基于被動(dòng)式人體傳感網(wǎng)的無(wú)縫隙智能照明系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及智能照明技術(shù)領(lǐng)域,具體是基于人體傳感網(wǎng)的三維場(chǎng)景照明無(wú)縫隙智能照明系統(tǒng)及方法,特別是涉及一種用于樓宇內(nèi)的燈聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段絕大部分樓宇內(nèi)照明系統(tǒng)采用手動(dòng)開(kāi)關(guān)是個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí),這就帶來(lái)了相關(guān)人員管理不便,忘開(kāi)或用戶誤關(guān)某燈的開(kāi)關(guān)而造成黑暗角落,從而造成不好的用戶體驗(yàn),或是夜間忘關(guān)開(kāi)關(guān)造成能源浪費(fèi)。
[0003]對(duì)于傳統(tǒng)的智能照明,人們往往聯(lián)想到聲控?zé)?。然而安裝了聲控?zé)艉?,除了需要間歇的大喊拍手踩腳外還要面對(duì)上下兩層的黑暗恐懼,萬(wàn)一在樓梯間遇到熟人老友閑談個(gè)兩分鐘燈就“節(jié)能地”滅了,談話隨之惺惺作罷。另外市面上還有少量的人體熱釋電感控?zé)?,這種燈借助人體熱釋電傳感器使得不需要聲音就能感應(yīng)到人的存在,但是這種傳感器有個(gè)致命的缺點(diǎn)就是無(wú)法檢測(cè)靜止的人體,這是檢測(cè)原理造成的無(wú)法彌補(bǔ)的缺陷,因此使得這種燈同樣無(wú)法大規(guī)模擴(kuò)展使用場(chǎng)所,只能局限在居民樓樓道等有限場(chǎng)所。無(wú)論是聲控?zé)暨€是其他單節(jié)點(diǎn)的感控?zé)簦捎趥鞲心芰Φ娜毕?,其早已存在且早已投入使用,但由于其用戶體驗(yàn)差導(dǎo)致市場(chǎng)占有率非常低,像辦公樓、大型商場(chǎng)等大型照明場(chǎng)所是不可能直接將這類(lèi)“智能燈”代替普通照明燈,只能作為節(jié)能燈而存在,不能真正大規(guī)模替代機(jī)械開(kāi)關(guān)控制的傳統(tǒng)照明燈。
[0004]燈聯(lián)網(wǎng)是很早就被人以未來(lái)展望的概念形式提出,而且長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,普通聲控光控?zé)艉腿梭w感應(yīng)燈最終被智能照明設(shè)備取代是大趨勢(shì)。智能照明設(shè)備是由上世紀(jì)九十年代傳入中國(guó),雖然口號(hào)響亮,但由于設(shè)備設(shè)計(jì)費(fèi)用較高,視場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力羸弱等導(dǎo)致該領(lǐng)域的發(fā)展緩慢甚至停滯,考慮到視場(chǎng)需求和成本、利益,國(guó)內(nèi)智能照明視場(chǎng)普遍還是以單節(jié)點(diǎn)感控?zé)魹橹鳎兄茊挝蛔分鹨晥?chǎng)的腳步也不斷地為了節(jié)能而進(jìn)行大量單點(diǎn)的技術(shù)升級(jí)與研發(fā),而真正的燈聯(lián)網(wǎng)智能照明方案和技術(shù)鮮有突破。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為解決目前技術(shù)的不足,本發(fā)明結(jié)合現(xiàn)有技術(shù),從實(shí)際應(yīng)用出發(fā),提供一種基于被動(dòng)式人體傳感網(wǎng)的無(wú)縫隙智能照明系統(tǒng)及方法,通過(guò)構(gòu)造出復(fù)雜的傳感網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)完成對(duì)照明場(chǎng)所的區(qū)域控制,使燈變得真正的智能,讓任意樓宇內(nèi)的任何人在任何時(shí)刻任何角落的目光所及之處燈光全亮,而所有人都沒(méi)有目光所及之處的燈光全滅,使燈變的真正的智能。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]基于被動(dòng)式人體傳感網(wǎng)的無(wú)縫隙智能照明系統(tǒng),包括由照明單元組成的多個(gè)照明節(jié)點(diǎn),在每個(gè)照明節(jié)點(diǎn)上集成微控制器、人體熱釋電傳感器和zigbee無(wú)線收發(fā)模塊并組成zigbee網(wǎng)絡(luò),各個(gè)照明節(jié)點(diǎn)上的人體熱釋電傳感器信號(hào)及微控制器信號(hào)通過(guò)zigbee網(wǎng)絡(luò)在各照明節(jié)點(diǎn)間交互,使各個(gè)分立的人體熱釋電傳感器組成傳感網(wǎng)、各個(gè)分立的照明單元組成照明網(wǎng)、各個(gè)分立的微控制器組成分布式計(jì)算系統(tǒng),分布式計(jì)算系統(tǒng)通過(guò)傳感網(wǎng)的輸入信號(hào)判斷人體的運(yùn)動(dòng)行為后對(duì)照明網(wǎng)進(jìn)行照明無(wú)縫切換控制。
