CN103237382A - 一种智能家庭灯光控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种智能家庭灯光控制方法及系统，涉及灯光控制领域；其通过采集室内成员的动态实时数据、室内成员所对应的室内动态环境参数及室内成员的动态健康参数，并与相应的数据库进行比对，得到相应的权值数据，最后根据权值数据在权值灯光数据库中找到相对应的灯光数据，并根据该灯光数据输出灯光控制命令控制家庭的灯具。具有能自动根据人们的活动为用户提供最舒适的灯光的智能家庭灯光的突出优点。

Description

一种智能家庭灯光控制方法及系统
技术领域
本发明涉及灯光控制领域，尤其是涉及一种智能家庭灯光控制方法及系统。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，人们对居住环境不断的提出更高的要求，越来越注重家庭生活的舒适、安全与便利。截至2010年，中国富裕家庭数量为360万户，且未来五到七年将以每年20%的速度递增，到2015年，这个数字将达到940万户(富裕家庭是指家庭年收入超过25万人民币的城市家庭)。同时，更多的80、90后成为家庭的主心骨，对居住环境有着更高的要求。科技、时尚、智能的生活将是未来的趋势，智能家居亦将成为必需品。
现有灯光控制技术大都需要人工进行控制，而智能家庭系统具有记忆功能，能够记忆分析家庭成员对灯光的不同要求、实现不同对象的自我调整与系统纠错以及智能灯光舒适建议，从而实现全自动化，人们在不需要手动的情况下，系统就能根据人们的活动自动为用户提供最舒适的灯光。本专利基于上述问题，进行了问题分析和解决，为智能家庭高端灯光需求提供解决方案。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种能自动根据人们的活动为用户提供最舒适的灯光的智能家庭灯光控制方法及系统。
本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：
一种智能家庭灯光控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）采集室内成员的动态实时数据，将该数据与静态成员数据库中的数据进行比对，得到室内成员所对应的权值R1；采集室内成员所对应的室内动态环境参数，将各参数与静态环境数据库中的数据进行比对，得到各参数所对应的权值，然后对所有的权值取均值得到环境所对应的权值R2；采集室内成员的动态健康参数，将各参数与静态健康数据库中的数据进行比对得到各参数对应的权值，并进行权值计算得到室内成员健康所对应的权值R3；
（2）调取历史手动设置数据库中的权值R4，并与步骤（1）中得到的各权值一起导入初级加权分析计算公式：(R1+R2+R3+4×R4)÷(R1+R2+R3+R4)，得到初级加权值A1；
（3）将室内成员的年龄数据与色调年龄数据库中的数据进行比对，得到室内成员年龄所对应的色调权值A2，然后将初级加权值A1和色调权值A2导入次级加权分析计算公式：(2×A1+A2)÷(A1+A2)，得到次级加权值D；
（4）将次级加权值D与权值灯光数据库中的数据进行比对，得到对应的灯光数据，最后根据该灯光数据输出灯光控制命令控制家庭的灯具，实现智能家庭灯光控制。
优选的，所述的室内成员的动态实时数据包括人脸特征数据、视网膜数据、声音数据。
优选的，所述的室内动态环境参数包括室内成员所在的房屋功能区数据、室内人员数量数据、家电使用状态数据、室内成员所在的房屋功能区灯光状态数据。
优选的，所述的室内成员的动态健康参数包括心率数据、体温数据、血压数据、身高数据、体重数据，将上述各动态健康参数带入公式：[2×心率数据权值+体温数据权值+血压数据权值+0.5×（身高数据权值+体重数据权值）]÷5，得到室内成员健康所对应的权值R3。
优选的，该方法还包括对采集的室内成员的动态实时数据、采集的室内成员所对应的室内动态环境参数和采集的室内成员的动态健康参数进行纠错处理步骤。
