, а лампа-шлюз содержит только один трансивер для связи и с пультом управления и с другими лампами сети.
Кроме того, лампа может быть оснащена портом типа USB для подключения через него внешних цифровых устройств, таких как - трансивера и/или управляющий контроллер. Дополнительно лампа может быть оснащена функцией определения относительного положения по отношению к другим лампам и/или оснащена датчиком, определяющим положение лампы в заданной системе координат.
Лампа-шлюз содержит как минимум один трансивер для связи с пультом управления и как минимум один трансивер для связи с другими лампами сети.
Дополнительно пульт управления может быть оснащен функцией определения относительного положения по отношению к лампам сети и/или оснащен датчиком, определяющим положение пульта в заданной системе координат.
В качестве пульта управления используется мобильный телефон или персональный компьютер, или специальный пульт управления с трансивером, или персональный карманный компьютер (PDA), или программируемый пульт управления домашней техникой, или техника для проигрывания музыки.
Сеть ламп состоит из нескольких ламп и хотя бы одного пульта управления.
Лампы в свою очередь делятся на шлюзы и узлы. Лампы-шлюзы могут принимать управляющие сигналы от пульта управления или других ламп-шлюзов сети и передавать управляющие сигналы другим шлюзам/узлам сети. Лампы-узлы принимают управляющие сигналы от ламп сети и передают управляющие данные остальным лампам сети. Сеть может состоять только из ламп-шлюзов. Если пульт управления и лампы работают на одинаковых трансиверах, то в сети все лампы являются как шлюзами, так и узлами. Лампа может быть выполнена как светодиодная (LED) RGB лампа/прожектор с цоколем и/или вилкой. Лампа может работать в нескольких настраиваемых режимах: с различными цветовыми оттенками, уровнями яркости и алгоритмами изменения этих/других параметров излучаемого света.
Для управления и настройки лампа может быть оснащена встроенным/внешним управляющим контроллером и встроенным/внешним беспроводным трансивером типа Bluetooth, ZigBee и/или WiFi. Лампа может также быть оснащена портом подключения цифровых устройств типа USB для подключения Bleutooth, ZigBee или WiFi трансиверов, если это необходимо, а также для подключения управляющего контроллера.
Лампа с внешним трансивером/контроллером (см. Фиг.1) состоит из преобразователя напряжения (1), если необходим для работы светодиодов и/или контроллера, светодиода или светодиодов (2), управляющего контроллера (3), внешнего порта USB (4), Bluetooth, ZigBee или WiFi трансиверов или трансиверов (5), подключенных через порт USB, корпуса (6). Лампа со встроенным трансивером (см. ее конструктивную схему устройства на Фиг.2) отличается тем, что трансивер или трансиверы (5) встроены в управляющий контроллер. Дополнительно лампа может быть оснащена датчиком положения (определения координат), если трансивер не выполняет эту функцию или не может измерять уровень сигнала от других трансиверов сети.
Лампа-шлюз содержит один трансивер для связи с пультом управления и другой трансивер для связи с другими лампами сети. Если пульт управления и лампы работают на одинаковых трансиверах, то лампа-шлюз может содержать только один трансивер для связи и с пультом управления, и с другими лампами сети.
Пульт управления подключается через лампу-шлюз для управления всей сетью ламп. Пульт должен содержать трансивер для связи с лампами-шлюзами и программное обеспечение для управления лампами.
Дополнительно пульт может быть оснащен датчиком положения (определения координат), если трансивер не выполняет эту функцию или не может измерять уровень сигнала от других трансиверов сети.
Пультом управления могут быть следующие устройства: мобильный телефон, персональный компьютер, специальный пульт дистанционного управления с трансивером, персональный карманный компьютер (PDA), программируемый пульт дистанционного управления домашней техникой, техника для проигрывания музыка и т.д.
Для запуска работы сети из управляемых ламп должно быть проведено несколько этапов ее конфигурации и настройки.
После запуска сети управление производится с пульта управления, который может передавать управляющие сигналы, например, из программы управления освещением или программы управления светомузыкой.