[0008]在傳感網(wǎng)和照明網(wǎng)內(nèi)設(shè)置API接口,使得系統(tǒng)中的上位機(jī)可控制系統(tǒng)內(nèi)的所有人體熱釋電傳感器和照明單元。
[0009]所述人體熱釋電傳感器安裝在步進(jìn)電機(jī)上,所述步進(jìn)電機(jī)連接微控制器?;诒粍?dòng)式人體傳感網(wǎng)的無(wú)縫隙智能照明方法,包括:
[0010]對(duì)照明單元進(jìn)行區(qū)域劃分,完成照明區(qū)域的劃分后,標(biāo)定每個(gè)照明區(qū)域的所有友好區(qū)域并寫(xiě)進(jìn)該照明區(qū)域的相關(guān)存儲(chǔ)區(qū),完成照明網(wǎng)的搭建;
[0011]通過(guò)越區(qū)切換方法將各個(gè)獨(dú)立的人體熱釋電傳感器通過(guò)zigbee網(wǎng)絡(luò)組建成無(wú)縫的傳感網(wǎng);
[0012]通過(guò)數(shù)據(jù)融合方法將傳感網(wǎng)中不同時(shí)段不同節(jié)點(diǎn)的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,確保對(duì)系統(tǒng)輸入準(zhǔn)確而無(wú)冗余的人體判定信號(hào);
[0013]通過(guò)分布式計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行照明無(wú)縫切換算法,對(duì)照明網(wǎng)進(jìn)行區(qū)域控制。
[0014]友好區(qū)域標(biāo)定方法包括:
[0015]站在每個(gè)照明區(qū)域內(nèi)找出視線所及的所有照明區(qū)域,視線所及的所有照明區(qū)域即為友好區(qū)域。
[0016]越區(qū)切換方法包括:
[0017]將人體熱釋電傳感器最原始的模擬采樣信號(hào)濾波后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換,然后送入微控制器,設(shè)定一個(gè)最低閾值,當(dāng)人體熱釋電傳感器輸出信號(hào)大于最低閾值時(shí)才為有效信號(hào);
[0018]在即將安裝此系統(tǒng)的建筑中,取一人作為采樣對(duì)象,并令該人以正常步速走到每?jī)蓚€(gè)相鄰的照明節(jié)點(diǎn)中間,記錄此時(shí)兩個(gè)人體熱釋電傳感器檢測(cè)到的信號(hào)大小,設(shè)定為中間值;
[0019]在最低閾值和中間值之間取一值,設(shè)定為越區(qū)切換的觸發(fā)值;
[0020]當(dāng)某人從本照明區(qū)域的人體熱釋電傳感器覆蓋范圍內(nèi)移動(dòng)到其它區(qū)域的人體熱釋電傳感器覆蓋范圍的過(guò)程中,僅當(dāng)本照明區(qū)域的人體熱釋電傳感器接收到的信號(hào)強(qiáng)度小于觸發(fā)值時(shí)才被認(rèn)為該人移動(dòng)到了其它區(qū)域的人體熱釋電傳感器的覆蓋范圍內(nèi),完成越區(qū)切換。
[0021]數(shù)據(jù)融合方法包括:
[0022]某人(群)在完成越區(qū)切換前,相關(guān)微處理器會(huì)將網(wǎng)絡(luò)中其它檢測(cè)到該人(群)的照明節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包設(shè)為無(wú)效,即此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中說(shuō)明該人(群)所在位置的有效數(shù)據(jù)包只有一個(gè);
[0023]在發(fā)生越區(qū)切換后,當(dāng)相關(guān)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生信息冗余的數(shù)據(jù)包或信息矛盾的數(shù)據(jù)包時(shí),按照“人數(shù)從有變無(wú)”照明節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包一定被舍棄、“人數(shù)從無(wú)變有”照明節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包一定被保留的原則,各照明節(jié)點(diǎn)的人數(shù)存在與否的情況未發(fā)生變化時(shí),即使發(fā)生了越區(qū)切換也不會(huì)產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)包,即對(duì)系統(tǒng)沒(méi)有影響。
[0024]照明無(wú)縫切換算法包括:
[0025]由人所在的本照明區(qū)域的微控制器控制其友好區(qū)域的照明網(wǎng)點(diǎn)亮,且只要人依然在本照明區(qū)域,則本照明區(qū)域的微控制器周期性的向其友好區(qū)域發(fā)送點(diǎn)亮信號(hào)。