优选的，所述的纠错处理步骤包括以下步骤：
（11）在数据采集终端对采集的数据进行对称加密处理，然后将处理后的数据发送到数据处理中心；
（12）数据处理中心对收到的数据进行SSL安全监测处理，筛选出符合安全策略的数据，然后对筛选出的数据进行对称数据解密处理；
（13）对经解密处理后的数据进行数据解析处理，得到正确的数据。
一种智能家庭灯光控制系统，其特征在于，该系统包括家庭数据采集装置、数据纠错处理模块和智能家庭行为分析模块；所述的家庭数据采集装置用于采集静态成员数据、静态环境数据、静态健康数据，并将各数据存储到数据库，同时还用于采集室内成员的动态实时数据、室内成员所对应的室内动态环境参数和室内成员的动态健康参数；所述的数据纠错处理模块用于家庭数据采集装置采集的数据进行纠错处理；所述的智能家庭行为分析模块用于对家庭数据采集装置采集的数据进行分析处理，并发送灯光控制命令控制家庭的灯具，实现智能家庭灯光控制。
优选的，所述的家庭数据采集装置包括摄像头、健康检测仪、红外传感器和高度检测仪。
与现有技术相比，本发明智能家庭系统具有记忆功能，能够记忆分析家庭成员对灯光的不同要求、实现不同对象的自我调整与系统纠错以及智能灯光舒适建议，从而实现全自动化；人们在不需要手动的情况下，系统就能根据人们的活动自动为用户提供最舒适的灯光。
附图说明
图1为本发明方法的整体架构图；
图2为智能家庭行为分析模块的分析流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本发明智能家庭灯光控制系统主要由四部分组成：家庭数据采集装置、数据纠错处理模块、智能家庭行为分析模块和智能灯光控制模块。该系统控制方法流程如图1。
家庭数据采集装置的工作原理：通过三维立体扫描技术采集室内房屋结构、室内人体静态数据，结合视频以及中心服务器人体识别技术模块采集室内人员动态实时数据，通过自动或人工设置房屋结构功能，通过室内灯光总控制器获取室内灯光布局数据以及灯光各种状态数据，数据采集完成上传服务器做进一步分析。
家庭数据采集装置主要是采集家庭的各方面数据包括静态数据以及动态实时数据，为后续数据纠错处理模块、智能家庭行为分析模块提供数据源。静态数据包括家庭房屋设计布局数据（见表1）、静态成员数据（见表2），家庭成员与房屋设计布局对应数据（见表3）、房屋灯光布局数据、家电布局数据、各年龄段最适合灯光数据等。动态数据包括室内成员所在的房屋功能区数据，室内成员的动态健康参数（可包括心率数据、体温数据、血压数据、身高数据、体重数据，其表格参见表4）、室内人员数量数据、家电使用状态数据、室内成员所在的房屋功能区灯光状态数据和视频数据等动态实时数据。
表1家庭房屋设计布局数据样本
名称 长/米 宽/米 高/米
主卧 4.2 3.6 3
次卧 3.6 3.3 3
客厅 3.6 3.6 3
餐厅 4.9 2 3
厨房 3.3 2 3
卫生间 3 1.9 3
表2静态成员数据样本
姓名 角色 年龄 身高（CM） 体重(Kg) 视力 人脸 声音 视网膜
刘小明 儿子 18 170 65 5.0
刘建国 父亲 46 172 70 4.3
罗洁 母亲 40 162 50 4.8
表3家庭成员与房屋设计布局对应数据样本
表4家庭人员当前健康状态数据样本
姓名 体温(C) 心跳（次/分） 血压（mmHg）
刘小明 36.3 70 108/71
刘建国 36.5 77 126/80
罗洁 36.4 80 124/78
数据纠错处理模块：数据纠错处理需要能实现这几个功能：1、防止错误数据的输入，减少数据的输入质量；2、对输入数据进行初步的逻辑分析；3、防止非法数据的输入，保证输入数据的安全性。
其原理为：终端传感器器对数据进行对称加密处理，当终端传感器传输数据时，控制中心对接受到得传感器数据进行SSL安全监测，筛选出符合安全策略的数据，并对传入数据进行对称数据解密，所有的加密解密，都必须符合数据中心设定的安全策略算法。安全监测完成后，对传感器数据进行数据解析，并对上传的错误格式数据进行丢弃或是奇偶错误纠正处理，然后对传感器数据按照算法进行初步的模块化分析
