CN105517276B - 一种基于多传感器数据融合的室内led智能照明系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多传感器数据融合的室内LED智能照明系统，属于室内照明技术领域。该系统包括低功耗电源、多传感器模块、数据处理融合模块、智能控制模块、LED驱动模块、LED灯具和无线通信模块。多传感器模块采集室内的照度、人员流动和灯具温度等环境数据，送入数据处理融合模块预处理后进行特征提取和识别，对被测目标进行独立决策，随后将各独立的决策采用D‑S证据理论进行信息融合并形成照明决策。智能控制模块依据照明决策生成相应的PWM信号驱动LED驱动模块控制LED灯具的自适应变化。该系统可针对不同的室内照明需求产生相应的照明控制策略，既提高了照明的效果和舒适度，也节约了电能，延长了灯具寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种室内LED智能照明系统，尤其是基于多种类型传感器数据采集融合，对室内照明环境和LED灯具工作状态进行实时监测并自适应控制，属于室内照明技术领域。
背景技术
室内照明影响人们的日常生活，良好的室内照明环境，可以创造美好的灯光照明效果。目前，大约有20%的电力用于照明，LED作为一种新的照明光源，以其节能、环保和寿命长的优点，逐步取代其它类型的灯具而成为一种主要的照明光源。LED灯具可方便的进行数字调光，利用这一优点，通过电子技术和计算机技术可以实现室内LED照明系统的智能控制。智能的室内照明系统，不但可以满足人们视觉上明亮的要求，形成舒适的照明体验，还能够提升灯具的寿命，减少能源的浪费。
实际使用中，已经有一些LED调光控制系统出现，比如定时控制LED灯具的全部或部分亮灭，根据照度控制LED灯具的开关，或用红外传感器探测是否有人，这些控制方法的效果相对粗放，仍然存在运营效率低、能源消耗高、投资成本高等问题。利用多个数多类型传感器对目标照明区域的多重信息进行采集融合，获得目标区域照明需求及灯具状态的综合评估。采集环境照度、人、物等场景变化状况及灯具自身的变化状态，通过多传感器信息融合理论融合灯具节点相关的传感器数据，并将融合后的控制信息送至控制处理器，处理器通过智能控制平台产生调节信号，进而调节灯具的光度，实现按需照明。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足之处，提供基于多传感器数据融合的，可以智能调节照明方式的室内LED照明控制系统。
解决上述问题的技术方案是：一种基于多传感器数据融合的室内LED智能照明系统，包括低功耗电源、多传感器模块、数据处理融合模块、智能控制模块、LED驱动模块、LED灯具和无线通信模块，所述多传感器模块采集室内环境数据，所述数据处理融合模块将多传感器数据处理融合后将结果送入智能控制模块，所述LED驱动模块驱动LED灯具。
进一步的，所述的多传感器模块包括照度传感器、红外传感器、温度传感器，所述的照度传感器用以检测室内各处的照度大小，所述的红外传感器判断室内人员流动情况，所述的温度传感器采集灯具的温度大小。
进一步的，所述的照度传感器和红外传感器依据室内面积大小布置一个或多个，温度传感器每个LED灯具嵌入一个。
进一步的，所述的多传感器模块的输出信号送入数据处理融合模块，经过放大、滤波、A/D转换等预处理后，从各传感器所采集的原始数据中提取特征信息，进行身份识别并相互关联，对被测目标进行独立决策，随后将各独立的决策采用D-S证据理论进行信息融合，最终所获得的决策结果具有整体上的一致性，最后根据照明需求和多数据融合结果形成照明决策。
进一步的，所述智能控制模块依据数据融合的照明决策生成控制信号，驱动LED驱动模块产生相应的PWM信号控制LED灯具的自适应变化。
进一步的，所述的无线通信模块为整个照明系统提供网络连接，可实时对照明系统工作情况进行查询，亦可根据特定要求对照明系统进行人工干预。
进一步的，所述的智能控制模块包含嵌入式微处理控制器，输出LED灯具的PWM调制信号，该PWM调制信号既可直接由数据处理融合模块生成的控制策略产生，亦可通过无线通信模块远程接收人工控制信号。
进一步的，所述低功耗电源为多传感器模块、智能控制模块和无线通信模块供电。
本发明具有以下有益效果：
1、多数室内照度和人员变化是非线性和时变的，且具有较大的随机性，难以建立精确的数学模型，采用多传感器数据融合可实现满意的控制效果。
2、采用LED照明，能够根据照度、人员流动对光源进行动态连续调光，实现室内不同位置不同时段的不同照明要求，节约电力，减少照明系统的运营成本，具有较高的稳定性和适用性。
3、对LED灯具进行智能调光，不用一直满负荷工作，延长了灯具寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的基于多传感器数据融合的室内LED智能照明系统的结构示意图。
图2为数据处理融合模块原理示意图。
图中：1．低功耗电源，2．多传感器模块，3．数据处理融合模块，4．智能控制模块，5．LED驱动模块，6．LED灯具，7．无线通信模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行说明。
如图1所示，本发明的基于多传感器数据融合的室内LED智能照明系统，包括低功耗电源1，多传感器模块2，数据处理融合模块3，智能控制模块4，LED驱动模块5，LED灯具6，无线通信模块7。该智能照明系统既可利用多个传感器实时检测环境数据进行自适应的照明控制，亦可通过无线通信模块进行人工控制和照明系统的监测。
