CN106982505A - 灯光的智能开环调试系统及其调试方法 - Google Patents

灯光的智能开环调试系统及其调试方法 Download PDF

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    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Abstract

本发明公开了一种灯光的智能开环调试系统，包括：预设模块，用于为某一区域预先设定一个期望照度值；照度采集模块，用于每隔一个固定时间段，采集一次当前环境照度值；照度拟合模块，基于采集到的环境照度值，拟合出照度曲线；亮度采集模块，在确保某一区域达到期望照度值时，每隔一个固定时间段，采集一次当前区域灯光亮度值；亮度拟合模块，基于采集到的当前区域灯光的亮度值，拟合出灯光亮度曲线；生成模块，基于照度曲线和灯光亮度曲线，生成当前区域的照度亮度关联表；控制模块，基于照度亮度关联表以及当前环境照度值，自动控制灯光的亮度。采用本发明的灯光的智能开环调试系统，可以通过自动检测环境情况，实现灯光亮度的自动调节。

Description

灯光的智能开环调试系统及其调试方法
技术领域
本发明涉及智能照明系统的安装调试领域，更具体地，涉及一种灯光的智能开环调试系统及其调试方法。
背景技术
智能灯光系统是对灯光进行智能控制与管理的系统，跟传统照明相比，它可实现灯光定时控制、场景设置、一对一遥控及分区灯光全开全关等管理，并可用遥控、定时、集中、远程等多种控制方式，甚至用电脑来对灯光进行高级智能控制，从而达到智能照明的节能、环保、舒适、方便的功能。
当前已有的智能灯光控制系统中，有通过终端(PC，手机等)实现灯光远程开关，调节的形式；也有通过感应元件来实现灯光的开关的形式。
上述智能灯光的控制方式，不论是通过终端控制还是通过感应来控制，都是一种人为方式的控制，无法实现灯光基于外部环境因素能够自动调节亮度，这就在某些场合中造成了浪费。比如，在阳光本来很充足的办公环境，不开灯就完全可以满足办公需求，但是人们习惯性的开灯就造成了不必要的浪费；另外，在每一天不同的时段，阳光的强度也是不同的，现有的办公环境中，光源的亮度均不能随着外部阳光的强度来自动调整。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种灯光的智能开环调试系统及其调试方法，在灯光的使用之前，对其进行相应的调试设置，在灯光的使用过程中，可以实现对灯光的自动控制，以解决现有技术中存在的无法实时自动控制灯光的开关以及亮度，以使室内照度始终保持恒定值的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种灯光的智能开环调试系统，包括：预设模块、照度采集模块、照度拟合模块、亮度采集模块、亮度拟合模块、生成模块、控制模块，其中：
预设模块，用于为某一区域预先设定一个期望照度值；
照度采集模块，用于在能够采集实时照度的任意地方，每隔一个固定时间段，采集一次当前环境照度值；
照度拟合模块，基于所述环境照度采集模块采集到的环境照度值，拟合出照度曲线；
亮度采集模块，在确保某一区域达到所述期望照度值时，每隔一个固定时间段，采集一次当前区域灯光亮度值；
亮度拟合模块，基于所述亮度采集模块采集到的当前区域灯光的亮度值，拟合出灯光亮度曲线；
生成模块，基于所述照度曲线和所述灯光亮度曲线，生成当前区域的照度亮度关联表；
控制模块，基于所述照度亮度关联表以及当前环境照度值，自动控制灯光的亮度。
优选地，当需要控制的区域为多个时，每个区域均采用上述的灯光的智能开环调试系统对当前区域的灯光进行自动控制。
优选地，所述系统还包括存储模块，用于存储所述照度亮度关联表。
