本發明屬于智能照明技術領域,尤其涉及室內智能感應照明系統及其照明控制方法。
背景技術:
對于控制室內環境來說,照明已知成為了重要因素,光促進感知,可以創立愉快的氣氛以及為我們的生物鐘提供有力刺激,由此支撐有益健康的活動-睡眠循環。最早的照明系統只有簡單的開關,這樣的系統結構簡單,但是在實際應用過程中還是有很多的不便:由于季節變化、氣候影響等因素,每一個白晝和黑夜的時間長短不一,這樣在夏天時光線尚充足時,照明系統已經打開,造成能源浪費;而在冬天,天色很暗時照明系統還不能工作。對此,該領域的技術人員也設計了相應的感光性照明系統,可以根據外界光線的亮度來進行判斷照明系統的開關,即便如此,照明系統還是存在可以優化的空間。
隨著生活水平的提高,人們對于照明系統的功能需求也日益多樣化,照明系統除了滿足日常照明之外,還要具有一定的舒適性。燈具可在不同的色溫下發出不同的光線:當色溫小于3000K時,發出暖色光;當色溫為4000K~5000K時,發出柔和的白色光;當色溫大于6000K時,發出冷色調的畫色光,人們有的喜歡暖色調的照明燈,有的則偏好冷色調的照明燈,而且隨著季節或環境的改變,人們的這種需求也會發生改變。目前市場上大多數照明燈具其色溫是固定的,不能通過用于安裝在墻面上的調光器實現色溫的任意調節,因而造成使用上的局限性;而且從用戶的操作體驗考慮,常規的利用調光器調節照明亮度亦需要用戶手動操作(旋鈕式、遙控式、觸摸式等),缺乏節能化和人性化設計。
目前,智能化照明正在從純粹的智能功能的發展轉向更注重人的行為的智能照明,開發以人為本的高效、舒適、健康的智能化照明,給人們帶來舒適,健康的照明環境,具有很好的現實意義。
技術實現要素:
本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足而提供一種室內智能感應照明系統,基于室內環境亮度的檢測及以及溫濕度檢測,來改善室內照明環境,并提升照明系統的節能化和人性化。
為解決上述技術問題,本發明采用如下技術方案:
室內智能感應照明系統,包括:
照明單元,用于發射不同色溫和不同光照強度;
環境信息采集單元,其包括,感光模塊,用于采集室內環境亮度和光照亮度,以及溫濕度檢測模塊,用于檢測室內環境溫度和環境濕度;
人體感應單元,用于感應人體進入室內環境后產生人體信號;
調光面板,內置有微控制單元,所述微控制單元用于對環境信息采集單元所采集的信息進行存儲和分析而產生照明參數信息,以在接收到所述人體感應單元反饋的人體信號后,根據所述照明參數信息調節所述照明單元的亮度和色溫。
在上述的室內智能感應照明系統中,所述微控制單元被配置為:對預定周期內的環境亮度參數和光照亮度參數進行存儲,并將環境亮度參數和光照亮度參數二者的比值作為所述照明參數信息,以在接收到所述人體感應單元反饋的人體信號后,根據存儲的照明參數信息自適應調節所述照明單元的亮度。
在上述的室內智能感應照明系統中,所述微控制單元針對色溫調節具有自動調節模式和人工調節模式,且用戶未在所述人體感應單元感應范圍內時,所述照明系統切換至自動調節模式。
在上述的室內智能感應照明系統中,自動調節模式下,所述溫濕度檢測模塊實時采集室內環境溫度和環境濕度,并以溫度參數和濕度參數反饋于所述微控制單元,用于與所述微控制單元預存的溫濕度色溫對準表進行對比識別,以將所述照明單元的色溫調節至符合溫濕度色溫對準表的參數值。
在上述的室內智能感應照明系統中,人工調節模式下,用戶通過調光面板自定義環境溫度和環境濕度,所述微控制單元將用戶自定義信息與預存的溫濕度色溫對準表進行對比識別,以將所述照明單元的色溫調節至符合溫濕度色溫對準表。
在上述的室內智能感應照明系統中,所述感光模塊為攝像頭組件,所述攝像頭與微控制單元之間通過ZigBee連接、WiFi連接、藍牙連接、紅外連接、基帶連接中的一種進行信號傳輸。
本發明還提出了室內智能感應照明系統的照明控制方法,包括:
通過感光模塊采集預定周期內的室內環境亮度和光照亮度;
通過微控制單元對預定周期內采集的環境亮度和光照亮度進行存儲和分析,獲得照明參數信息;
在人體進入室內環境后通過人體感應單元產生人體信號,以觸發微控制單元根據照明參數信息調節照明單元的亮度和色溫。
