CN106793384A - 室内智能感应照明系统及其照明控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了室内智能感应照明系统及其照明控制方法，属于智能照明技术领域，解决现有室内照明系统在亮度和色温调节上的缺陷，本发明的室内智能感应照明系统，包括：照明单元，用于发射不同色温和不同光照强度；环境信息采集单元，其包括，感光模块，用于采集室内环境亮度和光照亮度的，以及温湿度检测模块，用于检测室内环境温度和环境湿度；人体感应单元，用于感应人体进入室内环境后产生人体信号；调光面板，内置有微控制单元，所述微控制单元用于对环境信息采集单元所采集的信息进行存储和分析而产生照明参数信息，以在接收到所述人体感应单元反馈的人体信号后，根据所述照明参数信息调节所述照明单元的亮度和色温。
Description
【技术领域】
本发明属于智能照明技术领域，尤其涉及室内智能感应照明系统及其照明控制方法。
【背景技术】
对于控制室内环境来说，照明已知成为了重要因素，光促进感知，可以创立愉快的气氛以及为我们的生物钟提供有力刺激，由此支撑有益健康的活动-睡眠循环。最早的照明系统只有简单的开关，这样的系统结构简单，但是在实际应用过程中还是有很多的不便：由于季节变化、气候影响等因素，每一个白昼和黑夜的时间长短不一，这样在夏天时光线尚充足时，照明系统已经打开，造成能源浪费；而在冬天，天色很暗时照明系统还不能工作。对此，该领域的技术人员也设计了相应的感光性照明系统，可以根据外界光线的亮度来进行判断照明系统的开关，即便如此，照明系统还是存在可以优化的空间。
随着生活水平的提高，人们对于照明系统的功能需求也日益多样化，照明系统除了满足日常照明之外，还要具有一定的舒适性。灯具可在不同的色温下发出不同的光线：当色温小于3000K时，发出暖色光；当色温为4000K～5000K时，发出柔和的白色光；当色温大于6000K时，发出冷色调的画色光，人们有的喜欢暖色调的照明灯，有的则偏好冷色调的照明灯，而且随着季节或环境的改变，人们的这种需求也会发生改变。目前市场上大多数照明灯具其色温是固定的，不能通过用于安装在墙面上的调光器实现色温的任意调节，因而造成使用上的局限性；而且从用户的操作体验考虑，常规的利用调光器调节照明亮度亦需要用户手动操作(旋钮式、遥控式、触摸式等)，缺乏节能化和人性化设计。
目前，智能化照明正在从纯粹的智能功能的发展转向更注重人的行为的智能照明，开发以人为本的高效、舒适、健康的智能化照明，给人们带来舒适，健康的照明环境，具有很好的现实意义。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种室内智能感应照明系统，基于室内环境亮度的检测及以及温湿度检测，来改善室内照明环境，并提升照明系统的节能化和人性化。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
室内智能感应照明系统，包括：
照明单元，用于发射不同色温和不同光照强度；
环境信息采集单元，其包括，感光模块，用于采集室内环境亮度和光照亮度，以及温湿度检测模块，用于检测室内环境温度和环境湿度；
人体感应单元，用于感应人体进入室内环境后产生人体信号；
调光面板，内置有微控制单元，所述微控制单元用于对环境信息采集单元所采集的信息进行存储和分析而产生照明参数信息，以在接收到所述人体感应单元反馈的人体信号后，根据所述照明参数信息调节所述照明单元的亮度和色温。
在上述的室内智能感应照明系统中，所述微控制单元被配置为：对预定周期内的环境亮度参数和光照亮度参数进行存储，并将环境亮度参数和光照亮度参数二者的比值作为所述照明参数信息，以在接收到所述人体感应单元反馈的人体信号后，根据存储的照明参数信息自适应调节所述照明单元的亮度。
在上述的室内智能感应照明系统中，所述微控制单元针对色温调节具有自动调节模式和人工调节模式，且用户未在所述人体感应单元感应范围内时，所述照明系统切换至自动调节模式。
