CN105430851B - 一种智能景观控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种智能景观控制系统，该系统通过智慧旅游终端获取游客的实时位置坐标，单片机模块通过GPS模块解析上述实时位置坐标得到实时定位信息，并利用该实时定位信息决定是否开启人工景观以及进行不同观赏模式的选择，基于选定观赏模式调用相应的景观驱动数据，以驱动该人工景观在选定观赏模式下进行表演。

Description

一种智能景观控制系统
技术领域
本发明涉及景区内景观控制领域，具体地讲涉及一种智能景观控制系统。
背景技术
现代景区中，除了自然景观外，一般还设置有多处人工景观，人工景观一般包括喷泉或水幕、艺术性或装饰性的灯光或灯带等，上述人工景观的设置为景区增添了些许灵动的色彩，给游客带来更多美的享受。
目前景区内的景观控制系统已经普遍采用了自动控制技术，但控制方式一般比较简单，即景观的启动和停止时间都是预设好的规定时间，并不与景区内实际情况相关联，从而导致在观赏人数很少甚至无游客观赏的情况下，景观仍然照常开启，无疑造成了相当程度的资源浪费。
发明内容
发明要解决的问题
目前已涌现出不少改进的景观控制系统，考虑到了根据观赏人数或者观赏者身份等现场情况对景观进行更为智能地控制，但尚未考虑到观赏者的所在位置分布对观赏景观的影响，则可能出现这样的情况，虽然表演现场有一定数量的游客，但是他们中的大部分位于无法最佳观看甚至难以观看景观表演的位置上，此时，很多游客并无心观赏景观表演，盲目地开启景观仍然造成了资源浪费。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种智能景观控制系统，该系统通过智慧旅游终端获取游客的实时位置坐标，单片机模块通过GPS模块解析上述实时位置坐标得到实时定位信息，并利用该实时定位信息决定是否开启人工景观以及进行不同观赏模式的选择，基于选定观赏模式调用相应的景观驱动数据，以驱动该人工景观在选定观赏模式下进行表演。
用于解决问题的方案
本发明提供一种智能景观控制系统，该系统包括景观控制单元和景观实施单元，所述景观控制单元包括单片机模块、智慧旅游终端、按键模块、气象监测模块以及GPS模块，用于控制所述景观实施单元以智能地产生不同观赏模式的景观效果；所述景观实施单元包括景观驱动器和景观设施，用于基于所述景观控制单元的控制利用景区内的人工景观产生景观效果；所述智慧旅游终端集成有终端GPS模块以对景区内的每位游客进行实时定位，并将GPS定位的游客位置坐标发送给所述单片机模块；所述单片机模块利用所述GPS模块对所述游客位置坐标进行解析从而获得每位游客的实时定位信息，所述单片机模块利用所述实时定位信息决定是否开启该人工景观以及进行不同观赏模式的选择，并基于选定观赏模式对所述景观实施单元进行驱动控制，该选定观赏模式是根据所述实时定位信息而计算出的满足尽可能多的游客的观赏需求的景观表演方式。
发明的效果
根据本发明，一种智能景观控制系统被提供，其可以根据游客人数以及分布情况对景区内的人工景观进行控制，从而更为合理地控制人工景观的启闭和表演方式，达到了节约资源的同时满足尽可能多的游客的景观观赏需求。
附图说明
图1是表示本发明的智能景观控制系统的硬件框图；
图2是表示本发明的智慧旅游终端的结构设计图；
图3是表示本发明的气象监测模块监测的气象指标的组成图；
图4是表示本发明的某人工景观在某个观赏模式下观赏区域的划分示意图；
图5a和图5b是作为举例说明的本发明的某景观第一观赏模式和第二观赏模式下的观赏区域划分方式；
图6是景区内某人工景观的智能控制方法的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细阐述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的智能景观控制系统包括景观控制单元和景观实施单元。景观控制单元包括单片机模块、智慧旅游终端、按键模块、气象监测模块以及GPS模块，用于控制景观实施单元以智能地产生不同观赏模式的景观效果。景观实施单元包括景观驱动器和景观设施，用于基于上述景观控制单元的控制利用景区内的人工景观产生景观效果，景区内的人工景观包括但不限于喷泉、灯光、灯带、水幕等。
