[0001] 本发明涉及照明技术领域，尤其是涉及一种面板灯智能照明系统的节能优化控制方法及系统。

[0002] 随着科技的进步和环保意识的增强，智能照明系统逐渐成为现代建筑和家居的重要组成部分。传统的照明系统通常依赖固定的电力供应，缺乏智能调节和节能优化功能，导致能源浪费和照明效果不佳。为了应对这些问题，面板灯智能照明系统应运而生，它通过集成先进的传感器、控制器和执行器，实现了对照明设备的智能化控制和管理。

[0003] 目前，传统面板灯智能照明系统未能充分利用面板灯在工作过程中产生的热能，这些热能通常被浪费掉。同时，传统面板灯智能照明系统在根据用户照明需求和环境条件调节灯光强度时，缺乏精确的算法和实时的数据采集，导致照明效果不理想且能耗较高。现有的面板灯智能照明系统在节能优化和控制方面仍存在明显不足，无法实现用户的个性化照明需求、有效控制能源消耗和提高光效。因此，现有技术急需突破，开发出一种更加智能、高效、节能的面板灯照明系统。

[0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。

[0027] 参照图1，本发明的一个实施例提出了一种面板灯智能照明系统的节能优化控制方法，采用面板灯的热能转化为电能存储，通过智能分配户用电和储能模块供电比例，能够实现对面板灯照明系统的智能节能优化控制，提高能源利用效率，降低能耗。

[0028] 该实施例的所述方法具体包括：

[0029] 实时采集面板灯的热能并将其转化为电能存储至多个储能模块；

[0030] 具体的，面板灯在工作时会产生一定的热能，通过热能采集器，实时采集这些热能，利用热电转换技术，将采集到的热能转化为电能，转化后的电能被存储至面板灯内置的多个储能模块中，如薄膜电池或电容器等。

[0031] 示例性地，当面板LED灯工作时，会产生大量的热能，这些热能通过基座和基板进行导热，然后传递给热电材料；热电材料(如P型和N型热电材料)在温度梯度的作用下，会产生热电效应，从而将热能转化为电能，热敏膜则用于监测和调节温度，确保热电转化过程的稳定性和效；转化后的电能被存储至面板灯内置的多个储能模块中，如薄膜电池或电容器等。

[0032] 根据用户照明需求和环境条件，得到面板灯输出的灯光强度目标值；

[0033] 具体的，用户照明需求和环境条件包括面板灯周围人员活动情况、自然光强度灯，通过实时监测环境光线强度、人体活动等信息，根据用户设定的照明需求(如亮度、色温等)以及当前环境条件，计算出面板灯输出的灯光强度目标值。

[0034] 示例性地，根据周围环境光线强度与设定值的差值来调整面板灯的灯光强度；例如，白天室外光线过强时，系统会自动降低灯光强度；晚上室外光线不足时，则增加灯光强度；其中，增加的灯光强度即为面板灯需要输出的灯光强度目标值；例如现在是下午6点，用户正在厨房做饭，检测到室外光线已经开始变暗，同时检测到用户在面板灯下活动，根据用户设定的灯光强度为200勒克斯(lx)，考虑到室内环境的反射率和布局此时的自然光强度为20勒克斯(lx)，计算出面板灯需要输出的灯光强度目标值为180勒克斯(lx)，因此，面板灯将灯光强度调整至180勒克斯(lx)，以满足用户的活动需求。

[0035] 根据所述灯光强度目标值分配户用电和储能模块的供电比例，输出控制电流；

[0036] 根据所述控制电流控制面板灯进行照明。

[0037] 示例性地，如图2所示，根据灯光强度目标值，智能地分配户用电和储能模块的供电比例；当环境光线较弱或用户需要更高亮度的照明时，会优先使用户用电供电，并适当调用储能模块中的电能以补充不足；当环境光线一般或用户需要一定的亮度照明时，会使用户用电和储能模块同时供电；当环境光线充足或用户需要较低亮度的照明时，会减少户用电的使用，更多地利用储能模块中的电能进行供电；通过输出控制电流，实现对面板灯灯光强度的精确调节。