[0026]照明無(wú)縫切換算法還包括:
[0027]在軟件上定義兩個(gè)照明區(qū)域結(jié)合處的照明節(jié)點(diǎn)為照明過(guò)渡區(qū);
[0028]若人試圖由本照明區(qū)域進(jìn)入其友好區(qū)域范圍內(nèi)的其它區(qū)域,則當(dāng)人走到本照明區(qū)域內(nèi)與其它區(qū)域的照明過(guò)渡區(qū)時(shí),將使其它區(qū)域的友好區(qū)域內(nèi)的照明網(wǎng)點(diǎn)亮,當(dāng)?shù)竭_(dá)其它區(qū)域內(nèi)與本照明區(qū)域的照明過(guò)渡區(qū)時(shí),其它區(qū)域的的微控制器控制本照明區(qū)域的其它友好區(qū)域可以在一定時(shí)間后熄滅,但其它友好區(qū)域又收到點(diǎn)亮信號(hào),則熄滅信號(hào)失效。
[0029]照明無(wú)縫切換算法方法還包括:
[0030]若人在本照明區(qū)域長(zhǎng)期靜止,檢測(cè)到人消失的人體熱釋電傳感器所在照明節(jié)點(diǎn)的步進(jìn)電機(jī)將在微控制器信號(hào)的控制下轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)人體熱釋電傳感器運(yùn)動(dòng),此時(shí)若重新檢測(cè)到人體信號(hào),則說(shuō)明人體靜止,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不會(huì)有新的數(shù)據(jù)包產(chǎn)生。
[0031]本發(fā)明的有益效果:
[0032]1、本發(fā)明采用燈聯(lián)網(wǎng)的方式,將樓宇內(nèi)的照明單元組成一個(gè)三維場(chǎng)景照明平臺(tái),本平臺(tái)可使照明單元提供“智慧的燈光服務(wù)”,將該平臺(tái)應(yīng)用于樓宇內(nèi),可使人體傳感網(wǎng)作為控制器代替機(jī)械開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)了任何人在任意時(shí)刻任意角落看不到任何的黑暗即照明無(wú)縫切換,同時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將無(wú)目光所及的非標(biāo)志性燈關(guān)掉,從而在無(wú)人察覺(jué)的狀態(tài)下最大化節(jié)能。
[0033]2、本發(fā)明的平臺(tái)功能可擴(kuò)展,通過(guò)二次開(kāi)發(fā),使傳感網(wǎng)API和照明網(wǎng)API可實(shí)現(xiàn)對(duì)夜間可疑人員的實(shí)時(shí)定位與數(shù)據(jù)回傳、線路故障快速檢測(cè)、舞臺(tái)燈光效果等功能。
[0034]3、本發(fā)明采用自主構(gòu)想的“以動(dòng)制靜”方案,創(chuàng)造性的將越區(qū)切換技術(shù)用于相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的界定,從而解決了傳感網(wǎng)的越區(qū)混亂以及信號(hào)輸入時(shí)的信號(hào)波動(dòng)問(wèn)題,同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)傳感網(wǎng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合與濾波,從而解決靜止人體無(wú)法被檢測(cè)的難題,越區(qū)切換與數(shù)據(jù)融合的方法完成了無(wú)縫、精確的人體傳感網(wǎng)的構(gòu)建。
[0035]4、本發(fā)明采用的控制方式為區(qū)域控制,而非傳統(tǒng)的單燈控制,區(qū)域劃分可根據(jù)樓宇內(nèi)的實(shí)際布局自主設(shè)定,使得本系統(tǒng)具有在各種樓宇內(nèi)使用的通用性。
[0036]5、本發(fā)明采用的無(wú)縫切換算法,可以做到無(wú)論系統(tǒng)內(nèi)的人在系統(tǒng)內(nèi)的何處進(jìn)行何種的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),均會(huì)合理控制各區(qū)域燈光使得每個(gè)人的視野內(nèi)燈光全亮,即達(dá)到了照明無(wú)縫切換的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0037]附圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖;
[0038]附圖2為本發(fā)明系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)示意圖;
[0039]附圖3為本發(fā)明照明過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖和