CN105491763A - 智能家居照明节能信息共享方法 - Google Patents

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Abstract

为了以尽可能节能的方式增强人-环境交互体验，本发明提供了一种为智能家居系统的灯光照明单元节能的监控方法，包括：利用环境光感应单元及其工作参考信息以及计时单元获得环境光的照度信息和角度变化信息；利用多个红外测距单元检测使用者与灯光照明单元之间的距离信息；利用灯光控制单元根据检测到的环境光信息和距离信息，对所述灯光照明单元进行照明角度调整和照度调整，同时监测所述第一灯光节能控制系统的能耗；经过预定的第一时间段，获得在预设范围内的其他灯光节能控制系统的环境光感应单元的工作参考信息以及其他这些灯光节能控制系统对应的能耗等步骤。

Description

智能家居照明节能信息共享方法
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，更具体地，涉及一种智能家居照明节能信息共享方法。
背景技术
目前的智能家居系统能够对多种电器进行智能化控制，例如电饭煲、洗衣机、空调、电视机等等。然而，灯光的调整目前仅仅限于开、关操作和定时操作，尽管有些技术方案已经涉及到了照度和色温的调节。
经检索，例如，申请号为CN200620151582.4的中国实用新型专利申请公开了一种通过人的瞳孔大小调节室内照明亮度的智能家居照明装置，其特征在于设有红外线成像及光电转换模块与数字图像处理模块相连，数字图像处理模块与照明系统相连；所述数字图像处理模块中包括的MPU&DSP双核微控制器分别与程序存储器Flash、数据存储器RAM、键盘控制模块和LCD显示模块相连。该装置利用红外线成像及光电转换模块得到瞳孔图像，通过数字图像处理模块分析得到相应的室内亮度需求，启动照明系统运行。
现有技术尚未公开实用性较强的节能照明监控方法，并且考虑到室内环境存在自然光照明的可能性，如何依据自然光并适当地和动态地调整智能家居系统的灯光照明已经成为智能家居技术发展中必须解决的问题。
发明内容
为了在考虑自然光照明的前提下尽可能多地节省智能家居系统的照明耗电量，并以尽可能节能的方式增强人-环境交互体验，依据智能家居系统中的人的行为精准地控制照明角度、亮度和时间，本发明提供了一种为智能家居系统的灯光照明单元节能的监控方法，其中所述灯光照明单元，用于以照明角度可调整的方式进行室内照明，所述监控方法基于具有环境光感应单元的第一灯光节能控制系统，所述第一灯光节能控制系统包括环境光感应单元、灯光控制单元、红外测距单元和灯光照明单元，所述监控方法包括如下步骤：
(1)利用环境光感应单元及其工作参考信息以及计时单元获得环境光的照度信息和角度变化信息；
(2)利用多个红外测距单元检测使用者与灯光照明单元之间的距离信息；
(3)利用灯光控制单元根据检测到的环境光信息和距离信息，对所述灯光照明单元进行照明角度调整和照度调整，同时监测所述第一灯光节能控制系统的能耗；
(4)经过预定的第一时间段，获得在预设范围内的其他灯光节能控制系统的环境光感应单元的工作参考信息以及其他这些灯光节能控制系统对应的能耗；
(5)根据所述第一灯光节能控制系统以及来自其他灯光节能控制系统的工作参考信息、所述能耗，修改所述第一灯光节能控制系统的环境光感应单元的工作参考信息。
进一步地，所述第一灯光节能控制系统还包括温度调整单元和多个温度检测单元，且所述红外测距单元与温度检测单元、红外测距单元相互电气地连接地设置于所述灯光照明单元上。
进一步地，所述计时单元在所述环境光感应单元的控制下启动并计时。
进一步地，所述各个温度检测单元被分布式地设置于所述温度调整单元，并且还被一一对应地设置于所述灯光照明单元附近。
进一步地，所述多个红外测距单元被设置于所述灯光照明单元的不同方向上。
进一步地，所述环境光感应单元被设置于室内的各窗口。
进一步地，所述环境光感应单元包括光信号处理单元、存储单元和光传感电路阵列，其中所述光信号处理单元根据所述存储单元中存储的角度-输出电压信息对应信息表和光传感电路阵列输出的电压确定环境光的照度。
进一步地，所述光传感电路阵列是由多个环境光感应电路组成的阵列。
进一步地，所述环境光感应电路包括晶体管T1-T18以及电容C1-C4，且晶体管T1的栅晶体管T1的栅极连接CLK，源极连接T9的漏极，T1的漏极连接T3的栅极，T3的源极连接T13的漏极，T3的漏极连接OUT，T2的栅极连接CLK，T2的源极连接CTRL，T2的漏极连接T13的栅极、T6的栅极以及T15的漏极和C3的一端，T13的源极连接T11的漏极和T15的源极，T15的漏极还连接T4的基极，T4的漏极连接T5的源极，T4的源极连接C1的一端和T6的漏极，C1的另一端连接T15的漏极，T6的源极连接电容C2的一端和T16的漏极以及T18的源极，C2的另一端连接OUT，T18的栅极连接T13的栅极和T2的漏极以及T5的栅极，T9的源极连接T7的漏极，T7的源极连接C3的另一端，T7的源极还连接Vin、T8的源极以及C4的一端，T7的栅极连接T8的栅极，T8的漏极连接T10的源极，C4的另一端连接T10的漏极以及T17的源极，T17的栅极连接CLK，T17的漏极接地，T12的栅极连接T17的源极，T11的栅极连接T1的漏极，T12的漏极连接T14的源极和T16的源极，T14的栅极和漏极连接T10的栅极，T9的栅极连接T13的栅极，T14的栅极连接T18的漏极，T15的栅极连接T16的栅极，T7的栅极连接T15的栅极。
本发明的有益效果是：本发明能够根据环境光感应电路对自然光照明的感知，确定何时启动适合的照明设备以及自动控制其亮度和角度，从而能够在尽可能节能的情况下为智能家居系统提供更加丰富的人-机器交互体验，并增强智能家居系统对照明需求的控制精度。
附图说明
图1示出了根据本发明的灯光节能监控方法的流程框图。
图2是出了根据本发明的第一灯光节能控制系统组成框图。
图3示出了根据本发明的环境光感应电路的电路图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的为智能家居系统的灯光照明单元节能的监控方法，其中所述灯光照明单元，用于以照明角度可调整的方式进行室内照明，所述监控方法基于具有环境光感应单元的第一灯光节能控制系统，且所述监控方法包括如下步骤：
(1)利用环境光感应单元及其工作参考信息以及计时单元获得环境光的照度信息和角度变化信息；
(2)利用多个红外测距单元检测使用者与灯光照明单元之间的距离信息；
(3)利用灯光控制单元根据检测到的环境光信息和距离信息，对所述灯光照明单元进行照明角度调整和照度调整，同时监测所述第一灯光节能控制系统的能耗；
(4)经过预定的第一时间段，获得在预设范围内的其他灯光节能控制系统的环境光感应单元的工作参考信息以及其他这些灯光节能控制系统对应的能耗；
(5)根据所述第一灯光节能控制系统以及来自其他灯光节能控制系统的工作参考信息、所述能耗，修改所述第一灯光节能控制系统的环境光感应单元的工作参考信息。
根据本发明的优选实施例，所述第一灯光节能控制系统包括：多个环境光感应单元、计时单元、多个温度检测单元、温度调整单元、多个红外测距单元、多个灯光照明单元以及灯光控制单元。下面将结合各组成单元详细介绍本发明的监控方法。
根据本发明，所述环境光感应单元包括光信号处理单元、存储单元和光传感电路阵列，且所述光传感电路阵列是由多个环境光感应电路组成的阵列。当所述环境光感应单元被设置于室内的各窗口时，自然光(例如阳光)照射在所述环境光感应单元上。构成环境光感应单元的多个环境光感应电路被形成为板状或其他曲面形状，然后使得环境光感应电路中的光传感器朝向窗外。
根据本发明的优选实施例，当所述多个环境光感应电路被够成为阵列时，该阵列的各行和各列的输出端被设置有多个不同的电阻，从各行和各列输出的电流被经过这些不同的电阻输出为电压。这些不同阻值的电阻被作为各行和各列的输出值的不同加权值。这些加权值通常具有递增或递减的样式，从而只要根据这些电阻输出的电压即可判断当前自然光照射的角度。
