CN103968504A - 一种负载设备控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载设备控制方法及系统，该方法包括如下步骤：检测空间内是否存在占据者，若存在占据者则控制负载设备工作；当所述负载设备工作第一设定时间后，若没有检测到空间内存在占据者，则控制所述负载设备的第一功率降低到设定功率；当所述负载设备以所述设定功率工作第二设定时间后，若没有检测到空间内存在占据者，则控制所述负载设备停止工作，若检测到空间内存在占据者，则控制所述负载设备恢复到第一功率工作。本方法可以尽量减少了对用户的影响，以及负载设备频繁启动而降低寿命的情况。

Description

一种负载设备控制方法及系统

【技术领域】

本发明涉及设备控制领域，具体涉及一种负载设备控制方法及系统。

【背景技术】

目前一些办公区域的负载设备例如电灯的控制，可以采用声控传感器、PIR传感器(被动热释电红外传感器)、甚至可以采用主动式红外探测器等，并利用固定的延时来控制灯光照明。在这些传感器检测到人的移动后，控制电灯打开，然后在电路中会预设灯光开启时间(比如5分钟)，在这段时间内如果没有检测到人的移动，即关闭电灯。

【发明内容】

经过研究发现，现有的这些传感器往往无法检测到静止的人体以及极细微的肢体移动，而且灯光开启预设时间是恒定的，所以有可能在人还在房间内时就自动将灯光关闭。这种现象可以称为“静止错判”。所谓的“静止错判”，是指检测传感器如PIR传感器等通常无法检测出静止的人体以及细微的肢体移动，即错误判断人体情况，将静止的人体认为室内没有被人占据，即没有占据者。

在办公室、图书馆等场所，突然关闭的灯光会对人的正常工作产生影响，而且经常开关的电灯也会折损电灯本身的寿命，所以，此类传统产品一般适用于人体活动频繁的场所，比如走廊等公共区域，而安装在静止人体的场所往往效果不甚理想。

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种负载设备控制方法及系统，以降低负载设备的关闭对空间内的使用者的影响。本发明的另一个目的是尽量避免负载设备因频繁开启而导致负载设备的使用寿命较短的情况。

一种负载设备控制方法，包括如下步骤：

检测空间内是否存在占据者，若存在占据者则控制负载设备工作；

当所述负载设备工作第一设定时间后，若没有检测到空间内存在占据者，则控制所述负载设备的第一功率降低到设定功率；

当所述负载设备以所述设定功率工作第二设定时间后，若没有检测到空间内存在占据者，则控制所述负载设备停止工作，若检测到空间内存在占据者，则控制所述负载设备恢复到第一功率工作。

所述负载设备可以是任意功率可以调节的装置，包括电灯、空调、电机等，检测所采用的检测装置用于检测空间内是否被人占据，可以是PIR传感器、声控传感器、主动式红外探测器等。

其中，第一设定时间、第二设定时间、设定功率均可以根据实际需要或者实际效果而进行调整。

在一个实施例中，还包括如下步骤：

若出现设定次数的以下情况：

当所述负载设备以所述设定功率工作第二设定时间后，检测到空间内存在占据者，

则增大所述第一设定时间的值。

在一个实施例中，通过如下步骤计算所述第一设定时间：

记录前一次检测到空间内存在占据者的第一时刻，记录相邻的后一次检测到空间内存在占据者的第二时刻，将所述第二时刻与第一时刻的差值作为所述第一设定时间。

在一个实施例中，记录多组前一次与后一次检测到空间内存在占据者的时刻差值，取这些时刻差值的中位数作为所述第一设定时间。

在一个实施例中，通过热释电红外传感器检测空间内是否存在占据者，若热释电红外传感器检测到空间内存在人的移动，则判断空间内存在占据者，否则判断空间内不存在占据者。

在一个实施例中，所述负载设备是电灯或者空调。

本发明还提供了一种负载设备控制系统，包括：负载设备、检测装置和控制装置，

所述检测装置用于，检测空间内是否存在占据者，若存在占据者则所述控制装置控制负载设备工作；

当所述负载设备工作第一设定时间后，若所述检测装置没有检测到空间内存在占据者，则控制装置控制所述负载设备的第一功率降低到设定功率；

当所述负载设备以所述设定功率工作第二设定时间后，若检测装置没有检测到空间内存在占据者，则控制装置控制所述负载设备停止工作，若检测装置检测到空间内存在占据者，则控制装置控制所述负载设备恢复到第一功率工作。