Так как вариантов расположения ламп в сети огромное количество, то до начала работы все лампы необходимо идентифицировать и именовать.
Для идентификации всех ламп в сети, каждой лампе должен быть присвоен уникальный идентификатор, который может быть собственным уникальным идентификатором лампы или специально сгенерированным идентификатором, который назначается лампе при ее подключении к шлюзу или пульту. Для различения ламп на пульте управления им можно присваивать имена с этого же пульта упарвления.
При первом включении каждой лампы она должна быть в открытом режиме для подключения к ней новых ламп или пультов управления. Этот режим может включаться автоматически, если лампа не была настроена ранее, или вручную, например, при помощи физического переключателя или кнопки сброса.
Для визуализации режима работы и/или этипов найстройки лапм, каждая лампа может излучать свой собственный световой сигнал. Например, при удачной настройке - лампа горит белым цветом, при установке соединения - мигать зеленым цветом, при ошибке - горит или мигает красным цветом, при идентификации - мигает синим цветом и т.д..
Если в сети есть лампы узлы, то первая должна быть включена лампа-шлюз, через которую должно быть установлено соединение с пультом управления.
Затем лампа-шлюз должна быть переведена в режим обнаружения новых ламп сети. В этом режиме лампа-шлюз пытается установить соединение с другими лампами сети, которые еще не были идентифицированы. Также вся настройка всех ламп сети может быть произведена с пульта управления по средствам установки соединения с каждой лампой сети отдельно. После обнаружения (идентификации) все включенные лампы сети получают внутренние идентификаторы.
Для удобства настройки отдельных ламп сети подключение может быть выполнено последовательно, при этом каждая новая лампа включается и настраивается индивидуально.
Для управляющих программ, таких как светомузыка и управление освещением в помещении, лампы могут быть именованы в соответствии с их расположением.
Для настройки конкретных ламп или их групп их можно выделить с помощью пульта дистанционного управления, в результате чего такие лампы начнут визуально отличаться от других, например, измененным цветом или другим отличным режимом работы.
На пульте управления могут быть представлены готовые шаблоны расположения ламп - такие как прямая линия, неразрывная кривая линия, окружность, матрица, лучи с началом в одной точке, несколько окружностей и т.д..
При наличии шаблонов настройка сети ламп может быть упрощена и производиться пошагово при взаимодействии с пультом управления. Пульт управления может сообщать о том, что следующую настраиваемую лампу необходимо установить и включить в определенном положении относительно остальных уже настроенных ламп.
Также, если управляющая программа на пульте позволяет перемещать ищображения ламп на экране пульта, таким образом, чтобы расположение ламп на экране пульта соответствовало пропорционально реальному расположению ламп, то процедура настройки может производиться полностью с пульта управления.
После завершения настройки сети ламп сеть может быть защищена от несанкционированного доступа. Например, после подключения всех ламп может быть назначен общий секретный ключ сети, который необходим для передачи управляющих сигналов внутри сети и/или с пульта управления. После назначения ключа защиты сеть может быть повторно перенастроена или расширена. Для перенастройки сети может быть использован пульт.
Информация о параметрах и настройках сети: идентификаторы, имена и/или положения ламп, а также сервисная информация - может храниться в памяти пульта и/или ламп. Если все лампы-шлюзы могут установить соединение со всеми другими лампами (шлюзами и узлами) этой сети, то вся такая сеть может управляться пультом из любой точки, если пульт может подключиться хотя бы к одному шлюзу.
На Фиг.3 показана схема такой сети освещения, где 7 - Лампа-шлюз, к которой подключен пульт, 8 - Лампа-шлюз, к которой пульт не может подключиться, 9 - Лампы-узлы, 10 - Пульт управления, 11 - Область действия связи трансивера пульта, 12 - Область действия связи трансивера лампы-шлюза 1, 13 - Область действия связи трансивера лампы-шлюза 2. Если в сети ламп есть лампы-шлюзы, которые не покрывают все лампы-шлюзы (8) и лампы-узлы (9) сети, то в такой сети управление производится по средствам последовательной передачи управляющих сигналов между шлюзами (7) в нужную часть сети, где необходимо выполнить управляющий сигнал. Например, в таком случае лампы шлюзы (7) могут транслировать всем доступным лампам своей части сети управляющий сигнал с идентификатором назначенной лампы или группы ламп. Такие сигналы лампы-узлы не примут, если не совпадает их идентификатор, а лампы шлюзы ретранслируют сигнал на лампы доступные в их части сети.
