CN104713640B - 室内光照度智能测量装置及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明室内光照度智能测量装置及其运行方法，涉及可见光光照度的测量，包括控制终端和移动终端两个部分，其中，控制终端包括蓝牙模块、ARM处理器A、输入模块、LCD液晶显示屏和电源模块A，移动终端包括无线通信模块、处理器模块、存储模块、环境照度检测模块、距离测量模块、光电编码器、方向定位模块、驱动模块、报警模块、电源模块B和电动小车；其运行方法具有单测模式、快速寻找模式、精准寻找模式三种运行模式，使用者根据需要通过输入模块的模式选择键选择其中任意一种。该装置能够单测室内某点的光照度和找出室内光照度最弱或最强的地点，为室内光照自动补偿仪或太阳能电池的放置点提供依据，从而保持室内光照度始终处于适宜状态。

Description

室内光照度智能测量装置及其运行方法

技术领域

本发明的技术方案涉及可见光光照度的测量，具体地说是室内光照度智能测量装置及其运行方法。

背景技术

随着我国社会的发展和人民生活水平的提高，人们对建筑照明系统提出了更高的要求。为了保护视力人们常常希望室内光照度处于适宜状态，而现有的室内照明系统的控制装置一般为简单的开关，不能根据室内光照度自动调节投入使用的灯泡数量，造成视力损坏的同时还浪费电能。人们希望的是：当光照度减弱时能够及时开启相应数量的灯泡，当光照度增强时能够及时关闭相应数量的灯泡，以使室内光照度处于适宜状态，实现这一目标的关键技术则是在室内照明系统中选择室内光照度监测器的安放点，特别是要设计出室内光照度的智能测量装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供室内光照度智能测量装置及其运行方法，该装置包括控制终端和移动终端，不仅能够单测室内某点的光照度，还能找出室内光照度最弱的或者最强的地点，为室内光照自动补偿仪器或者室内太阳能电池的放置点提供依据，从而保持室内光照度始终处于适宜状态。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：室内光照度智能测量装置，包括控制终端和移动终端两个部分，其中，控制终端包括蓝牙模块、ARM处理器A、输入模块、LCD液晶显示屏和电源模块A，上述部件的连接方式是：蓝牙模块、输入模块以及LCD液晶显示屏分别与ARM处理器A电连接，电源模块A为整个控制终端提供电能；移动终端包括无线通信模块、处理器模块、存储模块、环境照度检测模块、距离测量模块、光电编码器、方向定位模块、驱动模块、报警模块、电源模块B和电动小车，其中的无线通信模块又包括Wi-Fi单元和蓝牙单元，其中的处理器模块又包括ARM处理器B和单片机，ARM处理器B与单片机通过非同步收发传输器相连，其中的驱动模块包括直流电机、直流电机驱动和舵机，其中直流电机与直流电机驱动电连接，直流电机驱动和舵机分别与ARM处理器B电连接，上述部件的连接方式是：无线通信模块、存储模块、方向定位模块和驱动模块分别与ARM处理器B电连接，环境照度检测模块、距离测量模块、光电编码器和报警模块分别与单片机电连接，距离测量模块包括四个红外测距传感器,分别位于移动终端的前后左右四侧，电源模块B为整个移动终端提供电能，电动小车装载整个移动终端；上述移动终端的无线通信模块中的蓝牙单元与控制终端中的蓝牙模块及外部设置的智能电子设备中的蓝牙连接；上述控制终端和移动终端之间以蓝牙连接。

上述室内光照度智能测量装置，所述控制终端的蓝牙模块所选型号为BLK-MD-BC04-B，所述控制终端的ARM处理器A所选型号为AT91SAM7S64，所述控制终端的输入模块为机械键盘，包括方位键、电源开关键、复位键、模式选择键、强弱选择键和0-9数字键盘，所述控制终端的LCD液晶显示屏所选型号为WSM1604-2。

上述室内光照度智能测量装置，所述移动终端的无线通信模块选用Wi-Fi与蓝牙二合一模块，型号为BL-RTL8723RB1，所述移动终端的处理器模块中的ARM处理器B所选型号为AT91SAM7S64，移动终端的处理器模块中的单片机所选型号为STC89C52RC，所述移动终端的存储模块包括闪存存储器与动态随机存储器，所述移动终端的环境照度检测模块采用型号为BH1750的光照度传感器，所述移动终端的距离测量模块由四个型号为GP2D150AJ00F的红外测距传感器组成，所述移动终端的光电编码器所选型号为EPC-755A，所述移动终端的方向定位模块采用型号为GY-26的电子指南针，所述移动终端的驱动模块中的直流电机所选型号ZGB37RG，直流电机驱动选用芯片L298N，舵机所选型号为DS3118MG，所述移动终端的报警模块包括型号ISD2560的语音芯片和LED灯。

上述室内光照度智能测量装置，其构成所涉及的元器件均通过商购获得。

上述室内光照度智能测量装置，所述移动终端的无线通信模块中的Wi-Fi单元与外部设置的无线路由器连接，进而再与外部设置的智能电子设备间接连接，所述外部设置的智能电子设备为智能手机、笔记本或平板电脑具有蓝牙技术和Wi-Fi无线网络技术的电子设备。

下文中，“室内光照度智能测量装置的移动终端”均简称为“移动终端”，“室内光照度智能测量装置的控制终端”均简称为“控制终端”。

上述室内光照度智能测量装置的运行方法，具有单测模式、快速寻找模式、精准寻找模式三种运行模式，使用者根据需要通过输入模块的模式选择键选择其中任意一种，其具体的运行方法如下：

Ⅰ.室内光照度智能测量装置的单测模式运行方法如下：

使用者通过控制终端的输入模块的模式选择键选择并设定单测模式，移动终端中的处理器模块便实时地将环境照度检测模块测得的移动终端所在点的光照度数值通过无线通信模块中的蓝牙单元传输至控制终端的ARM处理器A，控制终端的ARM处理器A实时地将移动终端所在点的光照度数值显示于控制终端的LCD液晶显示屏，即LCD液晶显示屏能够实时地显示移动终端所在地点的光照度数值；