在上述的室內智能感應照明系統的照明控制方法中,微控制單元對預定周期內的環境亮度參數和光照亮度參數進行存儲,并將環境亮度參數和光照亮度參數二者的比值作為照明參數信息,以在接收到人體感應單元反饋的人體信號后,根據存儲的照明參數信息自適應調節照明單元的亮度。
在上述的室內智能感應照明系統的照明控制方法中,溫濕度檢測模塊實時采集室內環境溫度和環境濕度,并以溫度參數和濕度參數反饋于微控制單元,用于與微控制單元預存的溫濕度色溫對準表進行對比識別,以將照明單元的色溫調節至符合溫濕度色溫對照表的參數值。
在上述的室內智能感應照明系統的照明控制方法中,其特征在于,用戶通過調光面板自定義環境溫度參數和濕度參數,微控制單元將用戶自定義信息與預存的溫濕度色溫對照表進行對比識別,以將照明單元的色溫調節至符合溫濕度色溫對照表。
本發明的有益效果:
本發明的室內智能感應照明系統包括室內智能感應照明系統包括照明單元,用于發射不同色溫和不同光照強度;環境信息采集單元,其包括,感光模塊,用于采集室內環境亮度和光照亮度,以及溫濕度檢測模塊,用于檢測室內環境溫度和環境濕度;人體感應單元,用于感應人體進入室內環境后產生人體信號;調光面板,內置有微控制單元,所述微控制單元用于對環境信息采集單元所采集的信息進行存儲和分析而產生照明參數信息,以在接收到所述人體感應單元反饋的人體信號后,根據所述照明參數信息調節所述照明單元的亮度和色溫。本發明的方案基于對室內環境亮度的檢測以及室內溫度和濕度的檢測,使照明單元的亮度根據室內環境亮度做出適應性調整,使得照明單元的亮度色溫根據室內環境溫濕度做出適應性調整,以達到用戶所期望的理想照明環境,而這樣的一些亮度和色溫調整可由人體感應所觸發,兼顧了照明的節能性和人性化設計。
本發明的這些特點和優點將會在下面的具體實施方式、附圖中詳細的揭露。
【附圖說明】
下面結合附圖對本發明做進一步的說明:
圖1為本發明優選實施例中調光面板的結構示意圖;
圖2為本發明優選實施例中照明系統的原理框圖;
圖3為本發明優選實施例中照明系統的應用場景示意圖一;
圖4為本發明優選實施例中照明系統的應用場景示意圖二。
【具體實施方式】
下面結合本發明實施例的附圖對本發明實施例的技術方案進行解釋和說明,但下述實施例僅為本發明的優選實施例,并非全部。基于實施方式中的實施例,本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得其他實施例,都屬于本發明的保護范圍。在以下實施例的描述中,出現諸如術語“頂”、“底”、“內”、“外”、“上”、“下”等指示方位或者位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系,僅是為了方便描述本發明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本發明的限制。此外,術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。
在本說明書的描述中,參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中,對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且,描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
參照圖1、2,本發明優選實施例提出的室內智能感應照明系統,包括:
照明單元11,用于發射不同色溫和不同光照強度;
環境信息采集單元3,其包括用于采集室內環境亮度和光照亮度的感光模塊和用于檢測室內環境溫度和環境濕度的溫濕度檢測模塊;
人體感應單元4,用于感應人體信號;
調光面板7,內置有微控制單元2,所述微控制單元2用于對環境信息采集單元3所采集的信息進行存儲和分析,以在接收到所述人體感應單元4反饋的人體信號后,調節所述照明單元11的亮度和色溫。
其中,照明單元11泛指各種可以調節亮度和色溫的照明燈具,常見的為各類LED燈。
感光模塊可以利用室內的攝像頭組件9,通常具有視頻攝像/傳播和靜態圖像捕捉等基本功能,它是借由鏡頭采集圖像后,由攝像頭內的感光組件電路及控制組件對圖像進行處理并轉換成電腦所能識別的數字信號,然后借由并行端口或USB連接輸入到電腦后由軟件再進行圖像還原。應用于本實施例中,攝像頭鏡頭可以安裝在室內墻壁的任意位置,攝像頭組件9與調光面板7中的微控制單元2之間通過ZigBee連接、WiFi連接、藍牙連接、紅外連接、基帶連接中的一種進行信號傳輸。