多传感器模块2依据室内面积大小，布置一个或多个照度传感器和红外传感器，分别探测室内照度和人员流动情况，温度传感器则每个LED灯具嵌入一个，探测灯具温度。
各传感器采集的数据送入数据处理融合模块3，先进行放大、滤波、A/D转换等预处理后进行数据融合。从各传感器所采集的原始数据中提取特征信息，进行身份识别并相互关联，对被测目标进行独立决策，随后将各独立的决策采用D-S证据理论进行信息融合，最终所获得的决策结果具有整体上的一致性，最后根据照明需求和多数据融合结果形成照明决策。
通过数据融合分析，数据处理融合模块3形成多种照明控制策略的实现与综合应用，包括：(1)时间表控制策略，针对活动内容和使用时间变化不大的场所，采用定时控制方式；针对活动时间和内容经常变化的场所，利用红外传感器，获取照明区域状态信息，形成不可预知的时间表控制策略。(2)亮度平衡控制策略，利用明暗适应对象，即平衡相邻的不同区域的亮度水平的差异，减少眩光和阴影效果，减小眼睛对光的适应范围。(3)维持光通量控制策略，对于新装照明系统普遍存在的初期过度照明，后期照明不足问题，采用维持光通量控制策略，借助照度传感器和调光控制技术，实现照明系统全寿命周期的光通量稳定输出。(4)区域照明平衡策略，针对照明中环境光照度区域差异大的问题，结合自然光照明，采用梯度控制的方式，根据网络化多传感器数据，实现照明范围内的区域平衡。(5)场景分组策略，为满足室内照明中不同区域对灯具类型、照度高低、色温变化、照明方式等不同照明功能需求，依据场景需要，结合多传感器反馈，将灯具按功能、区域将每一个LED灯进行单独分组控制。(6)灯具温度控制策略，当LED灯具温度过高时，降低驱动电流以防灯具衰减过快。通过上述照明控制策略，智能控制模块4生成相应的PWM信号驱动LED驱动模块5控制LED灯具7的自适应变化。
所述智能控制模块4包含一个嵌入式微处理控制器，输出LED灯具的PWM调制信号，该PWM调制信号既可直接由数据处理融合模块生成的控制策略产生，亦可通过无线通信模块远程接收人工控制信号。该室内LED智能照明系统可通过无线通信模块7进行工作状态的实时监测，亦可根据特定要求对照明系统进行人工干预。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于多传感器数据融合的室内LED智能照明系统，包括低功耗电源（1）、多传感器模块（2）、数据处理融合模块（3）、智能控制模块（4）、LED驱动模块（5）、LED灯具（6）和无线通信模块（7），其特征在于：所述多传感器模块（2）采集室内环境数据，所述数据处理融合模块（3）将多传感器数据处理融合后将结果送入智能控制模块（4），所述LED驱动模块（5）驱动LED灯具（6）；所述的无线通信模块（7）为整个照明系统提供网络连接，可实时对照明系统工作情况进行查询，亦可根据特定要求对照明系统进行人工干预；
所述的多传感器模块（2）的输出信号送入数据处理融合模块（3），经过放大、滤波、A/D转换预处理后，从各传感器所采集的原始数据中提取特征信息，进行身份识别并相互关联，对被测目标进行独立决策，随后将各独立的决策采用D-S证据理论进行信息融合，最终所获得的决策结果具有整体上的一致性，最后根据照明需求和多数据融合结果形成照明决策。
2.根据权利要求1所述的基于多传感器数据融合的室内LED智能照明系统，其特征在于：所述的多传感器模块（2）包括照度传感器、红外传感器、温度传感器，所述的照度传感器用以检测室内各处的照度大小，所述的红外传感器判断室内人员流动情况，所述的温度传感器采集灯具的温度大小。
3.根据权利要求2所述的基于多传感器数据融合的室内LED智能照明系统，其特征在于：所述的照度传感器和红外传感器依据室内面积大小布置一个或多个，温度传感器每个LED灯具嵌入一个。
4.根据权利要求1所述的基于多传感器数据融合的室内LED智能照明系统，其特征在于：所述智能控制模块（4）依据数据融合的照明决策生成控制信号，驱动LED驱动模块（5）产生相应的PWM信号控制LED灯具（6）的自适应变化。
5.根据权利要求1所述的基于多传感器数据融合的室内LED智能照明系统，其特征在于：所述的智能控制模块（4）包含嵌入式微处理控制器，输出LED灯具的PWM调制信号，该PWM调制信号既可直接由数据处理融合模块（3）生成的控制策略产生，亦可通过无线通信模块（7）远程接收人工控制信号。
6.根据权利要求1所述的基于多传感器数据融合的室内LED智能照明系统，其特征在于：所述低功耗电源（1）为多传感器模块（2）、智能控制模块（3）和无线通信模块（7）供电。
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Denomination of invention: An indoor LED intelligent lighting system based on multi-sensor data fusion Effective date of registration: 20231111 Granted publication date: 20180724 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Dongyang sub branch Pledgor: HENGDIAN GROUP TOSPO LIGHTING Co.,Ltd. Registration number: Y2023330002597 |