Ⅱ.室内光照度智能测量装置的快速寻找模式运行方法如下：

使用者选取房间中部任意位置放置移动终端，以移动终端起始位置为坐标原点，地理正北方向为X轴正方向，正东方向为Y轴正方向建立直角坐标系；然后使用者通过控制终端的输入模块的模式选择键选择并设定快速寻找模式，通过输入模块的强弱选择键选择并设定寻找室内光照度最弱点或最强点，再设定快速寻找模式的运行次数n，移动终端便自动向正北方向移动2秒后倒退至起始位置，然后通过移动终端中的驱动模块转向至正东北方向移动2秒后倒退至起始位置，以此类推，移动终端分别沿向正北方向、正东北方向、正东方向、正东南方向、正南方向、正西南方向、正西方向和正西北方向分别移动2秒，且移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，其中(x,y)为移动终端所在点的位置坐标，z为移动终端所在点的光照度数值，以下相同，移动终端的单片机分别分析处理上述八个方向的光照度数值，然后找出光照度下降或上升最快的方向并控制移动终端沿此方向移动，且移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，当距离测量模块检测移动终端行到与前方障碍物的间距小于8cm时或者移动4秒时移动终端均会停止移动，然后移动终端从上述停止移动的一点开始沿除了停止移动前移动的方向所剩余的七个方向中光照度下降或上升最快的方向移动，且移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，即开始下一次的快速寻找模式运行，移动终端移动过程中单片机实时地将当前记录的光照度最弱点或最强点的位置坐标及光照度数值(x,y,z)存储于移动终端中的存储模块的存储单元，在快速寻找模式运行结束时，控制终端的ARM处理器A将室内光照度最弱点或最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)显示于控制终端的LCD液晶显示屏，报警模块将用语音播报室内光照度最弱点或最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，同时LED灯闪烁；

Ⅲ.室内光照度智能测量装置的精准寻找模式，具有自动方式和手动方式两种运行方式，使用者根据需要选择其中任意一种，其具体的运行方法如下：

假设房间地面为长方形ABCD，使用者将移动终端置于A点，也即将移动终端置于室内一角，则以A点为坐标原点，以向量AB为Y轴正方向，以向量AD为X轴正方向建立直角坐标系；

第一种，精准寻找模式下的自动方式的具体的运行方法如下：

使用者通过控制终端的输入模块的模式选择键选择并设定精准寻找模式下的自动方式，再通过控制终端的输入模块的强弱选择键选择并设定寻找室内光照度最弱点或最强点，然后通过输入模块的0-9数字键盘设定AB的长度为Mcm和AD的长度为Ncm，移动终端便自动向X轴正方向移动，移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，当距离测量模块检测到与前方障碍物的间距小于8cm时移动终端转向至Y轴正方向后转向至X轴负方向移动，移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，当距离测量模块检测到与前方障碍物的间距小于8cm时移动终端转向至Y轴正方向后转向至X轴正方向移动，以此类推，移动终端以来回行走的方式移动，当y坐标不再增大时移动终端会停止移动，移动终端移动过程中单片机实时地将当前记录的室内光照度最弱点或最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)存储于移动终端中存储模块的存储单元，在精准寻找模式运行结束时，控制终端的ARM处理器A将室内光照度最弱点或最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)显示于控制终端的LCD液晶显示屏，报警模块语音播报室内光照度最弱点或最强点的坐标位置和光照度数值(x,y,z)，同时LED灯闪烁；

第二种，精准寻找模式下的手动方式的具体的运行方法如下：

使用者通过控制终端的输入模块的模式选择键选择并设定精准寻找模式下的手动方式，再通过控制终端的输入模块的强弱选择键选择并设定寻找室内光照度最弱点或最强点，然后使用者通过控制终端的输入模块的方位键控制移动终端以来回移动的方式走遍室内各处，移动终端移动过程中单片机实时地将当前记录的室内光照度最弱点或最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)存储于移动终端中存储模块的存储单元，在精准寻找模式运行结束时，控制终端的ARM处理器A将室内光照度最弱点或最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)显示于控制终端的LCD液晶显示屏，报警模块语音播报室内光照度最弱点或最强点的坐标位置和光照度数值(x,y,z)，同时LED灯闪烁；

在上述选定的单测模式或者精准寻找模式的手动方式运行过程中，使用者通过控制终端的输入模块的方位键控制移动终端的前进、后退、转向以及停止。

上述室内光照度智能测量装置的运行方式，所述快速寻找模式的运行次数n的设定范围为s/8～s/4，其中s为房间的面积。

上述室内光照度智能测量装置的运行方式，所述快速寻找模式运行方式或者精准寻找模式运行方式中的位置坐标按以下步骤进行计算：

第一步，ARM处理器B根据方向定位模块计算移动终端的移动方向与X轴正方向的夹角θ；

第二步，光电编码器将检测的脉冲个数N₁传输至单片机，单片机根据光电编码器的分辨率N(脉冲/圈)计算电动小车转动的圈数M＝N₁/N；

第三步，单片机根据电动小车的车轮半径r(m)计算其位移S＝2πrM(m)，并以此得出移动终端当前位置坐标(x,y)，其中x＝S cosθ(m)，y＝S sinθ(m)。

上述室内光照度智能测量装置的运行方式，所述快速寻找模式运行方式中的找出光照度下降或上升最快的方向的具体步骤如下：

第一步，假设存储模块中八个方向测量点的位置坐标和光照度数值为(x_ij,y_ij,z_ij)，其中i＝1,2,…,8；j＝1,2,…,10；i表示方向，j表示i方向的第j个数据；