如图1所示，单片机模块通过景观驱动器对景观设施进行驱动控制，上述景观驱动器为继电器或者变频器等驱动设备，上述景观设施为人工景观处的不同设备，如喷泉处的水泵、喷泉喷管，水幕处的水泵、出水管，灯光和灯带处的光源等。单片机模块通过无线网络或者物联网与游客手持的智慧旅游终端相连接，智慧旅游终端用于对每位游客进行实时定位，将其获取的游客的实时位置坐标发送给单片机模块，并可将单片机模块下发的提示信息显示至游客，下文中会进一步对智慧旅游终端进行介绍。单片机模块可选择性地与云平台服务器连接，将实时监测到的数据以及景观自动控制的实时数据传输给云平台，同时受到云平台的统一调控。单片机模块还分别与按键模块、气象监测模块和GPS模块相连接。按键模块用于在必要时通过远程手动控制景观的启闭以及观赏模式的选择，其可通过无线网络与单片机模块相连接。气象监测模块用于对景区内的实时天气情况进行监测，并将监测信息反馈至单片机模块，其可通过有线或无线的方式与单片机模块相连接，下文中会进一步对气象监测模块进行介绍。GPS模块用于基于单片机模块接收到的上述智慧旅游终端获取的游客位置坐标对游客进行实时定位，其可与单片机模块集成在一起。单片机模块为整个控制系统的控制中心，其通过景区内多个智慧旅游终端提供的游客位置坐标并结合气象监测模块提供的气象指标来自动控制人工景观以产生不同观赏模式的景观效果。
下面对智慧旅游终端的结构及功能进行简单介绍。智慧旅游终端为游客在进入景区时发放的手持使用的便携式设备，如图2所示，该智慧旅游终端以单片机为核心器件，外围扩展有按键模块、Zigbee模块、报警模块、触摸屏模块、终端GPS模块、RF模块、SD卡模块等，单片机与以上各模块相连接。游客可以通过触摸屏进行选择相应的服务项目，包括：GPS定位、最佳旅游路线推荐、费用明细、景点介绍、景区娱乐项目、视频播放、互动评价、景区美食推荐、危险预警、紧急情况报警等功能。终端内集成的上述终端GPS模块用于对游客进行实时定位，并将GPS定位的游客位置坐标发送给智能景观控制系统的单片机模块，以便单片机模块对特定区域的游客数量进行统计。此外，智能景观控制系统的单片机模块可直接向智慧旅游终端下发命令，在智慧旅游终端上显示给游客的提示信息。
下面对气象监测模块加以介绍。如图3所示，气象监测模块用于收集景区的多个气象指标，该气象指标包括但不限于空气质量、光线、温度、湿度、雨雪、风向/风力，上述气象指标可通过在景区内设置不同的传感器进行实时监测获取，也可通过连接互联网查询获取。单片机模块根据上述气象指标对景区内实时的气象状况进行综合判断，并根据判断情况对人工景观的景观效果加以控制。具体来说，对于喷泉和水幕景观，考虑的气象指标包括空气质量、温度、湿度、雨雪、风向/风力；在空气质量不佳(能见度不高)或雨雪天气或风力较大的情况下，不适宜游客对喷泉和水幕景观的观赏，则不开启喷泉和水幕景观；在温度特别高或湿度特别低的情况下，需要喷泉和水幕景观对景区内的空气进行调节，则直接开启喷泉和水幕景观；在温度偏高或湿度偏低的情况下，将喷泉和水幕景观的给水量设置为“高”；在温度偏低或湿度偏高或有风的情况下，将喷泉和水幕景观的给水量设置为“低”；在其他一般情况下，将喷泉和水幕景观的给水量设置为“中”。对于灯光和灯带景观，考虑的气象指标包括空气质量和光线；在空气质量良好(能见度佳)并且光线充足(白天)的情况下，游客无法对灯光或灯带景观进行观赏，则不开启灯光和灯带景观；在光线充足(白天)但空气质量不佳(能见度不高)的情况下，开启灯光和灯带景观的“低功率”照明模式；在光线不足(夜晚)的情况下，开启灯光和灯带景观的“高功率”照明模式。此外，还可以综合上述气象指标的长期参数或者连接互联网获取春夏秋冬的季节信息，根据季节的不同对人工景观的景观效果加以调整。
