这是一份基于芯步UNI-KZQ-TY-24“智能通用控制器”(即24路智能分体控制器) 的《校园公共照明智能化解决方案》。
该方案重点利用了该设备24路独立控制、支持HTTP API接口、可私有化部署的特点,解决校园“长明灯”及能耗管理难题。
1. 背景与需求分析
当前,校园教学楼、图书馆、行政楼的走廊、公共教室及大厅等区域,普遍存在以下痛点,也是本方案的核心解决目标:
管理粗放,能源浪费严重:传统照明多为整层或整栋统一供电,无法精细调节。深夜无人时走廊灯依然全亮,形成“长明灯”现象,据相关数据统计,此类无效照明可导致日均耗电量增加30%以上。
维护滞后,体验不佳:灯管损坏依赖人工巡查报修,往往坏了几周才发现;靠墙、靠窗区域亮度不均,无法根据自然光进行补偿调节。
线路老旧,改造困难:老旧校园楼宇往往未预埋控制信号线,若重新布线,施工成本高、周期长,且破坏墙体。
2. 硬件选型:UNI-KZQ-TY-24控制器
针对上述“改造成本高、需灵活控制”的需求,方案选用芯步 “智能通用控制器|24路” (型号:UNI-KZQ-TY-24)作为核心执行单元。
强兼容性:提供 24路独立继电器输出。可直接控制最高2200W/路的阻性负载(LED灯),若外接交流接触器,可扩展至任意功率的钠灯或大功率投光灯。
无布线改造:支持 2.4G WiFi 无线联网,彻底免去布设信号控制线的施工成本,利用现有电力线即可完成智能化改造。
高集成度:在仅160*95*65.2mm的紧凑体积内集成24路控制,可直接嵌入原有照明配电箱,无需另行配置大型机柜。
开放接口:设备全系开放 HTTP API接口,完全适配校园现有的一卡通平台或后勤管理软件,支持私有化部署,数据安全可控。
本地化运行:支持纯局域网环境(断开外网)工作,即便因假期或故障断网,本地定时策略和联动策略依然生效,确保校园照明不受影响。
3. 系统设计
本项目采用“端-管-云-用”四层架构。其中,由于控制器本身支持简单的逻辑定时,核心的多路联动和策略下发由校园本地服务器完成。
感知层
执行单元:24路智能控制器(控制灯光通断)。
传感单元:可选配芯步“智能人体存在雷达传感器”及“光照传感器”。这些传感器同样支持HTTP协议,用于检测“是否有人”及“当前光照度”。
网络层
通讯协议:设备通过WiFi 2.4G接入校园网,采用 HTTP/HTTPS协议 与服务器交互。传感器上行上报数据,控制器下行接收指令。
数据流向:支持“云端中转”模式(芯步官方云)或“纯局域网”模式(私有化部署)。鉴于校园数据敏感性,推荐私有化部署方案。
平台层(云/本地)
私有化服务器:部署在学校的机房,运行Windows/Linux环境。
功能模块:包含设备管理API、定时任务引擎、联动规则引擎、日志存储服务。
应用层
后勤管理端:Web端/手机小程序,用于远程总控、查看设备在线状态、修改策略。
自动策略:基于时间和传感器的自动触发规则。
4. 核心集成实施方案:开放接口对接
这是项目的技术核心。由于芯步的设备取消了繁琐的MQTT配置,改为简洁的 HTTP API,集成过程主要分为设备注册和策略逻辑编写两个步骤。
4.1 设备注册与网络配置
激活设备:控制器通电后,会发出AP热点。运维人员使用配网工具,将控制器的WiFi模块配置为 STA模式,使其连接至校园内部局域网(SSID:Campus-IoT)。
设置回调地址:在控制器配置页面,将 “状态上报地址” 设置为校园私有服务器的地址(例如:
http://10.10.10.100:8080/light/callback)。这一步至关重要,它告诉控制器:当接收到指令或状态变化时,数据要往哪里推。独立ID映射:将控制器24路的物理端口(DO1-DO24)映射到数据库中的具体物理位置(例如:DO1 -> 教学楼A座3层东走廊灯)。
4.2 接口调用逻辑(以“有人开灯”场景为例)
当部署在走廊的人体传感器检测到人员经过时,系统通过HTTP接口精准控制对应区域的第N路灯光开启。
步骤一:传感器上报
人体传感器(设备ID:10086)检测到“有人”,向校园服务器推送消息:
{“device”:10086, “status”:“someone”}
步骤二:业务逻辑处理
校园服务器接收到消息,查询数据库,确认该传感器覆盖区域的灯光控制器ID(假设为20001)对应的第3路线路。
步骤三:下发开启指令
服务器向控制器(ID:20001)发起HTTP POST请求,指令如下
步骤四:执行反馈
控制器执行闭合动作,第3路灯亮起。
控制器返回
{“code”:200,“msg”:“success”}给服务器。
4.3 定时策略与节能算法
精准定时:利用系统自带的定时任务模块,每日设置触发点。例如:
23:00扫描所有“深夜无人区”线路,执行全关。06:30开启宿舍楼道基础照明。17:30根据光感阈值,决定是否开启教学楼走道灯。
光感补偿(需搭配传感器):在靠窗区域,策略设定为:光照 > 300lux 时强制关灯;光照 < 100lux 且 “有人” 时开灯。
阶梯调光(高级):规范指出LED属感性负载。若需调光,可配合PWM模块或可控硅调光接口,根据下课人流高峰(100%亮度)与午夜巡查(20%亮度)进行输出调节。
5. 实施步骤规划
第一步:现场勘察与回路梳理
清查配电箱,确认每路空气开关对应的区域。
标记24路控制器的接线图。
第二步:设备安装与接线(1-2天)
将24路控制器安装于配电箱导轨上。
接线方式:将原照明回路的火线进线,改为从控制器对应端子的常开触点引出。原零线保持直通。
注意总功率:控制器总功率限制为4400W(阻性),若负责整层楼照明,需按实际情况拆分或多设备级联。
第三步:私有化服务器部署与对接
在后勤中心虚拟机安装 Java/Node.js 运行环境。需注意代码层面实现签名算法(
Sign)和时间戳(ts),以通过芯步开放平台的鉴权。对接校园统一身份认证(SSO),让后勤人员直接使用工号登录管理后台。
阶段四:策略配置与试运行
录入24路的详细地图标签。
设定基础定时任务,观察一周,根据晚自习下课时间微调关灯策略。
6. 方案预期收益
经济效益:预计整体节能率可达 35%-45%。通过杜绝“长明灯”和使用低谷电价时段(如利用光伏储能配合定时器)减少电费支出。设备支持私有化部署,无长期云平台年费。
管理效益:后勤人员无需携带大串钥匙去合闸拉闸。手机端可查看每路状态,一旦灯具损坏导致电流异常,系统可实时感知并告警。
社会效益:响应国家“双碳”号召,通过对24路的精细化控制,有效减少碳排放。同时,可根据人流动态调节亮度,保障师生夜间通行的心理安全感。
7. 注意事项
负载匹配:控制器单路最大支持2200W,切勿将整间大功率空调或整层大型灯带接入单一路,需合理分配负载或外接交流接触器。
WiFi信号:设备使用2.4G WiFi。安装在金属配电箱内可能会屏蔽信号,施工时引出外置天线或确保配电箱附近信号强度良好。
签名机制:在调用
http://api.thingboot.com接口时,必须在URL中携带sign参数。严禁将AppId和密钥硬编码在前端代码中,所有控制逻辑必须在后端完成,防止密钥泄露导致设备被恶意控制。