第二步，单片机分别计算这八个方向测量点的光照度数值的平均值其中i＝1,2,…,8以及方差其中i＝1,2,…,8；

第三步，单片机分别对这八个方向测量点的光照度数值z_ij，其中i＝1,2,…,8；j＝1,2,…,10，进行排序，记录各个方向光照度最强点的坐标位置和光照度数值为(x_1i,y_1i,z_1i)，其中i＝1,2,…,8，记录各个方向光照度最弱点的坐标位置和光照度数值为(x_2i,y_2i,z_2i)，其中i＝1,2,…,8；

第四步，单片机分别计算八个方向的光照度最强点与光照度最弱点的光照度数值极差z_i＝z_1i-z_2i，其中i＝1,2,…,8；

第五步，计算Z1_i＝z_eqi+z_i+D_i，其中i＝1,2,…,8，并比较得出其最大值Z1_imax；或者计算Z2_i＝z_eqi+1/(1+z_i)+D_i，其中i＝1,2,…,8，并比较得出其最小值Z2_imin；

第六步，当寻找室内光照度最强点时，光照度数值最大值Z1_imax所在方向为光照度上升最快的方向，若有两个方向测量点的光照度数据经计算所得Z1均为最大值Z1_imax，则优先选择平均值较大者所在方向，若这两个方向的平均值也相同则优先选择光照度最强点与光照度最弱点的光照度数值极差较大者所在方向为光照度上升最快的方向；当寻找室内光照度最弱点时，光照度数值最小值Z2_imin所在方向为光照度下降最快的方向，若有两个方向测量点的光照度数据经计算所得Z2均为最小值Z2_imin则优先选择平均值较小者所在方向，若这两个方向的平均值也相同则优先选择光照度最强点与光照度最弱点的光照度数值极差较大者所在方向为光照度下降最快的方向。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的突出的实质性特点和显著进步如下：

(1)本发明能够找出室内光照度最弱的或者最强的地点，为室内光照自动补偿仪器或者室内太阳能电池的放置点提供依据，从而保持室内光照度始终处于适宜状态。

(2)本发明为室内光照度智能测量装置提供了三种可选择的运行模式。其中单测模式可以单测某一地点的光照度；快速寻找模式或精准寻找模式可以分别以快速方式或精准方式寻找出室内光照度最弱的或者最强的地点。

(3)本发明装置运行于“快速寻找模式”时，使用者可以根据房间的大小以及室内物品的多少选择运行次数n，以确保最后寻找的室内最暗点能达到要求的精度。

(4)本发明装置中的动终端的距离检测模块包括四个红外测距传感器,分别位于移动终端的前后左右四侧，以避免移动终端与周围物体的碰撞。

(5)本发明装置中的移动终端的报警模块能够在“快速寻找模式”或“精准寻找模式”运行结束时语音播报室内光照度最弱点或最强点的坐标位置和光照度数值(x,y,z)，同时LED灯闪烁。

(6)本发明装置中的移动终端与外部设置的智能电子设备连接时能够相互传输数据，且使用者可以通过运行外部设置的智能电子设备中的室内光照度智能测量装置的客户端控制其完成相应操作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明室内光照度智能测量装置构成示意框图。

图2为本发明室内光照度智能测量装置中的控制终端的结构示意框图。

图3为本发明室内光照度智能测量装置中的移动终端的结构示意框图。

图中，11.蓝牙模块，12.ARM处理器A，13.输入模块，14.LCD液晶显示屏，15.电源模块，21.无线通信模块，22.处理器模块，23.存储模块，24.环境照度检测模块，25.距离测量模块，26.光电编码器，27.方向定位模块，28.驱动模块，29.报警模块，210.电源模块，211.电动小车，2101.Wi-Fi单元，2102.蓝牙单元，2201.ARM处理器B，2202.单片机，2801.直流电机，2802.直流电机驱动，2803.舵机。

具体实施方式

图1所示实施例表明，本发明室内光照度智能测量装置包括控制终端和移动终端两个部分，其中，控制终端包括蓝牙模块11、ARM处理器A12、输入模块13、LCD液晶显示屏14和电源模块A15；移动终端包括无线通信模块21、处理器模块22、存储模块23、环境照度检测模块24、距离测量模块25、光电编码器26、方向定位模块27、驱动模块28、报警模块29、电源模块B210和电动小车211，其中的无线通信模块21包括Wi-Fi单元2101和蓝牙单元2102，处理器模块22包括ARM处理器B2201和单片机2202，驱动模块28包括直流电机2801、直流电机驱动2802和舵机2803；在控制终端和移动终端两个部分之间以蓝牙连接。

图2所示实施例表明，本发明室内光照度智能测量装置的控制终端的结构是：蓝牙模块11、输入模块13以及LCD液晶显示屏14分别与ARM处理器A12电连接，电源模块A15为整个控制终端提供电能。

图3所示实施例表明，本发明室内光照度智能测量装置的移动终端的结构是：无线通信模块21包括Wi-Fi单元2101和蓝牙单元2102，处理器模块22包括ARM处理器B2201和单片机2202，并且ARM处理器B2201与单片机2202通过非同步收发传输器相连，驱动模块28包括直流电机2801、直流电机驱动2802和舵机2803，其中直流电机2801与直流电机驱动2802电连接，无线通信模块21、存储模块23、方向定位模块27、驱动模块28中的直流电机驱动2802和舵机2803分别与ARM处理器B2201电连接，环境照度检测模块24、距离测量模块25、光电编码器26和报警模块29分别与单片机2202电连接，电源模块B210为整个移动终端提供电能，电动小车211装载整个移动终端。