智能家庭行为分析模块：
智能家庭行为分析模块是整个系统最主要的部分，相当于智能家庭灯光系统的大脑，这部分首先根据输入的室内成员动态实时数据（声音、视网膜等）对比静态成员数据库中的静态成员数据确定家庭成员角色，对比该角色权值数据，计算出家庭成员权值，接着，根据解析传感器输入的室内动态环境参数数据（室内成员所在的房屋功能区域数据、室内人员数量数据、家电使用状态数据、室内成员所在的房屋功能区灯光状态数据、当前时间和当前天气气候等）对比静态环境数据库，计算各种状态数据平均权值，得出环境权值信息，然后根据成员健康数据，对比静态健康数据库，计算出当前用户健康权值数据，结合用户手动设置历史库，加权用户当前平均权值，然后调用年龄色调灯光静态库，加权修正用户当前权值，最后，根据计算出的权值对比中心灯光亮度、色调数据库输出灯光控制序列，从而发出控制命令，输出到智能灯光控制模块，从而完成控制。
智能家庭行为分析模块的具体分析流程，如图2所示，包括以下步骤：
步骤一：采集室内成员的动态实时数据（可选取人脸特征数据、视网膜数据、声音数据等，只要能帮助完成成员识别的数据即可），将该数据与静态成员数据库中的数据进行比对，得到室内成员所对应的权值R1，如父亲：权值3，母亲：权值2，儿子：权值4，朋友：权值3；
采集室内成员所对应的室内动态环境参数（可包括室内成员所在的房屋功能区数据、室内人员数量数据、家电使用状态数据、室内成员所在的房屋功能区灯光状态数据），将各参数与静态环境数据库中的数据进行比对，得到各参数所对应的权值，然后对所有的权值取均值得到环境所对应的权值R2，如成员在主卧：权值1，成员在次卧：权值2，成员在客厅：权值4，成员在餐厅：权值3；室内人员数量1：权值2，室内人员数量2：权值2；室内人员数量3～4：权值3，室内人员数量>4：权值4。
采集室内成员的动态健康参数，动态健康参数包括心率数据、体温数据、血压数据、身高数据、体重数据，将上述各动态健康参数带入公式：[2×心率数据权值+体温数据权值+血压数据权值+0.5×（身高数据权值+体重数据权值）]÷5，得到室内成员健康所对应的权值R3。动态健康参数根据其重要性，可人为设定在公式中所占的比重，也可选择其中几个参数进行计算。
步骤二：调取历史手动设置数据库中的权值R4，并与步骤（1）中得到的各权值一起导入初级加权分析计算公式：(R1+R2+R3+4×R4)÷(R1+R2+R3+R4)，得到初级加权值A1；历史手动设置数据库是系统记录下的，在相同权值R1、R2和R3
时，成
员人为设定的权值，其样表如表5所示。
表5历史库数据样本
Figure BDA00003014893500061
步骤三：将室内成员的年龄数据（步骤一中同时采集）与色调年龄数据库中的数据进行比对，得到室内成员年龄所对应的色调权值A2，然后将初级加权值A1和色调权值A2导入次级加权分析计算公式：(2×A1+A2)÷(A1+A2)，得到次级加权值D；色调年龄数据库样表如表6所示，
表6色调年龄数据样本
年龄范围 色调权值 亮度权值
<3个月 2 2
0-4岁 4 2.5
4-7岁 4 3
7-12岁 4 3.5
12-18岁 3.5 3
18-25岁 3 3
25-50岁 2.5 2.5
>50岁 3.5 3
步骤四：将次级加权值D与权值灯光数据库中的数据进行比对，得到对应的灯光数据，最后根据该灯光数据输出灯光控制命令控制家庭的灯具，实现智能家庭灯光控制。权值灯光数据库样表如表7所示，
表7权值灯光样本：
权值范围 色调 亮度值
1 单色调 1
1-1.5 相识色调（冷） 2
1.5-2.0 相识色调（暖） 3
2.0-2.5 互补色调（冷） 4
2.5-3 互补色调（暖） 5
3-3.5 分离互补色调（冷） 6
3.5-4.0 分离互补色调（暖） 7
............. ............. .............