溫濕度檢測模塊包括濕度傳感器和溫度傳感器,濕度傳感器主要是常見的濕度計,例如濕敏電阻,濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜,當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時,元件的電阻率和電阻值都發生變化,利用這一特性即可測量濕度。其他的濕度傳感器亦如濕敏電容等。
溫度傳感器是利用物質各種物理性質隨溫度變化的規律把溫度轉換為可用輸出信號,例如熱敏電阻,其在不同的溫度下表現出不同的電阻值,通過檢測其阻值變化,就可以測量出溫度。
人體感應單元4優選為紅外感應器,當人體進入紅外感應器感應范圍內,人體發射的10um左右的紅外線通過菲尼爾濾光片增強后聚集在紅外感應源上,紅外感應源通常采用熱釋電元件,這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發生變化時就失去電荷平衡,向外釋放電荷,從而產生信號指令。
調光面板7包括基座6、卡裝在基座6上的面板支架5和覆蓋面板支架5的面蓋1,基座6可以嵌裝在室內墻體任意位置,并可搭載主控電路板等組件,為安裝在調光面板7上各種單元模塊供電。安裝在調光面板7內的微控制單元2通常為單片機,根據系統所要實現的功能不同而選擇相應位數的單片機,例如4位單片機大部份應用在計算器、呼叫器、無線電話、LCD驅動控制器、LCD游戲機、兒童玩具、溫濕度計、遙控器等;8位單片機強調簡單效能、低成本應用,大部份應用在電表、馬達控制器、呼叫器、傳真機、CRT顯示器、鍵盤等;16位單片機位則以16位運算、16/24位尋址能力及頻率在24~100MHz為主流規格,大部份應用在行動電話、數字相機及攝錄放影機等;32單片機位是市場主流,工作頻率大多在100~350MHz之間,執行效能更佳,應用類型也相當多元,多用于網絡操作、多媒體處理等復雜處理的場合。例如本實施例選用攝像頭組件9作為感光模塊,光信號是轉換成圖像信號的,可以選擇16位單片機、32單片機用于對圖像信號進行處理。
參照圖1,上述的感光模塊、溫濕度檢測模塊、人體感應單元4以及微控制單元2分別安裝在面板支架5上,作為集成多種功能的調光面板7,可以簡化布局、方便安裝和布線,其他的一些實施例中,感光模塊、溫濕度檢測模塊、人體感應單元亦可獨立安裝在室內其他位置,與調光面板的微控制單元進行無線或者有線通訊。
通過實際的應用來闡述本發明的特點:
參照圖3,微控制單元被配置為:對預定周期內的環境亮度參數和光照亮度參數進行存儲,并將環境亮度參數和光照亮度參數二者的比值作為所述照明參數信息,以在接收到所述人體感應單元反饋的人體信號后,根據存儲的照明參數信息自適應調節所述照明單元的亮度。具體的一個實例中:在一室內環境中,攝像頭組件9作為感光模塊采集的環境亮度12和光照亮度10預存在微控制單元2中,并以二者的比值作為照明參數信息,微控制單元2接收人體信號后,根據所述照明參數信息調節所述照明單元11的亮度;當用戶打開照明單元11的調光面板7后,攝像頭組件9在設定的時間段內停止其他動作,僅用于的環境亮度和燈光亮度圖像捕捉,將圖像信息轉化為數字信息,通過傳輸方式傳輸到微控制單元2進行分析與存儲,存儲的方式可以是:照明參數信息f=環境亮度c/光照亮度d,以在微控制單元2接收人體信號后,根據該照明參數信息f來自適應調節照明單元11的亮度,具體表現在場景二中。
參照圖4,當人體13進入該室內環境中,且處于人體感應單元4的感應范圍14內時,人體感應單元4感應到的人體信號通過基帶傳輸給微控制單元2,微控制單元2接收到人體信號后對當前室內環境的環境亮度12和光照亮度10進行采集分析,將計算結果與照明參數信息f進行比較,如果滿足照明參數信息f,則維持當前光照亮度10,如果不滿足照明參數信息f,則通過照明單元11對當前光照亮度10進行自動調節,直至滿足照明參數信息f,微控制單元2通過傳輸方式15來控制照明單元11,傳輸方式15可以基帶連接、藍牙連接等。