实施例1

本实施例的室内光照度智能自动测量装置，包括控制终端和移动终端两个部分，其中，控制终端包括蓝牙模块11、ARM处理器A12、输入模块13、LCD液晶显示屏14和电源模块A15，上述部件的连接方式是：蓝牙模块11、输入模块13以及LCD液晶显示屏14分别与ARM处理器A12电连接，电源模块A15为整个控制终端提供电能；移动终端包括无线通信模块21、处理器模块22、存储模块23、环境照度检测模块24、距离测量模块25、光电编码器26、方向定位模块27、驱动模块28、报警模块29、电源模块B210和电动小车211，其中的无线通信模块21又包括Wi-Fi单元2101和蓝牙单元2102，其中的处理器模块22又包括ARM处理器B2201和单片机2202，ARM处理器B2201与单片机2202通过非同步收发传输器相连，其中的驱动模块28包括直流电机2801、直流电机驱动2802和舵机2803，其中直流电机2801与直流电机驱动2802电连接，直流电机驱动2802和舵机2803分别与ARM处理器B2201电连接，上述部件的连接方式是：无线通信模块21、存储模块23、方向定位模块27和驱动模块28分别与ARM处理器B2201电连接，环境照度检测模块24、距离测量模块25、光电编码器26和报警模块29分别与单片机2202电连接，距离测量模块25包括四个红外测距传感器,分别位于移动终端的前后左右四侧，电源模块B210为整个移动终端提供电能，电动小车211装载整个移动终端；上述移动终端的无线通信模块21中的蓝牙单元2102则与控制终端中的蓝牙模块11及外部设置的智能电子设备中的蓝牙连接；上述控制终端和移动终端之间以蓝牙连接。

上述室内光照度智能测量装置，所述控制终端的蓝牙模块11所选型号为BLK-MD-BC04-B，所述控制终端的ARM处理器A12所选型号为AT91SAM7S64，所述控制终端的输入模块13为机械键盘，包括方位键、电源开关键、复位键、模式选择键、强弱选择键和0-9数字键盘，所述控制终端的LCD液晶显示屏14所选型号为WSM1604-2，所述移动终端的无线通信模块21选用Wi-Fi单元2101与蓝牙单元2102二合一模块，型号为BL-RTL8723RB1，所述移动终端的处理器模块22中的ARM处理器B2201所选型号为AT91SAM7S64，移动终端的处理器模块22中的单片机2202所选型号为STC89C52RC，所述移动终端的存储模块23包括闪存存储器与动态随机存储器，所述移动终端的环境照度检测模块24采用型号为BH1750的光照度传感器，所述移动终端的距离测量模块25由四个型号为GP2D150AJ00F的红外测距传感器组成，所述移动终端的光电编码器26所选型号为EPC-755A，所述移动终端的方向定位模块27采用型号为GY-26的电子指南针，所述移动终端的驱动模块28中的直流电机2801所选型号ZGB37RG，驱动模块28中的直流电机驱动2802选用芯片L298N，驱动模块28中的舵机2803所选型号为DS3118MG，所述移动终端的报警模块29包括型号ISD2560的语音芯片和LED灯。

下面所有实施例中，“室内光照度智能测量装置的移动终端”均简称为“移动终端”，“室内光照度智能测量装置的控制终端”均简称为“控制终端”。

实施例2

采用实施例1的室内光照度智能测量装置，通过输入模块13的模式选择键选择选择单测模式运行方法如下：

使用者通过控制终端的输入模块13的模式选择键选择并设定单测模式，然后通过控制终端的输入模块13的方位键控制移动终端的前进、后退、转向以及停止，使移动终端移动至光照度待测地点，移动过程中移动终端中的处理器模块22实时地将环境照度检测模块24测得的移动终端所在点的光照度数值通过无线通信模块21中的蓝牙单元2102传输至控制终端的ARM处理器A12，控制终端的ARM处理器A12实时地将移动终端所在点的光照度数值显示于控制终端的LCD液晶显示屏14，使用者便可直接查看待测点的光照度数值。

实施例3

采用实施例1的室内光照度智能测量装置，通过输入模块13的模式选择键选择快速寻找模式运行方法如下：

使用者选取房间中部任意位置放置移动终端，以移动终端起始位置为坐标原点，地理正北方向为X轴正方向，正东方向为Y轴正方向建立直角坐标系；然后使用者通过控制终端的输入模块13的模式选择键选择并设定快速寻找模式，通过输入模块13的强弱选择键选择并设定寻找室内光照度最弱点，再设定快速寻找模式的运行次数n＝s/8，其中s为房间的面积，移动终端便自动向正北方向移动2秒后倒退至起始位置，然后通过移动终端中的驱动模块28转向至正东北方向移动2秒后倒退至起始位置，以此类推，移动终端分别沿向正北方向、正东北方向、正东方向、正东南方向、正南方向、正西南方向、正西方向和正西北方向分别移动2秒，且移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，其中(x,y)为移动终端所在点的位置坐标，z为移动终端所在点的光照度数值，以下相同，移动终端的单片机2202分别分析处理上述八个方向的光照度数值，然后找出光照度下降最快的方向并控制移动终端沿此方向移动，且移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，当距离测量模块25检测到移动终端行到与前方障碍物的间距小于8cm时或者移动4秒时移动终端均会停止移动，然后移动终端从上述停止移动的一点开始沿除了停止移动前移动的方向所剩余的七个方向中光照度下降或上升最快的方向移动，且移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，即开始下一次的快速寻找模式运行，移动终端移动过程中单片机2202实时地将当前记录的光照度最弱点的位置坐标及光照度数值(x,y,z)存储于移动终端中的存储模块23的存储单元，在快速寻找模式运行结束时，控制终端的ARM处理器A12将室内光照度最弱点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)显示于控制终端的LCD液晶显示屏14，报警模块29将用语音播报室内光照度最弱点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，同时LED灯闪烁；

本实施例中，所述的位置坐标按以下步骤进行计算：

第一步，根据方向定位模块27判断移动终端的移动方向与X轴正方向的夹角θ；

第二步，光电编码器26将检测的脉冲个数N₁传输至单片机2202，单片机2202根据光电编码器26的分辨率N(脉冲/圈)计算电动小车211转动的圈数M＝N₁/N；

第三步，单片机2202根据电动小车211的车轮半径r(m)计算其位移S＝2πrM(m)，并以此得出移动终端当前位置坐标(x,y)，其中x＝S cosθ(m)，y＝S sinθ(m)。