所述环境光感应单元的存储单元存储有包括安装所述环境光感应单元被安装地域的光照角度、对应的时间以及环境光感应单元输出电压信息对应关系的对应关系表，该表作为环境光感应单元的工作参考信息，每一次环境光感应单元输出电压时均与该表中记录的环境光感应单元输出电压信息存在对应关系。该对应关系表在环境光感应单元安装阶段或安装前由调试人员经过安装该环境光感应单元的地域的本地化年均光照时间(例如对某些地域的年平均光照时间是11.5小时)以恒定亮度的光照射并在本地化年均光照时间内均匀改变光的角度而获得并存储于上述存储单元的。
经过这样的设置，当自然光照射到所述环境光感应单元时，随着时间的推移，光照的角度发生改变，相应地，照射到所述环境光感应单元的不同区域，即不同的行和不同的列上。被光照射的行和列输出电压值，而未被照射的则不输出电压值，根据输出的电压值经过查询所述对应关系表即可确定当前环境光的照射角度。在所述环境光感应单元的输出端，通过具有各个行和各个列的输出电压的值的对应关系表。
在环境光感应单元的安装阶段之后，该环境光感应单元的输出值本质上取决于自然光照射到其上的光传感器的亮度，该环境光感应单元的各行和各列的电压输出值本身就是由光照强度的表示。这是因为：所述光信号处理单元用于根据所述环境光感应单元中的上述各行和各列输出的电压值，将其与所述存储单元中已经存储的对应关系表中当前时间(通过计时单元获得)对应的电压值相减，得到的值即为当前自然光的照度对应的值。
因此，该环境光感应单元将输出跟随安装该环境光感应单元的区域的自然光照射情况(包括自然光的照度和照射角度)的变化而改变的输出电压。
所述灯光照明单元用于以照明角度可调整的方式进行室内照明。根据本发明的实施例，灯光照明单元为具有可旋转角度的灯座且发光亮度可调节的灯具。所述红外测距单元与温度检测单元、红外测距单元相互电气地连接地设置于所述灯光照明单元上，且检测使用者与所述红外测距单元所在的灯光照明单元之间的距离，所述灯光照明单元用于根据所述距离进行角度调整和照度调整。根据本发明的优选实施例，每个所述灯光照明单元上均设置有多个红外测距单元，且这多个红外测距单元被设置于所述灯光照明单元的不同方向上。
根据本发明的优选实施例，一个灯光照明单元附近或其上设置有多个朝向不同方向检测的红外测距单元以及与这些红外测距单元相对应的温度检测单元，其中这个灯光照明单元附近或其上设置的红外测距单元和温度检测单元的信号被电气地传输到灯光控制单元。
图2中示意性地示出了三组灯光照明单元以及与其相互电气地连接地设置的温度检测单元、红外测距单元。其中一个灯光照明单元附近或之上设置的温度检测单元和红外测距单元的数量通常为多个，在图1中仅表示他们相对于本发明的控制装置的其他组件的相对位置关系。图1中以无线的方式示出了他们之间的连接方式。本领域技术人员应当清楚的是：他们之间可以通过有线、无线或者有线和无线相结合的方式进行单向和/或双向地连接，以进行控制信号、状态信号和数据的传输以及实现本发明上下文中涉及的各种控制操作。
在计时单元开启的同时，所述多个红外测距单元也将开始工作。这些红外测距单元均具有红外检测装置和热红外检测装置，所述红外检测装置、热红外检测装置和灯光照明单元彼此电气地连接。其中各个红外检测装置用于检测在其设置方向上是否有活动的对象，热红外检测装置用于在存在活动的对象的情况下检测活动对象的红外发热特征并确定该被检测到的特征是否符合人体发热特征。当符合时，红外检测装置还检测活动对象的行动状态(即静止或运动)、行动方向以及该红外检测装置所在的灯光照明单元与该对象之间的距离。
所述计时单元在所述环境光感应单元的控制下启动并计时。根据本发明的优选实施例，当智能家居系统开启且灯光照明开启时，计时单元开始工作。
所述灯光控制单元用于根据所述红外测距单元检测到的信息对灯光照明单元进行角度调整和照度调整。根据本发明的优选实施例，当根据所述红外测距单元检测到的信息确定存在活动的对象时，所述灯光控制单元根据所述红外测距单元检测到的活动对象的行动方向以及室内灯光照明单元的布局，确定活动对象将要进入哪个/哪些灯光照明单元的照明区域以及将要离开哪个/哪些灯光照明单元的照明区域，并据此以及红外检测装置检测到的所述距离，调节上述区域的灯光照明单元的照明角度和照度随着所述距离逐渐变化(或亮度)。例如，当人从房间A进入不同于房间A的房间B时，灯光控制单元将控制房间A内的灯光照明单元逐渐降低照度且逐渐使照明角度朝向人的运动方向并在人离开房间A后恢复其照明角度至朝向其安装表面的垂直方向，同时房间B内的灯光照明单元将逐渐调整其照明角度使照明角度朝向人进入房间B的门口方向，并逐渐调整灯光照明单元的照度变大，从而提高人-环境交互体验以及降低智能家居系统的能耗。