在一个实施例中，若出现设定次数的以下情况：

当所述负载设备以所述设定功率工作第二设定时间后，检测装置检测到空间内存在占据者，

则增大所述第一设定时间的值。

在一个实施例中，

控制装置用于，记录前一次检测到空间内存在占据者的第一时刻、以及记录相邻的后一次检测到空间内存在占据者的第二时刻，将所述第二时刻与第一时刻的差值作为所述第一设定时间。

在一个实施例中，所述检测装置是热释电红外传感器，所述负载设备是电灯或者空调。

上述方案中提供了一种利用数据进行自我学习的方法，计算每个用户的人体习惯静止时间，最大程度的减少了“静止错判”的情况，使得由PIR传感器控制的自动控制系统可以更加精准地控制室内的负载设备，例如照明和空调系统，尽量减少了对用户的影响，以及负载设备频繁启动而降低寿命的情况。

上述方案虽然不能完全避免“静止错判”的发生，但可以通过自我学习的算法不断优化控制规则，在不添加其他设备的前提下，将“静止错判”发生的几率降到最低。

【附图说明】

附图是本发明一种实施例的作为负载设备的电灯的控制方法。

【具体实施方式】

以下对发明的较佳实施例作进一步详细说明。

实施例1

本实施例中负载设备是电灯，本电灯的功率是可以调节的，例如，对于LED和白炽灯等类型的电灯，可以通过调节电压、电流的大小，或者通过PWM控制技术调节电灯导通的时间，来实现对其功率的调节。也可以将空间内某一个区域内的多个电灯作为一个整体的电灯看待，当关闭某一些电灯时，这个区域内的电灯的功率也降低了，因而也可以视作是调节了该区域内的电灯的功率，例如有荧光灯这类型的电灯就可以以此类情况看待。

利用电子控制开关和PIR传感器的数据，根据每个使用者的不同习惯来动态调节灯光开启的时间，以最大程度地避免“静止错判”的出现。

本实施例的核心思想如下：对于某些空间内如办公室这样的室内场所，使用的人员和时间表是固定的，而固定的人员的工作习惯也是固定的。假设以下情况：某人在办公时，习惯每15分钟有一次比较大的肢体动作(比如拿起水杯喝水，或者身体前倾)，这种大的肢体动作能够被PIR传感器探测到，而15分钟内的人体一直处于静止状态或者有微小的肢体动作而无法被PIR传感器探测到。我们把这段时间(15分钟)称为“人体习惯静止时间”。在正常情况下，每个人都有相对固定的人体习惯静止时间，少则5分钟多则1个小时。所以，在理想状态下，计算机在通过PIR传感器获取人体移动信号后，应该根据每个人不同的人体习惯静止时间来设置保留灯光开启的时间，以减少“静止错判”的发生。本实施例的核心思想就是利用数据和智能控制，找到每个房间使用者的人体习惯静止时间。

一种电灯的控制方法，具体包括如下步骤：

S1、安装电子开关，PIR传感器和处理器。

电灯的电子开关，可以由处理器(中央计算机或者嵌入式单片机)来控制电灯的开关，处理器也可以探测人的开关动作；PIR传感器，可以在探测到的人体移动时将数据上报给处理器；处理器(可以是放在大楼内的中央控制计算机或者集成在传感器内的单片机)。除此之外，处理器可以区分是由系统自动控制的电灯开关还是用户人为控制的开关。

S2、采集数据，不对电灯进行控制

将以上硬件设备安装在房间内，采集数据但不控制灯光。此时，电灯完全靠用户手动控制，而PIR传感器记录用户的行为习惯。这一阶段一般可以持续一到两周。

采集数据阶段结束后，对数据进行分析，以得出用户的上班下班时间，和人体习惯静止时间。具体计算步骤如下：

S1.1、记录用户手动开关电灯的时间，将数据分为工作日时间(周一到周五)和周末时间。以工作日时间为例，在采集时间段内，取每天电灯开启时间的平均值，设定为开始工作时间。

举例说明：假设数据采集阶段的时间为一周，则共有5个工作日，用户在这几天中第一次打开电灯的时间为(8:00,8:32,8:05,8:15,8:20)，我们计算着5个时间点的平均值为8:14，这个时间即设定为用户的上班时间。