在上述的室内智能感应照明系统中，自动调节模式下，所述温湿度检测模块实时采集室内环境温度和环境湿度，并以温度参数和湿度参数反馈于所述微控制单元，用于与所述微控制单元预存的温湿度色温对准表进行对比识别，以将所述照明单元的色温调节至符合温湿度色温对准表的参数值。
在上述的室内智能感应照明系统中，人工调节模式下，用户通过调光面板自定义环境温度和环境湿度，所述微控制单元将用户自定义信息与预存的温湿度色温对准表进行对比识别，以将所述照明单元的色温调节至符合温湿度色温对准表。
在上述的室内智能感应照明系统中，所述感光模块为摄像头组件，所述摄像头与微控制单元之间通过ZigBee连接、WiFi连接、蓝牙连接、红外连接、基带连接中的一种进行信号传输。
本发明还提出了室内智能感应照明系统的照明控制方法，包括：
通过感光模块采集预定周期内的室内环境亮度和光照亮度；
通过微控制单元对预定周期内采集的环境亮度和光照亮度进行存储和分析，获得照明参数信息；
在人体进入室内环境后通过人体感应单元产生人体信号，以触发微控制单元根据照明参数信息调节照明单元的亮度和色温。
在上述的室内智能感应照明系统的照明控制方法中，微控制单元对预定周期内的环境亮度参数和光照亮度参数进行存储，并将环境亮度参数和光照亮度参数二者的比值作为照明参数信息，以在接收到人体感应单元反馈的人体信号后，根据存储的照明参数信息自适应调节照明单元的亮度。
在上述的室内智能感应照明系统的照明控制方法中，温湿度检测模块实时采集室内环境温度和环境湿度，并以温度参数和湿度参数反馈于微控制单元，用于与微控制单元预存的温湿度色温对准表进行对比识别，以将照明单元的色温调节至符合温湿度色温对照表的参数值。
在上述的室内智能感应照明系统的照明控制方法中，其特征在于，用户通过调光面板自定义环境温度参数和湿度参数，微控制单元将用户自定义信息与预存的温湿度色温对照表进行对比识别，以将照明单元的色温调节至符合温湿度色温对照表。
本发明的有益效果：
本发明的室内智能感应照明系统包括室内智能感应照明系统包括照明单元，用于发射不同色温和不同光照强度；环境信息采集单元，其包括，感光模块，用于采集室内环境亮度和光照亮度，以及温湿度检测模块，用于检测室内环境温度和环境湿度；人体感应单元，用于感应人体进入室内环境后产生人体信号；调光面板，内置有微控制单元，所述微控制单元用于对环境信息采集单元所采集的信息进行存储和分析而产生照明参数信息，以在接收到所述人体感应单元反馈的人体信号后，根据所述照明参数信息调节所述照明单元的亮度和色温。本发明的方案基于对室内环境亮度的检测以及室内温度和湿度的检测，使照明单元的亮度根据室内环境亮度做出适应性调整，使得照明单元的亮度色温根据室内环境温湿度做出适应性调整，以达到用户所期望的理想照明环境，而这样的一些亮度和色温调整可由人体感应所触发，兼顾了照明的节能性和人性化设计。
本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
【附图说明】
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明优选实施例中调光面板的结构示意图；
图2为本发明优选实施例中照明系统的原理框图；
图3为本发明优选实施例中照明系统的应用场景示意图一；
图4为本发明优选实施例中照明系统的应用场景示意图二。
【具体实施方式】
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。在以下实施例的描述中，出现诸如术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”等指示方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
参照图1、2，本发明优选实施例提出的室内智能感应照明系统，包括：
照明单元11，用于发射不同色温和不同光照强度；
环境信息采集单元3，其包括用于采集室内环境亮度和光照亮度的感光模块和用于检测室内环境温度和环境湿度的温湿度检测模块；
人体感应单元4，用于感应人体信号；
调光面板7，内置有微控制单元2，所述微控制单元2用于对环境信息采集单元3所采集的信息进行存储和分析，以在接收到所述人体感应单元4反馈的人体信号后，调节所述照明单元11的亮度和色温。