所述温度检测单元包括多个温度探头，用于检测室内环境温度；所述多个温度探头被分布式地设置于所述温度调整单元，并且还被一一对应地设置于所述灯光照明单元附近，以检测所述灯光照明单元附近的室内温度。
所述温度调整单元用于根据所述温度检测单元的检测结果调整室内环境温度。根据本发明的一些实施例，当所述温度检测单元的检测结果超过或低于预设的阈值时，该温度调整单元通过空调等加热和制冷设备进行室内温度调整，以避免由于灯光照明和/或自然光照明造成室内温度不舒适的问题。
根据本发明的优选实施例，当温度超过预设的温度阈值(例如26摄氏度)，则通过热红外检测装置检测室内人物所在的区域，并降低不包括人所在内的区域的灯光照明单元的照度或者优选地关闭这些区域内的灯光照明单元，从而达到节能的目的。
如图3所示，所述光传感阵列是由多个环境光感应电路组成的阵列。所述环境光感应电路包括晶体管T1-T18以及电容C1-C4，其中：晶体管T1的栅极连接CLK，源极连接T9的漏极，T1的漏极连接T3的栅极，T3的源极连接T13的漏极，T3的漏极连接OUT，T2的栅极连接CLK，T2的源极连接CTRL，T2的漏极连接T13的栅极、T6的栅极以及T15的漏极和C3的一端，T13的源极连接T11的漏极和T15的源极，T15的漏极还连接T4的基极，T4的漏极连接T5的源极，T4的源极连接C1的一端和T6的漏极，C1的另一端连接T15的漏极，T6的源极连接电容C2的一端和T16的漏极以及T18的源极，C2的另一端连接OUT，T18的栅极连接T13的栅极和T2的漏极以及T5的栅极，T9的源极连接T7的漏极，T7的源极连接C3的另一端，T7的源极还连接Vin、T8的源极以及C4的一端，T7的栅极连接T8的栅极，T8的漏极连接T10的源极，C4的另一端连接T10的漏极以及T17的源极，T17的栅极连接CLK，T17的漏极接地，T12的栅极连接T17的源极，T11的栅极连接T1的漏极，T12的漏极连接T14的源极和T16的源极，T14的栅极和漏极连接T10的栅极，T9的栅极连接T13的栅极，T14的栅极连接T18的漏极，T15的栅极连接T16的栅极，T7的栅极连接T15的栅极。因此，当多个环境光感应电路组成阵列时，在电容C1处设置有光传感器(未示出)，用于感应到自然光照射在其上的强度。其中CTRL端用于控制该环境光感应电路是否开始工作，Vin提供基准电压，OUT端输出该环境光感应电路的电流值。CLK用于提供该环境光感应电路的工作时钟，以不断使得各行和各列的输出端扫描输出该行和该列的输出上述电流值，进而通过前述的不同电阻(未示出)变换为电压值。上述电路构成的阵列能够增强智能家居系统对照明需求的控制精度，从而基于自然光照明对室内温度的准确影响，更好地控制室内的灯光照明单元的工作与否、照明角度和照明照度，提高人-环境交互体验并降低能耗。
当经过利用灯光控制单元根据检测到的环境光信息和距离信息，对所述灯光照明单元进行照明角度调整和照度调整，同时监测所述第一灯光节能控制系统的能耗的步骤后，经过预定的第一时间段(例如5分钟或10分钟)，通过智能家居系统的通信系统获得在预设范围(例如，5km)内的其他具有灯光节能控制系统的智能家居系统的通信链路，并藉由这个或这些通信链路访问其他智能家居系统中的灯光节能控制系统的环境光感应单元(如果有的话)，获得环境光感应单元中的所述对应关系表和这些灯光节能控制系统相对应的能耗，将该对应关系表作为其他邻近环境光感应单元的工作参考信息。
最后，根据上述来自其他灯光节能控制系统的所述对应关系表和相对应的能耗，按照能耗从低到高的顺序，确定上述其他灯光节能控制系统的环境光感应单元的对应关系表中各角度数据与相同时刻时上述第一灯光节能系统的环境光感应单元的对应关系表中的各角度数据之间均方差最小的一个，并根据此灯光节能控制系统的环境光感应单元的对应关系表修改所述第一灯光节能控制系统的环境光感应单元的对应关系表，作为其新的工作参考信息进行存储并在灯光照明单元依照该表中的信息进行照度变化时使用。