智能灯光控制模块：
智能灯光控制模块为本系统最末执行系统，主要完成智能家庭行为分析模块发出的控制命令，控制房屋灯光的实时变化。
下面举个具体的例子对智能家庭灯光系统进行简单分析。用户是从功能区客厅B进入功能区D。
用户正在的功能区B
系统通过家庭数据采集装置动态采集到用户正在功能区B看电视，并通过传感、视频装置传的输脸部特征、视网膜、与声音等动态数据与“小张”存在在数据中心的静态对比确认为用户为“小张”，根据传入的动态心跳、血压等健康数据分析判断“小张”的健康状况通过中心记忆系统分析“小张”灯光设定习惯，采集客厅的人员数量、人员分析与用户熟悉相识度，通过灯光控制器采集的灯光信息开光信息以及灯光设置状态、以及室内家电的使用情况、用户的心率、血压、成员所属室内区域等相关信息判断用户正在从事的工作，进而根据静态数据分析模型，自动分析出适合这项活动的灯光设置，传输至智能灯光控制模块，从而控制客厅灯光的点亮。
用户从功能区B进入功能区D
系统通过视频以及室内用户位置信息判断用户离开功能区B，进入功能区D，家庭数据采集装置动态采集用户在功能区D所处的动作，根据功能区功能设定，自动打开书房灯光到合适水平，并渐灭功能区B灯光。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能家庭灯光控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）采集室内成员的动态实时数据，将该数据与静态成员数据库中的数据进行比对，得到室内成员所对应的权值R1；采集室内成员所对应的室内动态环境参数，将各参数与静态环境数据库中的数据进行比对，得到各参数所对应的权值，然后对所有的权值取均值得到环境所对应的权值R2；采集室内成员的动态健康参数，将各参数与静态健康数据库中的数据进行比对得到各参数对应的权值，并进行权值计算得到室内成员健康所对应的权值R3；
（2）调取历史手动设置数据库中的权值R4，并与步骤（1）中得到的各权值一起导入初级加权分析计算公式：(R1+R2+R3+4×R4)÷(R1+R2+R3+R4)，得到初级加权值A1；
（3）将室内成员的年龄数据与色调年龄数据库中的数据进行比对，得到室内成员年龄所对应的色调权值A2，然后将初级加权值A1和色调权值A2导入次级加权分析计算公式：(2×A1+A2)÷(A1+A2)，得到次级加权值D；
（4）将次级加权值D与权值灯光数据库中的数据进行比对，得到对应的灯光数据，最后根据该灯光数据输出灯光控制命令控制家庭的灯具，实现智能家庭灯光控制。
2.根据权利要求1所述的一种智能家庭灯光控制方法，其特征在于，所述的室内成员的动态实时数据包括人脸特征数据、视网膜数据、声音数据。
3.根据权利要求1所述的一种智能家庭灯光控制方法，其特征在于，所述的室内动态环境参数包括室内成员所在的房屋功能区数据、室内人员数量数据、家电使用状态数据、室内成员所在的房屋功能区灯光状态数据。
4.根据权利要求1所述的一种智能家庭灯光控制方法，其特征在于，所述的室内成员的动态健康参数包括心率数据、体温数据、血压数据、身高数据、体重数据，将上述各动态健康参数带入公式：[2×心率数据权值+体温数据权值+血压数据权值+0.5×（身高数据权值+体重数据权值）]÷5，得到室内成员健康所对应的权值R3。
5.根据权利要求1所述的一种智能家庭灯光控制方法，其特征在于，该方法还包括对采集的室内成员的动态实时数据、采集的室内成员所对应的室内动态环境参数和采集的室内成员的动态健康参数进行纠错处理步骤。
6.根据权利要求5所述的一种智能家庭灯光控制方法，其特征在于，所述的纠错处理步骤包括以下步骤：
（11）在数据采集终端对采集的数据进行对称加密处理，然后将处理后的数据发送到数据处理中心；
（12）数据处理中心对收到的数据进行SSL安全监测处理，筛选出符合安全策略的数据，然后对筛选出的数据进行对称数据解密处理；
（13）对经解密处理后的数据进行数据解析处理，得到正确的数据。
7.一种智能家庭灯光控制系统，其特征在于，该系统包括家庭数据采集装置、数据纠错处理模块和智能家庭行为分析模块；所述的家庭数据采集装置用于采集静态成员数据、静态环境数据、静态健康数据，并将各数据存储到数据库，同时还用于采集室内成员的动态实时数据、室内成员所对应的室内动态环境参数和室内成员的动态健康参数；所述的数据纠错处理模块用于家庭数据采集装置采集的数据进行纠错处理；所述的智能家庭行为分析模块用于对家庭数据采集装置采集的数据进行分析处理，并发送灯光控制命令控制家庭的灯具，实现智能家庭灯光控制。
8.根据权利要求7所述的一种智能家庭灯光控制系统，其特征在于，所述的家庭数据采集装置包括摄像头、健康检测仪、红外传感器和高度检测仪。
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