[0038] 可选地，所述根据用户照明需求和环境条件，得到面板灯输出的灯光强度目标值包括：

[0039] 实时采集面板灯周围人员活动情况，并判断面板灯周围是否有人员活动；

[0040] 若面板灯周围有人员活动，则采集自然光强度，并判断自然光强度是否大于第一阈值；

[0041] 若自然光强度小于等于第一阈值，则计算面板灯需输出的所述灯光强度目标值。

[0042] 具体的，通过实时采集面板灯周围的人员活动情况，会判断面板灯周围是否有人员活动，在确认面板灯周围有人员活动后，会实时采集当前的自然光强度，会根据预设的第一阈值(例如100勒克斯)来判断当前的自然光强度是否足够；如果自然光强度大于或等于第一阈值，说明当前环境光线较亮，面板灯可能不需要输出灯光；如果自然光强度小于第一阈值，则说明当前环境光线较暗，面板灯需要输出灯光来满足照明需求；当自然光强度小于第一阈值时，会根据用户设定的照明需求和当前环境条件来计算面板灯需输出的灯光强度目标值。

[0043] 示例性地，假设现在是下午4点，客厅内有一人在活动；通过检测，确定有人员活动，并采集到当前的自然光强度为80勒克斯(小于第一阈值100勒克斯)；根据用户设定的照明需求和当前环境条件，计算出面板灯需输出的灯光强度目标值为20勒克斯；因此，面板灯会自动调整至100勒克斯的亮度，以提供足够的照明供用户活动。

[0044] 可选地，所述方法还包括：

[0045] 若面板灯周围无人员活动时，输出第一关闭指令控制面板灯关闭；

[0046] 示例性地，通过检测判定面板灯周围无人员活动，根据预设规则，当面板灯周围无人员活动时，会输出第一关闭指令；面板灯根据第一关闭指令熄灭，进入节能状态。

[0047] 若面板灯周围有人员活动且自然光强度大于第一阈值时，输出第二关闭指令控制面板灯关闭。

[0048] 示例性地，通过检测判定面板灯周围有人员活动，则采集当前的自然光强度，采集到的自然光强度为300勒克斯(假设第一阈值为100勒克斯)，远大于第一阈值，根据预设规则，当面板灯周围有人员活动但自然光强度大于第一阈值时，会输出第二关闭指令；面板灯根据第二关闭指令熄灭，进入节能状态；面板灯成功关闭，既满足了用户的照明需求，又避免了不必要的能源消耗。

[0049] 可选地，所述根据所述灯光强度目标值分配户用电和储能模块的供电比例，输出控制电流包括：

[0050] 判断所述灯光强度目标值是否大于第二阈值；

[0051] 若所述灯光强度目标值小于等于第二阈值，则生成第一控制指令；

[0052] 储能模块根据所述第一控制指令单独进行供电，从而控制面板灯进行照明。

[0053] 具体的，储能模块供电能力有限，在需要过大的灯光强度时，无法稳定提供电能，因此需要设置第二阈值限定储能模块的工作条件，在需要提供的灯光强度较小时，储能模块完全可以承担单独供电的任务。

[0054] 示例性地，根据检测室内自然光强度值为250勒克斯，满足人正常活动的光强度为300勒克斯，则灯光强度目标值为50勒克斯；假设设定的第二阈值为100勒克斯(即储能模块可以承担单独供电的任务的界限)，经过判断得到灯光强度目标值小于第二阈值，意味着面板灯需要补充的光强度值为50勒克斯，可以完全由储能模块进行供电；储能模块根据第一控制指令开始为面板灯提供电流。