其中，照明单元11泛指各种可以调节亮度和色温的照明灯具，常见的为各类LED灯。
感光模块可以利用室内的摄像头组件9，通常具有视频摄像/传播和静态图像捕捉等基本功能，它是借由镜头采集图像后，由摄像头内的感光组件电路及控制组件对图像进行处理并转换成电脑所能识别的数字信号，然后借由并行端口或USB连接输入到电脑后由软件再进行图像还原。应用于本实施例中，摄像头镜头可以安装在室内墙壁的任意位置，摄像头组件9与调光面板7中的微控制单元2之间通过ZigBee连接、WiFi连接、蓝牙连接、红外连接、基带连接中的一种进行信号传输。
温湿度检测模块包括湿度传感器和温度传感器，湿度传感器主要是常见的湿度计，例如湿敏电阻，湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。其他的湿度传感器亦如湿敏电容等。
温度传感器是利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号，例如热敏电阻，其在不同的温度下表现出不同的电阻值，通过检测其阻值变化，就可以测量出温度。
人体感应单元4优选为红外感应器，当人体进入红外感应器感应范围内，人体发射的10um左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集在红外感应源上，红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就失去电荷平衡，向外释放电荷，从而产生信号指令。
调光面板7包括基座6、卡装在基座6上的面板支架5和覆盖面板支架5的面盖1，基座6可以嵌装在室内墙体任意位置，并可搭载主控电路板等组件，为安装在调光面板7上各种单元模块供电。安装在调光面板7内的微控制单元2通常为单片机，根据系统所要实现的功能不同而选择相应位数的单片机，例如4位单片机大部份应用在计算器、呼叫器、无线电话、LCD驱动控制器、LCD游戏机、儿童玩具、温湿度计、遥控器等；8位单片机强调简单效能、低成本应用，大部份应用在电表、马达控制器、呼叫器、传真机、CRT显示器、键盘等；16位单片机位则以16位运算、16/24位寻址能力及频率在24～100MHz为主流规格，大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等；32单片机位是市场主流，工作频率大多在100～350MHz之间，执行效能更佳，应用类型也相当多元，多用于网络操作、多媒体处理等复杂处理的场合。例如本实施例选用摄像头组件9作为感光模块，光信号是转换成图像信号的，可以选择16位单片机、32单片机用于对图像信号进行处理。
参照图1，上述的感光模块、温湿度检测模块、人体感应单元4以及微控制单元2分别安装在面板支架5上，作为集成多种功能的调光面板7，可以简化布局、方便安装和布线，其他的一些实施例中，感光模块、温湿度检测模块、人体感应单元亦可独立安装在室内其他位置，与调光面板的微控制单元进行无线或者有线通讯。
通过实际的应用来阐述本发明的特点：
参照图3，微控制单元被配置为：对预定周期内的环境亮度参数和光照亮度参数进行存储，并将环境亮度参数和光照亮度参数二者的比值作为所述照明参数信息，以在接收到所述人体感应单元反馈的人体信号后，根据存储的照明参数信息自适应调节所述照明单元的亮度。具体的一个实例中：在一室内环境中，摄像头组件9作为感光模块采集的环境亮度12和光照亮度10预存在微控制单元2中，并以二者的比值作为照明参数信息，微控制单元2接收人体信号后，根据所述照明参数信息调节所述照明单元11的亮度；当用户打开照明单元11的调光面板7后，摄像头组件9在设定的时间段内停止其他动作，仅用于的环境亮度和灯光亮度图像捕捉，将图像信息转化为数字信息，通过传输方式传输到微控制单元2进行分析与存储，存储的方式可以是：照明参数信息f＝环境亮度c/光照亮度d，以在微控制单元2接收人体信号后，根据该照明参数信息f来自适应调节照明单元11的亮度，具体表现在场景二中。
