CN105517289B - 灯光智能控制系统 - Google Patents

Abstract

为了提高智能家居系统的灯光照明效果，精准地控制智能家居系统中的照明角度、亮度和时间，本发明提供了一种灯光智能控制系统，包括灯光控制单元、温度调整单元、环境光感应装置和多个照明组件。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。

Description

灯光智能控制系统

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，更具体地，涉及一种灯光智能控制系统。

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。

现有技术尚未公开智能家居系统中灯光角度的调整方案。而角度的调整能够增强人与智能家居环境的互动，从而提高人-机器交互体验，甚至是人工模拟自然环境的必要基础课题之一。

发明内容

为了弥补现有技术的上述不足之处，提高智能家居系统的灯光照明效果，精准地控制智能家居系统中的照明角度、亮度和时间，本发明提供了一种灯光智能控制系统，包括灯光控制单元、温度调整单元、环境光感应装置和多个照明组件，其特征在于，所述照明组件包括多个温度检测单元、多个红外测距单元、多个灯光照明单元，其中所述温度检测单元和红外测距单元被设置于所述灯光照明单元的附近或之上，且所述红外测距单元与温度检测单元和红外测距单元相互电气地连接。

进一步地，所述环境光感应装置包括：多个环境光感应单元以及计时单元，其中：

所述环境光感应单元，用于感应环境光的照度和角度变化信息；

所述计时单元，用于获得当前时间，

且其中：

所述温度检测单元，用于检测室内环境温度；

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；

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；

所述红外测距单元，用于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；

所述灯光控制单元，用于根据所述红外测距单元检测到的信息和所述环境光感应单元感应到的信息对灯光照明单元进行角度调整和照度调整。

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，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。

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。

进一步地，所述环境光感应电路中晶体管T1-T18和电容C1-C4的连接关系为：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智能控制系统的组成框图。

图2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，本发明的灯光智能控制系统包括灯光控制单元、温度调整单元、环境光感应装置和多个照明组件，所述照明组件包括多个温度检测单元、多个红外测距单元、多个灯光照明单元，其中所述温度检测单元和红外测距单元被设置于所述灯光照明单元的附近或之上，且所述红外测距单元与温度检测单元和红外测距单元相互电气地连接，其中：

所述温度检测单元，用于检测室内环境温度；

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；

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；

所述红外测距单元，用于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；

所述灯光控制单元，用于根据所述红外测距单元检测到的信息和所述环境光感应单元感应到的信息对灯光照明单元进行角度调整和照度调整。

所述环境光感应装置包括多个环境光感应单元以及计时单元，其中：

所述环境光感应单元，用于感应环境光的照度和角度变化信息；

所述计时单元，用于获得当前时间。

具体地讲，

所述环境光感应单元用于感应环境光的照度和角度变化信息。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控制其开和/或关。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1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开和/或关控制。在此过程中，灯光照明单元还根据此时环境光感应单元感应到的照明角度和照度信息，调整照明方向以及照明亮度。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电压(或亮度)随着所述距离逐渐变化，灯光照明单元的照度值根据此时环境光感应单元感应到的照度信息进行调整，而灯光照明单元的照明角度则根据此时环境光感应单元感应到的照明角度进行调节。因此，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直至关闭，同时房间B内的灯光照明单元将逐渐提高其照度，且照度和角度均与当前环境光(或称自然光，本发明中通常为日光)相同，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2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-T18和电容C1-C4的连接关系为：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。

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 (4)

1.一种灯光智能控制系统，包括灯光控制单元、温度调整单元、环境光感应装置和多个照明组件，其特征在于，所述照明组件包括多个温度检测单元、多个红外测距单元、多个灯光照明单元，其中所述温度检测单元和红外测距单元被设置于所述灯光照明单元的附近或之上，且所述红外测距单元与温度检测单元相互电气地连接；

所述环境光感应装置包括：多个环境光感应单元以及计时单元，其中：

所述环境光感应单元，用于感应环境光的照度和角度变化信息；

所述计时单元，用于获得当前时间，

且其中：

所述温度检测单元，用于检测室内环境温度；

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；

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；

所述红外测距单元，用于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；

所述灯光控制单元，用于根据检测到的环境光的照度信息和距离信息对灯光照明单元进行照度调整，以及根据环境光的角度信息对所述灯光照明单元进行照明角度调整；

所述环境光感应单元被设置于室内的各窗口；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；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；所述环境光感应电路包括晶体管T1-T18以及光传感器C1和电容C2-C4；所述环境光感应电路中晶体管T1-T18以及光传感器C1和电容C2-C4的连接关系为：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；其中CTRL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。

2.根据权利要求1所述的灯光智能控制系统，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。

3.根据权利要求1所述的灯光智能控制系统，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。

4.根据权利要求1所述的灯光智能控制系统，其特征在于，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。