以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让所属领域的技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由权利要求及其均等来决定。

Claims (9)

1.一种智能家居照明节能信息共享方法，用于监控灯光照明单元的节能状态，所述灯光照明单元用于以照明角度可调整的方式进行室内照明，其特征在于，所述监控方法基于具有环境光感应单元的第一灯光节能控制系统，所述第一灯光节能控制系统包括环境光感应单元、灯光控制单元、红外测距单元和灯光照明单元，且该方法包括如下步骤：
(1)利用环境光感应单元及其工作参考信息以及计时单元获得环境光的照度信息和角度变化信息；
(2)利用多个红外测距单元检测使用者与灯光照明单元之间的距离信息；
(3)利用灯光控制单元根据检测到的环境光信息和距离信息，对所述灯光照明单元进行照明角度调整和照度调整，同时监测所述第一灯光节能控制系统的能耗；
(4)经过预定的第一时间段，获得在预设范围内的其他灯光节能控制系统的环境光感应单元的工作参考信息以及其他这些灯光节能控制系统对应的能耗；
(5)根据所述第一灯光节能控制系统以及来自其他灯光节能控制系统的工作参考信息、所述能耗，修改所述第一灯光节能控制系统的环境光感应单元的工作参考信息。
2.根据权利要求1所述的节能监控方法，其特征在于，所述第一灯光节能控制系统还包括温度调整单元和多个温度检测单元，且所述红外测距单元与温度检测单元、红外测距单元相互电气地连接地设置于所述灯光照明单元上。
3.根据权利要求1所述的节能监控方法，其特征在于，所述计时单元在所述环境光感应单元的控制下启动并计时。
4.根据权利要求2所述的节能监控方法，其特征在于，所述各个温度检测单元被分布式地设置于所述温度调整单元，并且还被一一对应地设置于所述灯光照明单元附近。
5.根据权利要求1所述的节能监控方法，其特征在于，所述多个红外测距单元被设置于所述灯光照明单元的不同方向上。
6.根据权利要求1所述的节能监控方法，其特征在于，所述环境光感应单元被设置于室内的各窗口。
7.根据权利要求1所述的节能监控方法，其特征在于，所述环境光感应单元包括光信号处理单元、存储单元和光传感电路阵列，其中所述光信号处理单元根据所述存储单元中存储的角度-输出电压信息对应信息表和光传感电路阵列输出的电压确定环境光的照度。
8.根据权利要求7所述的灯光节能节能监控方法，其特征在于，所述光传感电路阵列是由多个环境光感应电路组成的阵列。
9.根据权利要求8所述的灯光节能节能监控方法，其特征在于，所述环境光感应电路包括晶体管T1-T18以及电容C1-C4，且晶体管T1的栅极连接CLK，源极连接T9的漏极，T1的漏极连接T3的栅极，T3的源极连接T13的漏极，T3的漏极连接OUT，T2的栅极连接CLK，T2的源极连接CTRL，T2的漏极连接T13的栅极、T6的栅极以及T15的漏极和C3的一端，T13的源极连接T11的漏极和T15的源极，T15的漏极还连接T4的基极，T4的漏极连接T5的源极，T4的源极连接C1的一端和T6的漏极，C1的另一端连接T15的漏极，T6的源极连接电容C2的一端和T16的漏极以及T18的源极，C2的另一端连接OUT，T18的栅极连接T13的栅极和T2的漏极以及T5的栅极，T9的源极连接T7的漏极，T7的源极连接C3的另一端，T7的源极还连接Vin、T8的源极以及C4的一端，T7的栅极连接T8的栅极，T8的漏极连接T10的源极，C4的另一端连接T10的漏极以及T17的源极，T17的栅极连接CLK，T17的漏极接地，T12的栅极连接T17的源极，T11的栅极连接T1的漏极，T12的漏极连接T14的源极和T16的源极，T14的栅极和漏极连接T10的栅极，T9的栅极连接T13的栅极，T14的栅极连接T18的漏极，T15的栅极连接T16的栅极，T7的栅极连接T15的栅极。
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