[0055] 可选地，所述方法还包括：

[0056] 若所述灯光强度目标值大于第二阈值，则判断所述灯光强度目标值是否大于第三阈值；

[0057] 若所述灯光强度目标值小于等于第三阈值，则生成第二控制指令；

[0058] 储能模块和户用电根据所述第二控制指令同时进行供电，从而控制面板灯进行照明；

[0059] 示例性地，第二阈值为储能模块能够单独供电的界限，假设第二阈值为100勒克斯；第三阈值为储能模块与户用电共同供电的界限，假设第三阈值为为200勒克斯；临近夜晚，经过检测，得到室内自然光强度值为120勒克斯，而满足人正常活动的光强度仍为300勒克斯；此时灯光强度目标值为180勒克斯，灯光强度目标值180勒克斯大于第二阈值100勒克斯，因此储能模块无法单独供电；灯光强度目标值180勒克斯小于第三阈值200勒克斯，因此需要生成第二控制指令，控制储能模块和户用电同时供电，以控制面板灯达到180勒克斯的亮度。

[0060] 若所述灯光强度目标值大于第三阈值，则生成第三控制指令；

[0061] 户用电根据所述第三控制指令单独进行供电，从而控制面板灯进行照明。

[0062] 示例性地，假设第二阈值为100勒克斯，第三阈值为200勒克斯；临近夜晚，经过检测，得到室内自然光强度值为80勒克斯，而满足人正常活动的光强度仍为300勒克斯；此时灯光强度目标值为220勒克斯，灯光强度目标值220勒克斯大于第二阈值100勒克斯，因此储能模块无法单独供电；灯光强度目标值220勒克斯大于第三阈值200勒克斯，因此需要生成第三控制指令，控制户用电单独供电，以控制面板灯达到220勒克斯的亮度。

[0063] 可选地，所述储能模块和户用电根据所述第二控制指令同时进行供电包括：

[0064] 实时采集各个储能模块的状态信息和面板灯的负载情况；

[0065] 根据所述状态信息和所述负载情况，周期性调节户用电与储能模块的供电比例。

[0066] 示例性地，如图3所示，通过内置的传感器或通信接口实时采集各个储能模块的电量、充电状态、放电速率等信息，实时监测面板灯的电流、电压以及功率等负载情况，以了解当前的照明需求和能耗；设定一个固定的调节周期(如每分钟、每五分钟等)，在这个周期内会根据实时采集的信息进行供电比例的调整；如果某个储能模块的电量较低或放电速率过快，则会减少该储能模块的供电比例，以避免其过快耗尽；如果面板灯的负载突然增加(如用户打开了多个面板灯)，则会迅速增加户用电的供电比例，以确保面板灯的稳定照明；在正常情况下，会尽量平衡储能模块和户用电的供电比例，以实现最佳的能效比和成本效益。

[0067] 可选地，所述方法还包括：

[0068] 实时采集各个储能模块的电量信息；

[0069] 具体的，通过内置的传感器或通信接口实时采集各个储能模块的电量信息，包括剩余电量、充电状态等。

[0070] 当各个储能模块的总电量大于第四阈值时，根据各个储能模块的状态信息分配每个储能模块的供电顺序；

[0071] 具体的，通过设定一个第四阈值，方便判断储能模块的总电量是否充足；根据各个储能模块的状态信息(如电量、健康状态、使用寿命等)智能地分配每个储能模块的供电顺序；例如，会优先使用电量充足且健康状况良好的储能模块进行供电。

[0072] 根据所述供电顺序，利用面板灯产生的热能转化为电能为未供电的储能模块充电；

[0073] 具体的，在保障当前照明需求的前提下，会利用面板灯产生的热能转化为电能为未参与供电的储能模块进行充电，以确保其电量始终保持在较高水平。

[0074] 当各个储能模块的总电量小于等于第四阈值时，增加户用电的供电比例并减小正在供电的储能模块的放电电流。

[0075] 具体的，当各个储能模块的总电量小于等于第四阈值时，为了保障照明的稳定，会迅速增加户用电的供电比例，以弥补储能模块电量的不足；同时，会减小正在供电的储能模块的放电电流，以延长其使用寿命并避免过快耗尽电量。