某人工景观的不同观赏模式是人为定义的，在不同的观赏模式下，该人工景观会呈现出不同的景观效果，每个观赏模式下该人工景观的驱动数据是预先设定并储存在单片机模块的存储器中的。进一步地，考虑不同观赏模式下位于不同区域的游客的观赏效果对观赏区域进行人为划分，分别为每个观赏模式定义最佳观赏区、一般观赏区、边缘观赏区、无法观赏区以及景观危险区，如图4所示。最佳观赏区是游客可以取得该观赏模式下的景观的最佳观赏效果的地理区域；一般观赏区是游客可以取得该观赏模式下的景观的一般观赏效果的地理区域；边缘观赏区是游客可以观赏该观赏模式下的景观、但由于距离或角度等因素的制约观赏效果并不理想的地理区域；无法观赏区是游客无法看到该观赏模式下的景观但距离景观地址较近的地理区域，主要涉及景观周围的室内环境以及一些大型建筑或自然景观的阻挡区；景观危险区是该观赏模式下的景观开启后可能会对游客产生影响的地理区域，例如喷泉或水幕的喷射范围内、或者离灯光或灯带太近会被灯光刺眼的区域。上述各景观每个观赏模式下的观赏区域划分是通过在观赏模式下对该景观的景观效果进行实地观测并结合景区的地理环境进行设置的，每个观赏模式下不同的观赏区域划分数据是预先设定并储存在单片机模块的存储器中的，留待调用。单片机模块可通过GIS系统对不同观赏模式下的各区域进行划分，并在地图上使用不同的颜色进行标示，不同观赏模式的某种观赏区可能重合。
下面对某景观不同观赏模式下的观赏区域划分进行举例说明，该举例只是为了更清楚地说明观赏模式的含义，然而观赏模式的设定并不局限于此，在实际操作中，可以进一步结合景区实际的地理情况对不同观赏模式下的观赏区域进行更为复杂地划分。作为举例的该景观能够呈现出具有方向性的表演，为其设定第一观赏模式和第二观赏模式两种观赏模式，在第一观赏模式下，该景观的表演构型大体呈东西走向，便于在其南北方向的游客进行观赏，在第二观赏模式下，该景观的表演构型大体呈南北走向，便于在其东西方向的游客进行观赏。图5a和5b分别示出了该景观第一观赏模式和第二观赏模式下的观赏区域划分方式，其中的R均表示游客的可视距离。如图5a所示，在第一观赏模式下，南北方向上的区域A1(图中用横线表示)为在景观的表演构型正面或反面60°的视角之内并且离景观较为靠近的区域，在区域A1内的游客基本正对景观的表演构型且在靠前位置，能够进行取得最佳的观赏效果，将其定义为最佳观赏区；过渡区域B1(图中用左斜线表示)为在景观的表演构型正面或反面150°的视角之内除了上述最佳观赏区之外的区域，在区域B1内的游客要么在景观的表演构型的稍偏位置要么在离景观较远的位置，仅能取得一般的观赏效果，将其定义为一般观赏区；东西方向上的区域C1(图中用右斜线表示)为在景观的表演构型的左右两侧的区域，区域C1内的游客在景观的表演构型一侧的位置，观赏效果不太理想，将其定义为边缘观赏区；区域D1(图中用点表示)为被障碍物遮挡的区域，区域D1内的游客由于障碍物的遮挡无法看到景观的表演但是便于移动到周围可以进行观赏的观赏区，将其定义为无法观赏区；不规则区域E1(图中用竖线表示)为紧挨该景观的区域，该不规则区域E1是考虑到景观中喷泉/水幕的喷射范围或者灯光/灯带的光强在整个表演过程中对游客的影响进行划分的，将其定义为景观危险区。类似地，如图5b所示，在第二观赏模式下，东西方向上的区域A2(图中用横线表示)定义为最佳观赏区，过渡区域B2(图中用左斜线表示)定义为一般观赏区，南北方向上的区域C2(图中用右斜线表示)定义为边缘观赏区，被障碍物遮挡的区域D2(该区域D2与上述区域D1完全重合)(图中用点表示)定义为无法观赏区，紧挨该景观的不规则区域E2(图中用竖线表示)定义为景观危险区。
以下结合图6详述上述智能景观控制系统对某个人工景观的控制方法。
步骤S1，单片机模块通过气象监测模块收集景区的多个气象指标，气象指标包括但不限于空气质量、光线、温度、湿度、雨雪、风向/风力。
步骤S2，单片机模块根据上述气象指标判定是否可直接开启或关闭该人工景观。具体来说，若该人工景观为喷泉或水幕景观，在空气质量不佳(能见度不高)或雨雪天气或风力较大的情况下，不适宜游客对喷泉或水幕景观的观赏，则关闭该人工景观；在温度特别高或湿度特别低的情况下，需要喷泉或水幕景观对景区内的空气进行调节，则直接开启该人工景观。若该人工景观为灯光或灯带景观，在空气质量良好(能见度佳)并且光线充足(白天)的情况下，无需灯光或灯带的照明，则关闭该人工景观。若可直接开启或关闭该人工景观，则进入步骤S21，单片机模块控制该人工景观直接开启或关闭，并在延时一定时间后再次重复上述步骤S1；否则，则进入下一步骤S3。
步骤S3，单片机模块收集景区内各个智慧旅游终端的实时位置坐标，并利用GPS模块确定各终端的位置信息，分别计算在不同观赏模式下的有效人数的多少，计算结束后进入下一步骤S4，其中，第n种观赏模式下的有效人数Nmode(n)的计算方法为：