本实施例中，所述找出光照度下降最快的方向的具体步骤如下：

第一步，假设存储模块23中八个方向测量点的位置坐标和光照度数值为(x_ij,y_ij,z_ij)，其中i＝1,2,…,8；j＝1,2,…,10；i表示方向，j表示i方向的第j个数据；

第二步，单片机2202分别计算这八个方向测量点的光照度数值的平均值其中i＝1,2,…,8以及方差其中i＝1,2,…,8；

第三步，单片机2202分别对这八个方向测量点的光照度数值z_ij，其中i＝1,2,…,8；j＝1,2,…,10，进行排序，记录各个方向光照度最强点的坐标位置和光照度数值为(x_1i,y_1i,z_1i)，其中i＝1,2,…,8，记录各个方向光照度最弱点的坐标位置和光照度数值为(x_2i,y_2i,z_2i)，其中i＝1,2,…,8；

第四步，单片机2202分别计算八个方向的光照度最强点与光照度最弱点的光照度数值极差z_i＝z_1i-z_2i，其中i＝1,2,…,8；

第五步，计算Z2_i＝z_eqi+1/(1+z_i)+D_i，其中i＝1,2,…,8，并比较得出其最小值Z2_imin；

第六步,光照度数值最小值Z2_imin所在方向即为光照度下降最快的方向，若有两个方向测量点的光照度数据经计算所得Z2均为最小值Z2_imin则优先选择平均值较小者所在方向，若这两个方向的平均值也相同则优先选择光照度最强点与光照度最弱点的光照度数值极差较大者所在方向为光照度下降最快的方向。

实施例4

采用实施例1的室内光照度智能测量装置，通过输入模块13的模式选择键选择快速寻找模式运行方法如下：

使用者选取房间中部任意位置放置移动终端，以移动终端起始位置为坐标原点，地理正北方向为X轴正方向，正东方向为Y轴正方向建立直角坐标系；然后使用者通过控制终端的输入模块13的模式选择键选择并设定快速寻找模式，通过输入模块13的强弱选择键选择并设定寻找室内光照度最强点，再设定快速寻找模式的运行次数n＝s/6，其中s为房间的面积，移动终端便自动向正北方向移动2秒后倒退至起始位置，然后通过移动终端中的驱动模块28转向至正东北方向移动2秒后倒退至起始位置，以此类推，移动终端分别沿向正北方向、正东北方向、正东方向、正东南方向、正南方向、正西南方向、正西方向和正西北方向分别移动2秒，且移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，其中(x,y)为移动终端所在点的位置坐标，z为移动终端所在点的光照度数值，以下相同，移动终端的单片机2202分别分析处理上述八个方向的光照度数值，然后找出光照度上升最快的方向并控制移动终端沿此方向移动，且移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，当距离测量模块25检测到移动终端行到与前方障碍物的间距小于8cm时或者移动4秒时移动终端均会停止移动，然后移动终端从上述停止移动的一点开始沿除了停止移动前移动的方向所剩余的七个方向中光照度下降或上升最快的方向移动，且移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，即开始下一次的快速寻找模式运行，移动终端移动过程中单片机2202实时地将当前记录的光照度最强点的位置坐标及光照度数值(x,y,z)存储于移动终端中的存储模块23的存储单元，在快速寻找模式运行结束时，控制终端的ARM处理器A12将室内光照度最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)显示于控制终端的LCD液晶显示屏14，报警模块29将用语音播报室内光照度最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，同时LED灯闪烁；

本实施例中，所述的位置坐标按以下步骤进行计算：

第一步，根据方向定位模块27判断移动终端的移动方向与X轴正方向的夹角θ；

第二步，光电编码器26将检测的脉冲个数N₁传输至单片机2202，单片机2202根据光电编码器26的分辨率N(脉冲/圈)计算电动小车211转动的圈数M＝N₁/N；

第三步，单片机2202根据电动小车211的车轮半径r(m)计算其位移S＝2πrM(m)，并以此得出移动终端当前位置坐标(x,y)，其中x＝S cosθ(m)，y＝S sinθ(m)。

本实施例中，所述找出光照度上升最快的方向的具体步骤如下：

第一步，假设存储模块23中八个方向测量点的位置坐标和光照度数值为(x_ij,y_ij,z_ij)，其中i＝1,2,…,8；j＝1,2,…,10；i表示方向，j表示i方向的第j个数据；

第二步，单片机2202分别计算这八个方向测量点的光照度数值的平均值其中i＝1,2,…,8以及方差其中i＝1,2,…,8；

第三步，单片机2202分别对这八个方向测量点的光照度数值z_ij，其中i＝1,2,…,8；j＝1,2,…,10，进行排序，记录各个方向光照度最强点的坐标位置和光照度数值为(x_1i,y_1i,z_1i)，其中i＝1,2,…,8，记录各个方向光照度最弱点的坐标位置和光照度数值为(x_2i,y_2i,z_2i)，其中i＝1,2,…,8；

第四步，单片机2202分别计算八个方向的光照度最强点与光照度最弱点的光照度数值极差z_i＝z_1i-z_2i，其中i＝1,2,…,8；

第五步，计算Z1_i＝z_eqi+z_i+D_i，其中i＝1,2,…,8，并比较得出其最大值Z1_imax；

第六步，光照度数值最大值Z1_imax所在方向为光照度上升最快的方向，若有两个方向测量点的光照度数据经计算所得Z1均为最大值Z1_imax，则优先选择平均值较大者所在方向，若这两个方向的平均值也相同则优先选择光照度最强点与光照度最弱点的光照度数值极差较大者所在方向为光照度上升最快的方向；