[0076] 示例性地，储能模块设置有模块A、模块B和模块C；模块A电量充足(80％)，模块B电量中等(50％)，模块C电量较低(30％)，总电量大于第四阈值(假设为120％)；根据状态信息，优先使用模块A进行供电，并利用面板灯产生的热能转化为电能为模块C充电；模块B则作为备用，等待需要时再进行供电；随着时间的推移，模块A的电量逐渐下降，而模块C的电量逐渐上升，此时采用模块B进行供电，模块A和模块C充电，以此循环使用电量较高的模块进行供电；当总电量的消耗速度大于充电速度时，总电量会缓慢持续下降，当总电量降至第四阈值以下时(如120％)，则需要开始调整策略；通过迅速增加户用电的供电比例，同时减小模块A的放电电流，以保护其不受损害；此时，模块B和模块C虽然电量不足，但系统会根据实际情况决定是否让它们参与供电或继续充电；在接下来的时间里，系统会继续实时采集电量信息，并根据实际情况进行动态调整，以确保储能模块和户用电的协同供电始终保持在最佳状态；通过实时采集电量信息、智能分配供电顺序和充电管理以及动态调整户用电和储能模块的供电比例，成功地实现了储能模块的电量管理优化；用户从中受益，不仅获得了稳定的照明环境，还延长了储能模块的使用寿命并降低了能源成本。

[0077] 可选地，所述方法还包括：

[0078] 实时监测面板灯的负载情况；

[0079] 具体的，通过内置的传感器或通信接口实时监测面板灯的负载情况，包括电流、电压、功率、已开启的面板灯数量等参数；这些参数能够反映面板灯当前的工作状态和能耗水平。

[0080] 当面板灯的负载增加时，增加户用电的供电比例并减小正在供电的储能模块的放电电流；

[0081] 具体的，当面板灯的负载增加时，为了保障照明的稳定，会迅速增加户用电的供电比例，以弥补储能模块可能因负载增加而无法满足的供电需求；同时，会减小正在供电的储能模块的放电电流，以减轻其负担并延长使用寿命，这一调整有助于避免储能模块因长时间高负荷运行而过热或损坏。

[0082] 当面板灯的负载减小时，降低户用电的供电比例。

[0083] 具体的，随着面板灯负载的减小，会相应地降低户用电的供电比例，以减少对户用电的依赖和能源成本；在负载减小的情况下，会评估储能模块的电量和状态，如果条件允许，可能会增加储能模块的供电比例，以进一步降低能源成本并提升能效。

[0084] 示例性地，面板灯以中等亮度运行，负载稳定，根据灯光强度目标值和储能模块状态，智能分配了供电比例；用户打开了厨房的面板灯，导致面板灯的负载增加(如电流增大、功率上升)；在检测到该变化后并立即增加了户用电的供电比例，同时减小了储能模块A的放电电流，以确保照明的稳定；一段时间后，用户关闭了厨房的面板灯，面板灯的负载随之减小；在检测到这一变化后降低了户用电的供电比例，同时评估了模块A和模块B的电量和状态；由于模块A电量充足且状态良好，则可以增加其供电比例，以进一步提升能效；在接下来的时间里，会继续实时监测面板灯的负载情况，并根据实际情况进行动态调整，以确保照明系统的稳定运行和能效优化；通过实时监测面板灯的负载情况并根据负载变化动态调整户用电和储能模块的供电比例，智能家居系统成功地实现了照明系统的稳定运行和能效优化；用户从中受益，不仅获得了舒适的照明环境，还降低了能源成本和对电网的依赖。

[0085] 可选地，所述方法还包括：

[0086] 采用脉宽调制和模拟调光结合，对面板灯的亮度进行精确调整，提高调光的线性度和稳定性；

[0087] 具体的，PWM调光通过快速开关LED，利用人眼的视觉暂留现象实现亮度调整；当PWM信号的占空比改变时，LED的实际平均电流也随之改变，从而控制其亮度。这种方法不会导致色温偏移，并且效率较高；模拟调光则是通过调节流过LED的直流电流大小来改变其亮度。降低电流会减少光输出，但这种方法可能导致在低电流下LED发光颜色出现偏移，尤其是对于白光LED而言，可能会变得更暖(偏向黄色)。