Nmode(n)＝α*Nbest(n)+β*Nnormal(n)+γ*Nedge(n)-χ*Ndanger(n)，
其中，Nbest(n)为处于第n种观赏模式中的最佳观赏区的游客人数，Nnormal(n)为处于第n种观赏模式中的一般观赏区的游客人数，Nedge(n)是处于第n种观赏模式中的边缘观赏区的游客人数，Ndanger(n)是处于第n种观赏模式中的景观危险区的游客人数，α、β、γ、χ分别为人为设定的权重值，例如，可设置α＝1、β＝0.8、γ＝0.5、χ＝0.3。
步骤S4，根据上述步骤S3的计算结果选取最大的有效人数Nmax并将其与设定的开启阈值Nthreshold进行比较，若其尚未达到开启阈值，则进入步骤S41，经过一固定时间的延时后，重复上述步骤S1；若其达到开启阈值，单片机模块判断该人工景观将以获得上述最大有效人数Nmax的观赏模式开始表演，该观赏模式成为选定观赏模式，并进入下一步骤S5。
举例说明上述步骤S3和S4，分别计算第一观赏模式下的有效人数Nmode(1)和第二观赏模式下的有效人数Nmode(2)：若Nmode(1)≥Nmode(2)则Nmax＝Nmode(1)，若Nmax＜Nthreshold，则经过一固定时间的延时后，重复上述步骤S1，若Nmax≥Nthreshold，则单片机模块判断该人工景观将进行第一观赏模式下的表演，将第一观赏模式设为选定观赏模式；若Nmode(2)＞Nmode(1)则Nmax＝Nmode(2)，若Nmax＜Nthreshold，则经过一固定时间的延时后，重复上述步骤S1，若Nmax≥Nthreshold，则单片机模块判断该人工景观将进行第二观赏模式下的表演，将第二观赏模式设为选定观赏模式。
步骤S5，单片机模块通过智慧旅游终端向景区内所有游客发布包括该人工景观地点和选定观赏模式的通知，此外，特别提醒无法观赏区内的游客移动到周围可以进行观赏的观赏区，警示景观危险区内的游客及时撤离，并进入下一步骤S6。
步骤S6，单片机模块进一步根据上述气象指标判断该人工景观控制参数的整体调整方案。具体来说，若该人工景观为喷泉或水幕景观，在温度偏高或湿度偏低的情况下，将该人工景观的给水量设置为“高”；在温度偏低或湿度偏高或有风的情况下，将该人工景观的给水量设置为“低”；在其他一般情况下，将该人工景观的给水量设置为“中”。若该人工景观为灯光或灯带景观，在光线充足(白天)但空气质量不佳(能见度不高)的情况下，开启该人工景观的“低功率”照明模式；在光线不足(夜晚)的情况下，开启该人工景观的“高功率”照明模式。此后，给出一设定时间的延时，以便游客根据步骤S5中的提示调整位置，之后进入步骤S7。
步骤S7，单片机模块调用存储器中的该选定观赏模式的景观驱动数据，并根据步骤S6中的判断结果对景观驱动数据加以整体调整，例如乘以一个调整系数，利用调整后的景观驱动数据对该人工景观的景观实施单元进行控制，从而使该人工景观开始选定观赏模式的表演，表演完成后进入步骤S8。
步骤S8，经过一定时间的延时后重复上述步骤S1。

Claims (16)

1.一种智能景观控制系统，其特征在于：
该系统包括景观控制单元和景观实施单元，所述景观控制单元包括单片机模块、智慧旅游终端、按键模块、气象监测模块以及GPS模块，用于控制所述景观实施单元以智能地产生不同观赏模式的景观效果，不同的各观赏模式是人为定义的；
所述景观实施单元包括景观驱动器和景观设施，用于基于所述景观控制单元的控制利用景区内的人工景观产生景观效果；
所述智慧旅游终端集成有终端GPS模块以对景区内的每位游客进行实时定位，并将GPS定位的游客位置坐标发送给所述单片机模块；
所述单片机模块利用所述GPS模块对所述游客位置坐标进行解析从而获得景区内的所述每位游客的实时定位信息，所述单片机模块利用景区内的所述每位游客的所述实时定位信息决定是否开启该人工景观以及进行不同观赏模式的选择，并基于选定观赏模式对所述景观实施单元进行驱动控制，该选定观赏模式是根据景区内的所述每位游客的所述实时定位信息而计算出的满足尽可能多的游客的观赏需求的景观表演方式。