实施例5

除再设定快速寻找模式的运行次数n＝s/4之外，其他运行方法同实施例3。

实施例6

采用实施例1的室内光照度智能测量装置，通过输入模块13的模式选择键选择精准寻找模式下的自动方式的运行方法如下：

假设房间地面为长方形ABCD，使用者将移动终端置于A点，也即将移动终端置于室内一角，则以A点为坐标原点，以向量AB为Y轴正方向，以向量AD为X轴正方向建立直角坐标系；使用者通过控制终端的输入模块13的模式选择键选择并设定精准寻找模式下的自动方式，再通过控制终端的输入模块13的强弱选择键选择并设定寻找室内光照度最弱点，然后通过输入模块13的0-9数字键盘设定AB的长度为Mcm和AD的长度为Ncm，移动终端便自动向X轴正方向移动，移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，当距离测量模块25检测到与前方障碍物的间距小于8cm时移动终端转向至Y轴正方向后转向至X轴负方向移动，移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，当距离测量模块25检测到与前方障碍物的间距小于8cm时移动终端转向至Y轴正方向后转向至X轴正方向移动，以此类推，移动终端以来回行走的方式移动，当y坐标不再增大时移动终端会停止移动，移动终端移动过程中单片机2202实时地将当前记录的室内光照度最弱点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)存储于移动终端中存储模块23的存储单元，在精准寻找模式运行结束时，控制终端的ARM处理器A12将室内光照度最弱点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)显示于控制终端的LCD液晶显示屏14，报警模块29语音播报室内光照度最弱点的坐标位置和光照度数值(x,y,z)，同时LED灯闪烁；

本实施例中，所述的位置坐标按以下步骤进行计算：

第一步，根据方向定位模块27判断移动终端的移动方向与X轴正方向的夹角θ；

第二步，光电编码器26将检测的脉冲个数N₁传输至单片机2202，单片机2202根据光电编码器26的分辨率N(脉冲/圈)计算电动小车211转动的圈数M＝N₁/N；

第三步，单片机2202根据电动小车211的车轮半径r(m)计算其位移S＝2πrM(m)，并以此得出移动终端当前位置坐标(x,y)，其中x＝S cosθ(m)，y＝S sinθ(m)。

实施例7

采用实施例1的室内光照度智能测量装置，通过输入模块13的模式选择键选择精准寻找模式下的自动方式的运行方法如下：

假设房间地面为长方形ABCD，使用者将移动终端置于A点，也即将移动终端置于室内一角，则以A点为坐标原点，以向量AB为Y轴正方向，以向量AD为X轴正方向建立直角坐标系；使用者通过控制终端的输入模块13的模式选择键选择并设定精准寻找模式下的自动方式，再通过控制终端的输入模块13的强弱选择键选择并设定寻找室内光照度最强点，然后通过输入模块13的0-9数字键盘设定AB的长度为Mcm和AD的长度为Ncm，移动终端便自动向X轴正方向移动，移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，当距离测量模块25检测到与前方障碍物的间距小于8cm时移动终端转向至Y轴正方向后转向至X轴负方向移动，移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，当距离测量模块25检测到与前方障碍物的间距小于8cm时移动终端转向至Y轴正方向后转向至X轴正方向移动，以此类推，移动终端以来回行走的方式移动，当y坐标不再增大时移动终端会停止移动，移动终端移动过程中单片机2202实时地将当前记录的室内光照度最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)存储于移动终端中存储模块23的存储单元，在精准寻找模式运行结束时，控制终端的ARM处理器A12将室内光照度最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)显示于控制终端的LCD液晶显示屏14，报警模块29语音播报室内光照度最强点的坐标位置和光照度数值(x,y,z)，同时LED灯闪烁；

本实施例中，所述的位置坐标按以下步骤进行计算：同实施例6。

实施例8

采用实施例1的室内光照度智能测量装置，通过输入模块13的模式选择键选择精准寻找模式下的手动方式的运行方法如下：

假设房间地面为长方形ABCD，使用者将移动终端置于A点，也即将移动终端置于室内一角，则以A点为坐标原点，以向量AB为Y轴正方向，以向量AD为X轴正方向建立直角坐标系；使用者通过控制终端的输入模块13的模式选择键选择并设定精准寻找模式下的手动方式，再通过控制终端的输入模块13的强弱选择键选择并设定寻找室内光照度最弱点，然后使用者通过控制终端的输入模块13的方位键控制移动终端以来回移动的方式走遍室内各处，移动终端移动过程中单片机2202实时地将当前记录的室内光照度最弱点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)存储于移动终端中存储模块23的存储单元，在精准寻找模式运行结束时，控制终端的ARM处理器A12将室内光照度最弱点位置坐标和光照度数值(x,y,z)显示于控制终端的LCD液晶显示屏14，报警模块29语音播报室内光照度最弱点的坐标位置和光照度数值(x,y,z)，同时LED灯闪烁。

实施例9

采用实施例1的室内光照度智能测量装置，通过输入模块13的模式选择键选择精准寻找模式下的手动方式的运行方法如下：

假设房间地面为长方形ABCD，使用者将移动终端置于A点，也即将移动终端置于室内一角，则以A点为坐标原点，以向量AB为Y轴正方向，以向量AD为X轴正方向建立直角坐标系；使用者通过控制终端的输入模块13的模式选择键选择并设定精准寻找模式下的手动方式，再通过控制终端的输入模块13的强弱选择键选择并设定寻找室内光照度最强点，然后使用者通过控制终端的输入模块13的方位键控制移动终端以来回移动的方式走遍室内各处，移动终端移动过程中单片机2202实时地将当前记录的室内光照度最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)存储于移动终端中存储模块23的存储单元，在精准寻找模式运行结束时，控制终端的ARM处理器A12将室内光照度最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)显示于控制终端的LCD液晶显示屏14，报警模块29语音播报室内光照度最强点的坐标位置和光照度数值(x,y,z)，同时LED灯闪烁。