以此类推，我们用同样的方法计算用户的下班时间，即为用户最后一次关灯的时间的平均值。用户在周末的使用时间也用这种方法计算。通过这种方法，我们可以取得该用户的上班和下班时间，当然我们通过其他的方法来得知用户的上下班时间：比如直接询问用户，并且将这一信息存储在处理器内。但是如果在一个办公大楼内，通常有许多用户，如果逐一询问会比较浪费时间，此时可以采取我们的方法计算每个用户的上班时间。

S1.2、根据上一步S1.1的计算结果，提取在用户上班时间内的PIR传感器触发的数据。此时，我们将获得一系列时间点，比如(8:20,8:30,9:00……)，在这些时间点，PIR传感器被触发，即有人体活动情况。此时，我们将相邻的时间点取差值，可以获得PIR传感器触发时间的时间间隔(10分钟，30分钟……)，即为用户活动被传感器探测到相邻时间的差值序列。然后，我们取这一序列的中位数，如果中位数小于5分钟，则将5分钟设为该用户的人体习惯静止时间；如果中位数大于5分钟小于1小时，则将该中位数设为该用户的人体习惯静止时间；如果中位数大于1小时，则将1小时设为该用户的人体习惯静止时间。

举例说明：假设数据采集阶段的时间为一周，共有7天的数据，根据第一步S1.1得出每天的上下班时间，提取在上班时间内的传感器数据，分为7组数据。

周一(8:00,8:02,8:10,8:20……)

周二(8:30,8:42,9:00,9:10……)

周三(8:05,8:07,8:30,8:33……)

……

在这七组数据中，取相邻两个时间点的差值，获得7组差值数据，如下(单位为分钟)：

周一(2,8,10……)

周二(12,18,10……)

周三(2,23,3……)

……

将这七组数据并在一起，按数值从小到大排列，取中位数K。人体静止时间W的确定方法如下

W＝K，如果5<K<60；

W＝5，如果K<＝5；

W＝60，如果K>＝60。

如果中位数K介于5分钟与1小时之间，则取K值。否则，如果小于5分钟，W为5分钟。如果大于1小时，W为1小时。

根据我们的实验数据表明，PIR传感器的时间差值分布差异较大。当用户在一段时间内有集中活动时(比如用户在房间内来回走动)，差值会比较小。当用户在上班时离开房间时(去开会)，差值会比较大。取中位数一般可以避免这两种极端情况，取到该用户的人体习惯静止时间。在下一阶段S3，我们会对这一数值进行不断调整。

S3、自动控制阶段

在这一阶段内，我们已经有了每个房间的上班时间和该用户的人体习惯静止时间。我们将利用这三个数据进行自动灯光控制，并且在控制中不断对数值进行调整。自动控制规则如下：

假设经过上一阶段计算出该用户的人体习惯静止时间为W分钟(第一设定时间)。

在非上班时间，当PIR传感器触发，保持灯光打开5分钟。若5分钟内没有PIR传感器继续触发，则关闭灯光。这一规则与传统控制方法一样，即探测走动的人员活动。

在上班时间，当PIR传感器触发，保持灯光打开W分钟。如果在第一设定时间W分钟内PIR传感器没有继续触发，则将室内的电灯的工作第一功率降低到设定功率，例如设定功率是第一功率的一半，即亮度或者光强减弱到一半左右，从而进行试探。试探阶段的时间持续第二设定时间，例如30秒钟，如果在试探阶段，PIR传感器探测到人体活动，则将电灯的功率恢复到第一功率，并且继续保持W分钟直至下一次试探。如果在试探阶段PIR传感器没有探测到人体活动，则控制电灯关闭。

其中，当发生“静止错判”的情况，即在试探期内将电灯亮度减弱一半时，室内仍然有人员在工作，这些人一般会立即做出反应动作，此时PIR传感器会探测到人体活动并将电灯调回正常亮度。实验表明，多数用户对光强减弱一半时会有较大的动作，而这种动作会被PIR传感器探测到。而光强减弱一半，在用户产生反应后立刻将光强调回正常值，则不会对用户工作产生的太大影响。当在同一天中，静止错判的情况发生两次以上，则调整人体习惯静止时间W，每出现一次将原有的W增加5分钟，以防止静止错判的多次连续出现。