2.根据权利要求1所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述单片机模块的存储器中储存有预先设定的每个所述观赏模式下观赏区域的划分数据。
3.根据权利要求2所述的智能景观控制系统，其特征在于：每个所述观赏模式下的所述观赏区域均包括最佳观赏区、一般观赏区、边缘观赏区、无法观赏区以及景观危险区，所述最佳观赏区是游客可以取得该观赏模式下的景观的最佳观赏效果的地理区域；所述一般观赏区是游客可以取得该观赏模式下的景观的一般观赏效果的地理区域；所述边缘观赏区是游客可以观赏该观赏模式下的景观但观赏效果并不理想的地理区域；所述无法观赏区是游客无法看到该观赏模式下的景观但距离景观地址较近的地理区域；所述景观危险区是该观赏模式下的景观开启后可能会对游客产生影响的地理区域。
4.根据权利要求2或3所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述观赏区域的划分数据是在每个观赏模式下对该景观的景观效果进行实地观测并结合景区的地理环境进行设置的。
5.根据权利要求2或3所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述单片机模块通过GIS系统对不同观赏模式下的观赏区域进行划分，并在地图上使用不同的颜色进行标示。
6.根据权利要求1-3任一项所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述单片机模块的存储器中储存有预先设定的每个所述观赏模式下该人工景观的驱动数据。
7.根据权利要求1所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述智慧旅游终端为游客在进入景区时发放的手持使用的便携式设备，所述智慧旅游终端以单片机为核心器件，外围扩展有按键模块、Zigbee模块、报警模块、触摸屏模块、终端GPS模块、RF模块和SD卡模块。
8.根据权利要求7所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述智慧旅游终端用于为游客提供的服务包括GPS定位、最佳旅游路线推荐、费用明细、景点介绍、景区娱乐项目、视频播放、互动评价、景区美食推荐、危险预警和紧急情况报警。
9.根据权利要求7或8所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述智慧旅游终端用于根据所述单片机模块下发的命令，将提示信息显示至游客。
10.根据权利要求1所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述单片机模块与云平台相连接，将实时监测到的数据以及景观自动控制的实时数据传输给所述云平台，同时受到所述云平台的统一调控。
11.根据权利要求1所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述按键模块用于在必要时通过远程手动控制喷泉的模式选择和启闭。
12.根据权利要求11所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述按键模块通过无线网络与所述单片机模块相连接。
13.根据权利要求1所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述气象监测模块用于对景区内的实时天气情况进行监测，并将监测信息反馈至所述单片机模块。
14.根据权利要求13所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述气象监测模块通过有线或无线的方式与所述单片机模块相连接。
15.根据权利要求1所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述气象监测模块收集的景区内的气象指标包括空气质量、光线、温度、湿度、雨雪、风向/风力。
16.根据权利要求15所述的智能景观控制系统，其特征在于：所述气象指标通过在景区内设置不同的传感器进行实时监测获取，或通过连接互联网查询获取。
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