上述所有实施例中，使用者通过控制终端的输入模块13的方位键控制移动终端的前进、后退、转向以及停止，通过控制终端的输入模块13的强弱选择键选择实现寻找出室内光照度最弱点或者最强点。

上述所有实施例中，所涉及的元器件均通过商购获得，所述室内光照度智能测量装置的运行方法的操作是本技术领域的技术人员所能掌握的。

Claims (7)

1.室内光照度智能测量装置，其特征在于：包括控制终端和移动终端两个部分，其中，控制终端包括蓝牙模块、ARM处理器A、输入模块、LCD液晶显示屏和电源模块A，上述部件的连接方式是：蓝牙模块、输入模块以及LCD液晶显示屏分别与ARM处理器A电连接，电源模块A为整个控制终端提供电能；移动终端包括无线通信模块、处理器模块、存储模块、环境照度检测模块、距离测量模块、光电编码器、方向定位模块、驱动模块、报警模块、电源模块B和电动小车，其中的无线通信模块又包括Wi-Fi单元和蓝牙单元，其中的处理器模块又包括ARM处理器B和单片机，ARM处理器B与单片机通过非同步收发传输器相连，其中的驱动模块包括直流电机、直流电机驱动和舵机，其中直流电机与直流电机驱动电连接，直流电机驱动和舵机分别与ARM处理器B电连接，上述部件的连接方式是：无线通信模块、存储模块、方向定位模块和驱动模块分别与ARM处理器B电连接，环境照度检测模块、距离测量模块、光电编码器和报警模块分别与单片机电连接，距离测量模块包括四个红外测距传感器,分别位于移动终端的前后左右四侧，电源模块B为整个移动终端提供电能，电动小车装载整个移动终端；上述移动终端的无线通信模块中的蓝牙单元与控制终端中的蓝牙模块及外部设置的智能电子设备中的蓝牙连接；上述控制终端和移动终端之间以蓝牙连接。

2.根据权利要求1所述室内光照度智能测量装置，其特征在于：所述控制终端的蓝牙模块所选型号为BLK-MD-BC04-B，所述控制终端的ARM处理器A所选型号为AT91SAM7S64，所述控制终端的输入模块为机械键盘，包括方位键、电源开关键、复位键、模式选择键、强弱选择键和0-9数字键盘，所述控制终端的LCD液晶显示屏所选型号为WSM1604-2。

3.根据权利要求1所述室内光照度智能测量装置，其特征在于：所述移动终端的无线通信模块选用Wi-Fi与蓝牙二合一模块，型号为BL-RTL8723RB1，所述移动终端的处理器模块中的ARM处理器B所选型号为AT91SAM7S64，移动终端的处理器模块中的单片机所选型号为STC89C52RC，所述移动终端的存储模块包括闪存存储器与动态随机存储器，所述移动终端的环境照度检测模块采用型号为BH1750的光照度传感器，所述移动终端的距离测量模块由四个型号为GP2D150AJ00F的红外测距传感器组成，所述移动终端的光电编码器所选型号为EPC-755A，所述移动终端的方向定位模块采用型号为GY-26的电子指南针，所述移动终端的驱动模块中的直流电机所选型号ZGB37RG，直流电机驱动选用芯片L298N，舵机所选型号为DS3118MG，所述移动终端的报警模块包括型号ISD2560的语音芯片和LED灯。

4.权利要求1所述室内光照度智能测量装置的运行方法，其特征在于：具有单测模式、快速寻找模式、精准寻找模式三种运行模式，使用者根据需要通过输入模块的模式选择键选择其中任意一种，其具体的运行方法如下：

下文中，“室内光照度智能测量装置的移动终端”均简称为“移动终端”，“室内光照度智能测量装置的控制终端”均简称为“控制终端”；

Ⅰ.室内光照度智能测量装置的单测模式运行方法如下：

使用者通过控制终端的输入模块的模式选择键选择并设定单测模式，移动终端中的处理器模块便实时地将环境照度检测模块测得的移动终端所在点的光照度数值通过无线通信模块中的蓝牙单元传输至控制终端的ARM处理器A，控制终端的ARM处理器A实时地将移动终端所在点的光照度数值显示于控制终端的LCD液晶显示屏，即LCD液晶显示屏能够实时地显示移动终端所在地点的光照度数值；

Ⅱ.室内光照度智能测量装置的快速寻找模式运行方法如下：

使用者选取房间中部任意位置放置移动终端，以移动终端起始位置为坐标原点，地理正北方向为X轴正方向，正东方向为Y轴正方向建立直角坐标系；然后使用者通过控制终端的输入模块的模式选择键选择并设定快速寻找模式，通过输入模块的强弱选择键选择并设定寻找室内光照度最弱点或最强点，再设定快速寻找模式的运行次数n，移动终端便自动向正北方向移动2秒后倒退至起始位置，然后通过移动终端中的驱动模块转向至正东北方向移动2秒后倒退至起始位置，以此类推，移动终端分别沿向正北方向、正东北方向、正东方向、正东南方向、正南方向、正西南方向、正西方向和正西北方向分别移动2秒，且移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，其中(x,y)为移动终端所在点的位置坐标，z为移动终端所在点的光照度数值，以下相同，移动终端的单片机分别分析处理上述八个方向的光照度数值，然后找出光照度下降或上升最快的方向并控制移动终端沿此方向移动，且移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，当距离测量模块检测移动终端行到与前方障碍物的间距小于8cm时或者移动4秒时移动终端均会停止移动，然后移动终端从上述停止移动的一点开始沿除了停止移动前移动的方向所剩余的七个方向中光照度下降或上升最快的方向移动，且移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，即开始下一次的快速寻找模式运行，移动终端移动过程中单片机实时地将当前记录的光照度最弱点或最强点的位置坐标及光照度数值(x,y,z)存储于移动终端中的存储模块的存储单元，在快速寻找模式运行结束时，控制终端的ARM处理器A将室内光照度最弱点或最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)显示于控制终端的LCD液晶显示屏，报警模块将用语音播报室内光照度最弱点或最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，同时LED灯闪烁；