参照图4，当人体13进入该室内环境中，且处于人体感应单元4的感应范围14内时，人体感应单元4感应到的人体信号通过基带传输给微控制单元2，微控制单元2接收到人体信号后对当前室内环境的环境亮度12和光照亮度10进行采集分析，将计算结果与照明参数信息f进行比较，如果满足照明参数信息f，则维持当前光照亮度10，如果不满足照明参数信息f，则通过照明单元11对当前光照亮度10进行自动调节，直至满足照明参数信息f，微控制单元2通过传输方式15来控制照明单元11，传输方式15可以基带连接、蓝牙连接等。
本实施例的微控制单元针对色温调节具有自动调节模式和人工调节模式，且用户未在所述人体感应单元感应范围内时，照明系统切换至自动调节模式。对自动调节模式而言，自动调节模式下，所述温湿度检测模块实时采集室内环境温度和环境湿度，并以温度参数和湿度参数反馈于所述微控制单元，用于与所述微控制单元预存的温湿度色温对准表进行对比识别，以将所述照明单元的色温调节至符合温湿度色温对准表的参数值。具体的一个实例中：如图4所示的场景中，进行亮度自适应调节的同时，湿度传感器和温度传感器实时采集室内环境湿度和环境温度，并以温度参数h和湿度参数q反馈于微控制单元2，温度参数h和湿度参数q与所述微控制单元2预存的温湿度色温对准表进行对比识别，将当前照明单元11的色温调节至符合温湿度色温对准表。一般来说：在不同的时间段，由于环境温湿度的变化，色温参数y是不断改变的，可以将温湿度色温对照表分成三个区段，色温参数y>5000k，k3300<色温参数y<5000k，色温参数y<3300k，对应这三个区段的色温表现出来的气氛效果分别为冷气氛、爽快气氛和稳重气氛，根据当前室内环境中的温湿度来调整至最优的气氛效果。
以上照明系统针对色温调节是在自动调节模式下进行的，本实施例的照明系统还具备人工调节模式，人工调节模式下，用户通过调光面板自定义环境温度和环境湿度，微控制单元将用户自定义信息与预存的温湿度色温对准表进行对比识别，以将所述照明单元的色温调节至符合温湿度色温对准表。这样的调整方式可以满足用户自身对照明色温自主调节的需求，以达到所期望的照明效果。
当用户未在人体感应单元4感应范围内时，如人体离开该室内环境，照明系统切换至自动调节模式，微控制单元2将用户自定义设定色温数据调整至满足温湿度色温对准表要求的色温，进而控制照明单元11调整色温，起到节能作用。
可以理解：本发明的感光模块亦可采用光敏电阻组件，其工作原理是基于内光电效应，在光敏电阻两端加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。
感光模块亦可采用光电二极管组件，其工作原理是将光根据使用方程式，转换成电流或者电压信号。
感光模块亦可采用光电池组件，光电池内半导体的P-N结在光的作用下产生新的电子-空穴对，电子和空穴在P-N结电场的作用下移动到结的两边形成附加电势差，转换成电压信号。
湿度检测亦可通过干湿球来实现，湿球用纱布包裹并浸在水槽里，籍由毛细作用使纱布保持潮湿，干球暴露于空气中，湿球上裹了湿纱布，其比热容比干球大，温度变化小，干球测出的是准确温度，其温度差与环境中的相对湿度有关系，通过的一定的计算关系式可以得到湿度指数，并转换成可输出信号。
根据上述室内智能感应照明系统，本实施例室内智能感应照明系统的照明控制方法，包括：
通过感光模块采集预定周期内的室内环境亮度和光照亮度；
通过微控制单元对预定周期内采集的环境亮度和光照亮度进行存储和分析，获得照明参数信息；
在人体进入室内环境后通过人体感应单元产生人体信号，以触发微控制单元根据照明参数信息调节照明单元的亮度和色温。
微控制单元对预定周期内的环境亮度参数和光照亮度参数进行存储，并将环境亮度参数和光照亮度参数二者的比值作为照明参数信息，以在接收到人体感应单元反馈的人体信号后，根据存储的照明参数信息自适应调节照明单元的亮度，与此同时，温湿度检测模块实时采集室内环境温度和环境湿度，并以温度参数和湿度参数反馈于微控制单元，用于与微控制单元预存的温湿度色温对准表进行对比识别，以将照明单元的色温调节至符合温湿度色温对照表的参数值。