[0088] 示例性地，面板灯当前亮度为50％，通过PWM调光技术将占空比设置为50％，同时模拟调光技术保持一个适中的直流电流水平；用户希望将面板灯亮度增加至75％，首先通过PWM调光技术，将占空比增加至75％，此时LED在75％的周期内点亮；为了进一步提高亮度的线性度和稳定性，同时微调模拟调光技术中的直流电流水平，确保亮度变化平滑且稳定；用户随后希望将面板灯亮度降低至40％，通过PWM调光技术，将占空比降低至40％；同时，系统再次微调模拟调光技术中的直流电流水平，以确保亮度降低至目标值，同时保持色温的稳定。

[0089] 示例性地，在某个时间段内，用户希望面板灯的亮度在60％至80％之间平滑过渡；通过精确控制PWM信号的占空比和模拟调光技术中的直流电流水平，确保亮度变化过程中无明显的跳跃或闪烁现象；PWM调光技术提供快速的亮度变化响应，而模拟调光技术则确保亮度变化的平滑性和稳定性。

[0090] 根据面板灯的负载情况，调整占空比来改变LED的平均电流，从而实现对输出功率的精确控制，以降低功耗。

[0091] 具体的，通过同时采用脉宽调制(PWM)和模拟调光进行亮度调整，能够实时监测面板灯的负载情况，并根据负载变化动态调整PWM信号的占空比，以改变LED的平均电流，从而实现对输出功率的精确控制，进而降低功耗。

[0092] 示例性地，实时监测面板灯的负载情况，包括电流、电压等参数；当检测到面板灯负载较小时(如用户未开启其他高功耗设备)，会降低PWM信号的占空比，以减少LED的平均电流和输出功率；例如，当面板灯以60％亮度运行时，可能将占空比从原来的60％降低至50％，同时保持亮度在可接受的范围内(如略低于60％，但用户不易察觉的差异)；通过调整占空比，成功地降低了面板灯的功耗，同时保持了亮度的稳定性和用户的照明体验；通过采用脉宽调制和模拟调光技术的结合，以及根据负载情况动态调整占空比来改变LED的平均电流，成功地实现了对面板灯亮度的精确调整和功耗的降低；这不仅提升了用户的照明体验，还促进了能源的节约和环境的可持续发展。

[0093] 基于相同的发明构思，如图4所示，本发明还提供了一种面板灯智能照明系统的节能优化控制系统，所述系统包括：

[0094] 热能转化模块，用于实时采集面板灯的热能并将其转化为电能存储至多个储能模块；

[0095] 信息采集模块，用于采集面板灯周围人员活动情况、自然光强度，得到用户照明需求和环境条件；所述信息采集模块还用于实时采集各个储能模块的状态信息和面板灯的负载情况；

[0096] 照明分析模块，根据用户照明需求和环境条件，判断并计算得到面板灯输出的灯光强度目标值；

[0097] 分配控制模块，用于根据所述灯光强度目标值，判断并分配户用电和储能模块的供电比例，输出控制电流；所述分配控制模块还用于根据所述状态信息和所述负载情况，周期性调节户用电与储能模块的供电比例；

[0098] 照明控制模块，用于根据所述控制电流控制面板灯进行照明；所述照明控制模块还用于采用脉宽调制和模拟调对面板灯的亮度进行精确调整；所述照明控制模块还用于根据面板灯的负载情况，调整占空比来改变LED的平均电流。

[0099] 需要说明的是上述各个单元之间的电气连接，并不必然表示线路的之间连接，间接连接的方式，只要实现本发明的目的即可适用于本发明的实施例。以上所述者，仅为本发明的示例性实施例，不能以此限定本发明的范围。

[0100] 即但凡依本发明教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本发明涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践真理的公开后，将容易想到本发明的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。