Ⅲ.室内光照度智能测量装置的精准寻找模式，具有自动方式和手动方式两种运行方式，使用者根据需要选择其中任意一种，其具体的运行方法如下：

假设房间地面为长方形ABCD，使用者将移动终端置于A点，也即将移动终端置于室内一角，则以A点为坐标原点，以向量AB为Y轴正方向，以向量AD为X轴正方向建立直角坐标系；

第一种，精准寻找模式下的自动方式的具体的运行方法如下：

使用者通过控制终端的输入模块的模式选择键选择并设定精准寻找模式下的自动方式，再通过控制终端的输入模块的强弱选择键选择并设定寻找室内光照度最弱点或最强点，然后通过输入模块的0-9数字键盘设定AB的长度为Mcm和AD的长度为Ncm，移动终端便自动向X轴正方向移动，移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，当距离测量模块检测到与前方障碍物的间距小于8cm时移动终端转向至Y轴正方向后转向至X轴负方向移动，移动过程中每间隔0.2秒记录一次移动终端所在点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)，当距离测量模块检测到与前方障碍物的间距小于8cm时移动终端转向至Y轴正方向后转向至X轴正方向移动，以此类推，移动终端以来回行走的方式移动，当y坐标不再增大时移动终端会停止移动，移动终端移动过程中单片机实时地将当前记录的室内光照度最弱点或最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)存储于移动终端中存储模块的存储单元，在精准寻找模式运行结束时，控制终端的ARM处理器A将室内光照度最弱点或最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)显示于控制终端的LCD液晶显示屏，报警模块语音播报室内光照度最弱点或最强点的坐标位置和光照度数值(x,y,z)，同时LED灯闪烁；

第二种，精准寻找模式下的手动方式的具体的运行方法如下：

使用者通过控制终端的输入模块的模式选择键选择并设定精准寻找模式下的手动方式，再通过控制终端的输入模块的强弱选择键选择并设定寻找室内光照度最弱点或最强点，然后使用者通过控制终端的输入模块的方位键控制移动终端以来回移动的方式走遍室内各处，移动终端移动过程中单片机实时地将当前记录的室内光照度最弱点或最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)存储于移动终端中存储模块的存储单元，在精准寻找模式运行结束时，控制终端的ARM处理器A将室内光照度最弱点或最强点的位置坐标和光照度数值(x,y,z)显示于控制终端的LCD液晶显示屏，报警模块语音播报室内光照度最弱点或最强点的坐标位置和光照度数值(x,y,z)，同时LED灯闪烁；

在上述选定的单测模式或者精准寻找模式的手动方式运行过程中，使用者通过控制终端的输入模块的方位键控制移动终端的前进、后退、转向以及停止。

5.根据权利要求4所述室内光照度智能测量装置的运行方法，其特征在于：所述快速寻找模式的运行次数n的设定范围为s/8～s/4，其中s为房间的面积。

6.根据权利要求4所述室内光照度智能测量装置的运行方法，其特征在于：所述快速寻找模式运行方式或者精准寻找模式运行方式中的位置坐标按以下步骤进行计算：

第一步，ARM处理器B根据方向定位模块计算移动终端的移动方向与X轴正方向的夹角θ；

第二步，光电编码器将检测的脉冲个数N₁传输至单片机，单片机根据光电编码器的分辨率N(脉冲/圈)计算电动小车转动的圈数M＝N₁/N；

第三步，单片机根据电动小车的车轮半径r(m)计算其位移S＝2πrM(m)，并以此得出移动终端当前位置坐标(x,y)，其中x＝S cosθ(m)，y＝S sinθ(m)。

7.根据权利要求4所述室内光照度智能测量装置的运行方法，其特征在于：所述快速寻找模式运行方式中的找出光照度下降或上升最快的方向的具体步骤如下：

第一步，假设存储模块中八个方向测量点的位置坐标和光照度数值为(x_ij,y_ij,z_ij)，其中i＝1,2,…,8；j＝1,2,…,10；i表示方向，j表示i方向的第j个数据；

第二步，单片机分别计算这八个方向测量点的光照度数值的平均值其中i＝1,2,…,8以及方差其中i＝1,2,…,8；

第三步，单片机分别对这八个方向测量点的光照度数值z_ij，其中i＝1,2,…,8；j＝1,2,…,10，进行排序，记录各个方向光照度最强点的坐标位置和光照度数值为(x_1i,y_1i,z_1i)，其中i＝1,2,…,8，记录各个方向光照度最弱点的坐标位置和光照度数值为(x_2i,y_2i,z_2i)，其中i＝1,2,…,8；

第四步，单片机分别计算八个方向的光照度最强点与光照度最弱点的光照度数值极差z_i＝z_1i-z_2i，其中i＝1,2,…,8；

第五步，计算Z1_i＝z_eqi+z_i+D_i，其中i＝1,2,…,8，并比较得出其最大值Z1_imax；或者计算Z2_i＝z_eqi+1/(1+z_i)+D_i，其中i＝1,2,…,8，并比较得出其最小值Z2_imin；

第六步，当寻找室内光照度最强点时，光照度数值最大值Z1_imax所在方向为光照度上升最快的方向，若有两个方向测量点的光照度数据经计算所得Z1均为最大值Z1_imax，则优先选择平均值较大者所在方向，若这两个方向的平均值也相同则优先选择光照度最强点与光照度最弱点的光照度数值极差较大者所在方向为光照度上升最快的方向；当寻找室内光照度最弱点时，光照度数值最小值Z2_imin所在方向为光照度下降最快的方向，若有两个方向测量点的光照度数据经计算所得Z2均为最小值Z2_imin则优先选择平均值较小者所在方向，若这两个方向的平均值也相同则优先选择光照度最强点与光照度最弱点的光照度数值极差较大者所在方向为光照度下降最快的方向。