本发明实施例的方案基于对室内环境亮度的检测以及室内温度和湿度的检测，使照明单元的亮度根据室内环境亮度做出适应性调整，使得照明单元的亮度色温根据室内环境温湿度做出适应性调整，以达到用户所期望的理想照明环境，而这样的一些亮度和色温调整可由人体感应所触发，兼顾了照明的节能性和人性化设计，适用于对家庭、办公室等场所的照明控制。
用户还可以通过调光面板自定义环境温度参数和湿度参数，微控制单元将用户自定义信息与预存的温湿度色温对照表进行对比识别，以将照明单元的色温调节至符合温湿度色温对照表。可以满足用户自身对照明色温自主调节的需求，以达到所期望的照明效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (10)
1.室内智能感应照明系统，其特征在于，包括：
照明单元，用于发射不同色温和不同光照强度；
环境信息采集单元，其包括，感光模块，用于采集室内环境亮度和光照亮度，以及温湿度检测模块，用于检测室内环境温度和环境湿度；
人体感应单元，用于感应人体进入室内环境后产生人体信号；
调光面板，内置有微控制单元，所述微控制单元用于对环境信息采集单元所采集的信息进行存储和分析而产生照明参数信息，以在接收到所述人体感应单元反馈的人体信号后，根据所述照明参数信息调节所述照明单元的亮度和色温。
2.如权利要求1所述的室内智能感应照明系统，其特征在于，所述微控制单元被配置为：对预定周期内的环境亮度参数和光照亮度参数进行存储，并将环境亮度参数和光照亮度参数二者的比值作为所述照明参数信息，以在接收到所述人体感应单元反馈的人体信号后，根据存储的照明参数信息自适应调节所述照明单元的亮度。
3.如权利要求1所述的室内智能感应照明系统，其特征在于，所述微控制单元针对色温调节具有自动调节模式和人工调节模式，且用户未在所述人体感应单元感应范围内时，所述照明系统切换至自动调节模式。
4.如权利要求3所述的室内智能感应照明系统，其特征在于，自动调节模式下，所述温湿度检测模块实时采集室内环境温度和环境湿度，并以温度参数和湿度参数反馈于所述微控制单元，用于与所述微控制单元预存的温湿度色温对准表进行对比识别，以将所述照明单元的色温调节至符合温湿度色温对准表的参数值。
5.如权利要求3所述的室内智能感应照明系统，其特征在于，人工调节模式下，用户通过调光面板自定义环境温度和环境湿度，所述微控制单元将用户自定义信息与预存的温湿度色温对准表进行对比识别，以将所述照明单元的色温调节至符合温湿度色温对准表。
6.如权利要求1所述的室内智能感应照明系统，其特征在于，所述感光模块为摄像头组件，所述摄像头与微控制单元之间通过ZigBee连接、WiFi连接、蓝牙连接、红外连接、基带连接中的一种进行信号传输。
7.室内智能感应照明系统的照明控制方法，其特征在于，包括：
通过感光模块采集预定周期内的室内环境亮度和光照亮度；
通过微控制单元对预定周期内采集的环境亮度和光照亮度进行存储和分析，获得照明参数信息；
在人体进入室内环境后通过人体感应单元产生人体信号，以触发微控制单元根据照明参数信息调节照明单元的亮度和色温。
8.如权利要求7所述的室内智能感应照明系统的照明控制方法，其特征在于，微控制单元对预定周期内的环境亮度参数和光照亮度参数进行存储，并将环境亮度参数和光照亮度参数二者的比值作为照明参数信息，以在接收到人体感应单元反馈的人体信号后，根据存储的照明参数信息自适应调节照明单元的亮度。
9.如权利要求7所述的室内智能感应照明系统的照明控制方法，其特征在于，温湿度检测模块实时采集室内环境温度和环境湿度，并以温度参数和湿度参数反馈于微控制单元，用于与微控制单元预存的温湿度色温对准表进行对比识别，以将照明单元的色温调节至符合温湿度色温对照表的参数值。
10.如权利要求7所述的室内智能感应照明系统的照明控制方法，其特征在于，用户通过调光面板自定义环境温度参数和湿度参数，微控制单元将用户自定义信息与预存的温湿度色温对照表进行对比识别，以将照明单元的色温调节至符合温湿度色温对照表。
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