基于被動式人體傳感網(wǎng)的無縫隙智能照明系統(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)的三維場景照明無縫隙智能照明系統(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。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段絕大部分樓宇內(nèi)照明系統(tǒng)采用手動開關(guān)是個不爭的事實(shí)，這就帶來了相關(guān)人員管理不便，忘開或用戶誤關(guān)某燈的開關(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)開關(guān)造成能源浪費(fèi)。
[0003]對于傳統(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上下兩層的黑暗恐懼，萬一在樓梯間遇到熟人老友閑談個兩分鐘燈就“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)簦@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致命的缺點(diǎn)就是無法檢測靜止的人體，這是檢測原理造成的無法彌補(bǔ)的缺陷，因此使得這種燈同樣無法大規(guī)模擴(kuò)展使用場所，只能局限在居民樓樓道等有限場所。無論是聲控?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)致市場占有率非常低，像辦公樓、大型商場等大型照明場所是不可能直接將這類“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展望的概念形式提出，而且長遠(yuǎn)來看，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。智能照明設(shè)備是由上世紀(jì)九十年代傳入中國，雖然口號響亮，但由于設(shè)備設(shè)計(jì)費(fèi)用較高，視場競爭力羸弱等導(dǎo)致該領(lǐng)域的發(fā)展緩慢甚至停滯，考慮到視場需求和成本、利益，國內(nèi)智能照明視場普遍還是以單節(jié)點(diǎn)感控?zé)魹橹?，研制單位追逐視場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)，提供一種基于被動式人體傳感網(wǎng)的無縫隙智能照明系統(tǒng)及方法，通過構(gòu)造出復(fù)雜的傳感網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)完成對照明場所的區(qū)域控制，使燈變得真正的智能，讓任意樓宇內(nèi)的任何人在任何時刻任何角落的目光所及之處燈光全亮，而所有人都沒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]基于被動式人體傳感網(wǎng)的無縫隙智能照明系統(tǒng)，包括由照明單元組成的多個照明節(jié)點(diǎn)，在每個照明節(jié)點(diǎn)上集成微控制器、人體熱釋電傳感器和zigbee無線收發(fā)模塊并組成zigbee網(wǎng)絡(luò)，各個照明節(jié)點(diǎn)上的人體熱釋電傳感器信號及微控制器信號通過zigbee網(wǎng)絡(luò)在各照明節(jié)點(diǎn)間交互，使各個分立的人體熱釋電傳感器組成傳感網(wǎng)、各個分立的照明單元組成照明網(wǎng)、各個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)通過傳感網(wǎng)的輸入信號判斷人體的運(yùn)動行為后對照明網(wǎng)進(jìn)行照明無縫切換控制。
[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?；诒粍邮饺梭w傳感網(wǎng)的無縫隙智能照明方法，包括:
[0010]對照明單元進(jìn)行區(qū)域劃分，完成照明區(qū)域的劃分后，標(biāo)定每個照明區(qū)域的所有友好區(qū)域并寫進(jìn)該照明區(qū)域的相關(guān)存儲區(qū)，完成照明網(wǎng)的搭建；
[0011]通過越區(qū)切換方法將各個獨(dú)立的人體熱釋電傳感器通過zigbee網(wǎng)絡(luò)組建成無縫的傳感網(wǎng)；
[0012]通過數(shù)據(jù)融合方法將傳感網(wǎng)中不同時段不同節(jié)點(diǎn)的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，確保對系統(tǒng)輸入準(zhǔn)確而無冗余的人體判定信號；
[0013]通過分布式計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行照明無縫切換算法，對照明網(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濾波后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，然后送入微控制器，設(shè)定一個最低閾值，當(dāng)人體熱釋電傳感器輸出信號大于最低閾值時才為有效信號；
[0018]在即將安裝此系統(tǒng)的建筑中，取一人作為采樣對象，并令該人以正常步速走到每兩個相鄰的照明節(jié)點(diǎn)中間，記錄此時兩個人體熱釋電傳感器檢測到的信號大小，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)移動到其它區(qū)域的人體熱釋電傳感器覆蓋范圍的過程中，僅當(dāng)本照明區(qū)域的人體熱釋電傳感器接收到的信號強(qiáng)度小于觸發(fā)值時才被認(rèn)為該人移動到了其它區(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)微處理器會將網(wǎng)絡(luò)中其它檢測到該人(群)的照明節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包設(shè)為無效，即此時網(wǎng)絡(luò)中說明該人(群)所在位置的有效數(shù)據(jù)包只有一個；
[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，按照“人數(shù)從有變無”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，即使發(fā)生了越區(qū)切換也不會產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)包，即對系統(tǒng)沒有影響。
[0024]照明無縫切換算法包括:
[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。
[0026]照明無縫切換算法還包括:
[0027]在軟件上定義兩個照明區(qū)域結(jié)合處的照明節(jié)點(diǎn)為照明過渡區(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)域的照明過渡區(qū)時，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)域的照明過渡區(qū)時，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)域可以在一定時間后熄滅，但其它友好區(qū)域又收到點(diǎn)亮信號，則熄滅信號失效。
[0029]照明無縫切換算法方法還包括:
[0030]若人在本照明區(qū)域長期靜止，檢測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)將在微控制器信號的控制下轉(zhuǎn)動，從而帶動人體熱釋電傳感器運(yùn)動，此時若重新檢測到人體信號，則說明人體靜止，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不會有新的數(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三維場景照明平臺，本平臺可使照明單元提供“智慧的燈光服務(wù)”，將該平臺應(yīng)用于樓宇內(nèi)，可使人體傳感網(wǎng)作為控制器代替機(jī)械開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了任何人在任意時刻任意角落看不到任何的黑暗即照明無縫切換，同時系統(tǒng)會自動將無目光所及的非標(biāo)志性燈關(guān)掉，從而在無人察覺的狀態(tài)下最大化節(jié)能。
[0033]2、本發(fā)明的平臺功能可擴(kuò)展，通過二次開發(fā)，使傳感網(wǎng)API和照明網(wǎng)API可實(shí)現(xiàn)對夜間可疑人員的實(shí)時定位與數(shù)據(jù)回傳、線路故障快速檢測、舞臺燈光效果等功能。
[0034]3、本發(fā)明采用自主構(gòu)想的“以動制靜”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)混亂以及信號輸入時的信號波動問題，同時利用網(wǎng)絡(luò)對傳感網(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法被檢測的難題，越區(qū)切換與數(shù)據(jù)融合的方法完成了無縫、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)明采用的無縫切換算法，可以做到無論系統(tǒng)內(nèi)的人在系統(tǒng)內(nèi)的何處進(jìn)行何種的運(yùn)動狀態(tài)，均會合理控制各區(qū)域燈光使得每個人的視野內(nèi)燈光全亮，即達(dá)到了照明無縫切換的效果。
【附圖說明】
[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