W＝W+5*(X-1)，X为同一天内出现静止错判的次数。

与传统的方法相比，本方法根据计算获得的人体习惯静止时间来控制灯光，可以大大减少“静止错判”情况的发生。在少数情况下，即使发生了“静止错判”，本方法也可以采用试探的方法降低对用户工作的影响，并且自动调节人体习惯静止时间W，将“静止错判”的发生率降到最低。

S4、自动控制期内参数调整

在自动控制时期的参数有三个，用户上下班时间和人体习惯静止时间。

一般情况下，我们将固定时间根据自动控制期内的数据，对这三个参数进行定期调整。方法如下：

假设每一周调整一次，调整之前，用户上班时间为S1，下班时间为T1，人体习惯静止时间为W1

现在利用一周的数据，重新计算三个参数，方法与第二阶段所描述的相同，计算得出三个参数为用户上班时间为S2，下班时间为T2，人体习惯静止时间为W2，那么取原来参数与计算参数的平均值，即为新的参数。

用户上班时间为S＝(S1+S2)/2；

下班时间为T＝(T1+T2)/2；

人体习惯静止时间为W＝(W1+W2)/2；

通过不断的调整，可以使我们控制的方法随着用户的行为变化而变化，以最大程度的适应用户的行为需求。

实施例2

本实施例中负载设备是空调，本实施例的空调控制方法适用于对于安装自动空调控制系统的楼宇。可以利用与实施例1相同的方法，获得的相关的参数，来实现空调的自动控制。同样可以减少“静止错判”的情况，从而减少人仍然在室内而空调关闭，或者空调频繁关闭的情况发生。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种负载设备控制方法，其特征是，包括如下步骤：

检测空间内是否存在占据者，若存在占据者则控制负载设备工作；

当所述负载设备工作第一设定时间后，若没有检测到空间内存在占据者，则控制所述负载设备的第一功率降低到设定功率；

当所述负载设备以所述设定功率工作第二设定时间后，若没有检测到空间内存在占据者，则控制所述负载设备停止工作，若检测到空间内存在占据者，则控制所述负载设备恢复到第一功率工作。

2.如权利要求1所述的负载设备控制方法，其特征是，还包括如下步骤：

若出现设定次数的以下情况：

当所述负载设备以所述设定功率工作第二设定时间后，检测到空间内存在占据者，

则增大所述第一设定时间的值。

3.如权利要求1所述的负载设备控制方法，其特征是，通过如下步骤计算所述第一设定时间：

记录前一次检测到空间存在占据者的第一时刻，记录相邻的后一次检测到空间内存在占据者的第二时刻，将所述第二时刻与第一时刻的差值作为所述第一设定时间。

4.如权利要求3所述的负载设备控制方法，其特征是：

记录用户多组前一次与后一次检测到空间内存在占据者的时刻差值，取这些时刻差值的中位数作为所述第一设定时间。

5.如权利要求1所述的负载设备控制方法，其特征是：

通过热释电红外传感器检测空间内是否存在占据者，若热释电红外传感器检测到空间内存在人的移动，则判断空间内存在占据者，否则判断空间内不存在占据者。

6.如权利要求5所述的负载设备控制方法，其特征是：

所述负载设备是电灯或者空调。

7.一种负载设备控制系统，包括：负载设备、检测装置和控制装置，其特征是：

所述检测装置用于，检测空间内是否存在占据者，若存在占据者则所述控制装置控制负载设备工作；

当所述负载设备工作第一设定时间后，若所述检测装置没有检测到空间内存在占据者，则控制装置控制所述负载设备的第一功率降低到设定功率；

当所述负载设备以所述设定功率工作第二设定时间后，若检测装置没有检测到空间内存在占据者，则控制装置控制所述负载设备停止工作，若检测装置检测到空间内存在占据者，则控制装置控制所述负载设备恢复到第一功率工作。

8.如权利要求7所述的负载设备控制系统，其特征是：

若出现设定次数的以下情况：

当所述负载设备以所述设定功率工作第二设定时间后，检测装置检测到空间内存在占据者，

则增大所述第一设定时间的值。

9.如权利要求7所述的负载设备控制系统，其特征是：

控制装置用于，记录检测到空间内存在占据者的第一时刻、以及记录相邻的后一次检测到空间内存在占据者的第二时刻，将所述第二时刻与第一时刻的差值作为所述第一设定时间。

10.如权利要求7所述的负载设备控制系统，其特征是：所述检测装置是热释电红外传感器，所述负载设备是电灯或者空调。