本實施例的微控制單元針對色溫調節具有自動調節模式和人工調節模式,且用戶未在所述人體感應單元感應范圍內時,照明系統切換至自動調節模式。對自動調節模式而言,自動調節模式下,所述溫濕度檢測模塊實時采集室內環境溫度和環境濕度,并以溫度參數和濕度參數反饋于所述微控制單元,用于與所述微控制單元預存的溫濕度色溫對準表進行對比識別,以將所述照明單元的色溫調節至符合溫濕度色溫對準表的參數值。具體的一個實例中:如圖4所示的場景中,進行亮度自適應調節的同時,濕度傳感器和溫度傳感器實時采集室內環境濕度和環境溫度,并以溫度參數h和濕度參數q反饋于微控制單元2,溫度參數h和濕度參數q與所述微控制單元2預存的溫濕度色溫對準表進行對比識別,將當前照明單元11的色溫調節至符合溫濕度色溫對準表。一般來說:在不同的時間段,由于環境溫濕度的變化,色溫參數y是不斷改變的,可以將溫濕度色溫對照表分成三個區段,色溫參數y>5000k,k3300<色溫參數y<5000k,色溫參數y<3300k,對應這三個區段的色溫表現出來的氣氛效果分別為冷氣氛、爽快氣氛和穩重氣氛,根據當前室內環境中的溫濕度來調整至最優的氣氛效果。
以上照明系統針對色溫調節是在自動調節模式下進行的,本實施例的照明系統還具備人工調節模式,人工調節模式下,用戶通過調光面板自定義環境溫度和環境濕度,微控制單元將用戶自定義信息與預存的溫濕度色溫對準表進行對比識別,以將所述照明單元的色溫調節至符合溫濕度色溫對準表。這樣的調整方式可以滿足用戶自身對照明色溫自主調節的需求,以達到所期望的照明效果。
當用戶未在人體感應單元4感應范圍內時,如人體離開該室內環境,照明系統切換至自動調節模式,微控制單元2將用戶自定義設定色溫數據調整至滿足溫濕度色溫對準表要求的色溫,進而控制照明單元11調整色溫,起到節能作用。
可以理解:本發明的感光模塊亦可采用光敏電阻組件,其工作原理是基于內光電效應,在光敏電阻兩端加上電壓,其中便有電流通過,受到適當波長的光線照射時,電流就會隨光強的增加而變大,從而實現光電轉換。
感光模塊亦可采用光電二極管組件,其工作原理是將光根據使用方程式,轉換成電流或者電壓信號。
感光模塊亦可采用光電池組件,光電池內半導體的P-N結在光的作用下產生新的電子-空穴對,電子和空穴在P-N結電場的作用下移動到結的兩邊形成附加電勢差,轉換成電壓信號。
濕度檢測亦可通過干濕球來實現,濕球用紗布包裹并浸在水槽里,籍由毛細作用使紗布保持潮濕,干球暴露于空氣中,濕球上裹了濕紗布,其比熱容比干球大,溫度變化小,干球測出的是準確溫度,其溫度差與環境中的相對濕度有關系,通過的一定的計算關系式可以得到濕度指數,并轉換成可輸出信號。
根據上述室內智能感應照明系統,本實施例室內智能感應照明系統的照明控制方法,包括:
通過感光模塊采集預定周期內的室內環境亮度和光照亮度;
通過微控制單元對預定周期內采集的環境亮度和光照亮度進行存儲和分析,獲得照明參數信息;
在人體進入室內環境后通過人體感應單元產生人體信號,以觸發微控制單元根據照明參數信息調節照明單元的亮度和色溫。
微控制單元對預定周期內的環境亮度參數和光照亮度參數進行存儲,并將環境亮度參數和光照亮度參數二者的比值作為照明參數信息,以在接收到人體感應單元反饋的人體信號后,根據存儲的照明參數信息自適應調節照明單元的亮度,與此同時,溫濕度檢測模塊實時采集室內環境溫度和環境濕度,并以溫度參數和濕度參數反饋于微控制單元,用于與微控制單元預存的溫濕度色溫對準表進行對比識別,以將照明單元的色溫調節至符合溫濕度色溫對照表的參數值。
本發明實施例的方案基于對室內環境亮度的檢測以及室內溫度和濕度的檢測,使照明單元的亮度根據室內環境亮度做出適應性調整,使得照明單元的亮度色溫根據室內環境溫濕度做出適應性調整,以達到用戶所期望的理想照明環境,而這樣的一些亮度和色溫調整可由人體感應所觸發,兼顧了照明的節能性和人性化設計,適用于對家庭、辦公室等場所的照明控制。
用戶還可以通過調光面板自定義環境溫度參數和濕度參數,微控制單元將用戶自定義信息與預存的溫濕度色溫對照表進行對比識別,以將照明單元的色溫調節至符合溫濕度色溫對照表??梢詽M足用戶自身對照明色溫自主調節的需求,以達到所期望的照明效果。
以上所述,僅為本發明的具體實施方式,但本發明的保護范圍并不局限于此,熟悉該本領域的技術人員應該明白本發明包括但不限于附圖和上面具體實施方式中描述的內容。任何不偏離本發明的功能和結構原理的修改都將包括在權利要求書的范圍中。