На Фиг.4 показан пример схемы такой сети освещения, где 14 - Лампы-узлы, которые находятся вне зон охвата пульта и лампы-шлюза 1, к которому подключен пульт. Лампы сети могут определять координаты своего положения относительно других ламп, если они оснащены датчиком(ами) положения (координат) и/или датчиком(ами) измерения уровней сигналов других трансиверов ламп сети. При использовании ZigBee трансиверов каждый из них может определить координаты своего положения относительно других трансиверов сети при использовании соответствующей встроенной функции. При использовании Wi-Fi трансиверов каждый из них может быть позиционирован относительно других трансиверов по уровню их излучаемого сигнала.
Если лампы в сети могут определять координаты своего положения в сети, то процесс настройки сети может быть существенно упрощен. Для настройки такой сети необходимо установить в одной плоскости от трех и более ламп в максимально удаленных друг от друга местах. После включения и идентификации этих ламп (далее базовые лампы) на пульте управления может быть выбрана одна лампа как начало системы координат. Следующим шагом на пульте необходимо указать приблизительное расстояние остальных базовых ламп до выбранного начала системы координат. Чем точнее будут указано расстояние, тем точнее будет определяться положение всех остальных ламп. Если для определения координат количества базовых ламп окажется не достаточно, то пульт может сообщить о том, что необходимо установить еще одну лампу или попробовать переставить уже имеющуюся. Для настройки сети ламп, которая состоит из нескольких уровней (плоскостей), необходимо в каждой плоскости установить базовые лампы и настроить их отдельно. Также после настройки всех уровней сети ламп нужно указать расстояние одного уровня ламп до остальных, чтобы можно было определить положение пульта между уровнями. Пульт управления может определять координаты своего положения в сети ламп, если он оснащен датчиком положения (координат) и/или датчиком измерения уровня сигнала других трансиверов сети.
Пульт управления может быть рассмотрен, как движущийся объект в неподвижной системе координат.
Направление движения пульта может быть выявлено посредством отслеживания его положения на определенном промежутке времени.
Если сеть ламп состоит из нескольких уровней (плоскостей), то положение пульта на определенном уровне может быть выявлено путем сравнения уровней сигналов от трансиверов ламп ближайших уровней.
Принцип работы сети освещения.
Программа управления освещением с пульта отправляет управляющие сигналы конкретным лампам или группам ламп напрямую или через шлюзы сети.
В программе управления освещением может быть выбрана определенная лампа и/или группа ламп, которая находится в определенном месте помещения или открытого пространства, определенной комнате или этажу.
Выбранным лампам мзбирательно может быть отправлен управляющий сигнал на включение/выключение или переключения в другой режим работы/освещения. С пульта также может быть назначена задача на выполнение какой-то подпрограммы, которая будет сохранена/выполнена на шлюзе - это может быть программа переключания цветовых оттенков освещения или команда выключения света, которая должна сработать в определенное время суток.
Программа управления пульта или подпрограмма ламп может менять состояние ламп в зависимости от положения пульта в сети. Таким образом, лампы могут автоматически выключаться или менять свой режим работы в зависимости от перемещения пульта в другую комнату или помещение, в том числе при движении по длинному коридору или залу лампы могут подсвечивать только тот участок, где находится пульт и т.д.
Управляющие сигналы могут передаваться непрерывно. Например, с программой воспроизведения музыкальных файлов может быть связана подпрограмма светового сопровождения - светомузыка. В этой программе отдельный частотный диапазон или канал может быть назначен отдельной лампе или группе ламп.
Источники информации:
1. http://www.classic-lighting.ru/?q=image/tid/7
2. http://eurosvet.ru/Lyustri/Svetodiodnie-s-PDU.html
3. http://www.eraworld.ru/ru/catalog/lamps/svetodiod/