优选地，为确保某一区域能够达到所述期望照度值，所述亮度采集模块的工作方式为：采用手持照度计循环测试方式，当所述手持照度计测试得到的照度值低于所述期望照度值时，将灯光亮度调高，当所述手持照度计测试得到的照度值高于所述期望照度值时，将灯光亮度调低，直到当所述手持照度计测试得到的照度值等于所述期望照度值时，采集该时间段当前区域灯光的亮度值。
优选地，所述控制模块包括：查询单元，用于查询当前区域的所述照度亮度关联表。
一种灯光的智能开环调试方法，包括：
为某一区域预先设定一个期望照度值；
在能够采集实时照度的任意地方，每隔一个固定时间段，采集一次当前环境照度值；
基于采集到的所述环境照度值，拟合出照度曲线；
在确保某一区域达到所述期望照度值时，每隔一个固定时间段，采集一次当前区域灯光的亮度值；
基于采集到的当前区域灯光亮度值，拟合出灯光亮度曲线；
基于所述照度曲线和所述灯光亮度曲线，生成当前区域的照度亮度关联表；
基于所述照度亮度关联表以及当前环境照度值，自动控制灯光的亮度。
优选地，当需要控制的区域为多个时，每个区域均采用上述的灯光的智能开环调试方法对当前区域的灯光进行自动控制。
优选地，为确保某一区域能够达到所述期望照度值，采用手持照度计循环测试方式，当所述手持照度计测试得到的照度值低于所述期望照度值时，将灯光亮度调高，当所述手持照度计测试得到的照度值高于所述期望照度值时，将灯光亮度调低，直到当所述手持照度计测试得到的照度值等于所述期望照度值时，采集该时间段当前区域灯光的亮度值。
优选地，在所述基于所述照度亮度关联表以及当前环境照度值，自动控制灯光的亮度之前，还包括：存储所述照度亮度关联表。
本发明的技术效果：
本发明能够用于多个区域灯具的智能控制安装调试，在灯光的使用之前，利用本发明的系统和方法对灯光进行调试设置，在灯光的使用过程中，可以实现依据环境照度自动控制灯光亮度的目的；可以用于公共场合，大办公室，教室，或者任何大面积面积的需要分区域提供照明的智能照度安装调试，达到了节约能源的目的；
本发明中，在某一个环境照度值下，为了使某一区域达到预期照度值，通过手动测试的方式循环调试，最终得到合适的灯光亮度值，这样就能获得环境照度值和灯光亮度值一一对应的照度亮度关联表，基于该表，控制模块能够实现对灯光的自动控制。
本发明可以简化照度亮度补偿计算难度，并且使灯光的补偿方案更加适应现场环境。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例一所示的灯光的智能开环调试系统的结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例二所示的室内空间结构示意图；
图3示出了根据本发明实施例二所示的室内空间切面示意图；
图4示出了根据本发明实施例二所示的控制多个区域灯光的工作面区域划分示意图；
图5示出了根据本发明实施例二所示的控制多个区域灯光的灯具开口平面区域划分示意图；
图6示出了根据本发明实施例三所示的灯光的智能开环调试方法的流程图；
图7示出了根据本发明实施例四所示的室内区域的划分图；
图8示出了根据本发明实施例四所示的手持照度计测试的点位图；
图9示出了根据本发明实施例四所示的灯光分布图；
图10示出了根据本发明实施例四所示的照度曲线；
图11示出了根据本发明实施例四所示的亮度曲线。
具体实施方式
本发明的基本思想是：在灯光使用前，依据本发明的系统和方法对灯光设备的开启亮度进行设置，使得灯管在使用时，可以根据环境的照度自动控制灯光的亮度，而不需进行人工设置；具体地，在实现灯光的分区域自动控制时，在某一个环境照度值下，为了使某一区域达到预期照度值，通过手动测试的方式循环调试，最终得到合适的灯光亮度值，这样就能获得环境照度值和灯光亮度值一一对应的照度亮度关联表，基于该表，控制模块能够实现对灯光的自动控制。
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明的实现。
在本发明实施例之前，先阐述几个定义。
照度：指的是光源照射到周围空间或地面上，单位被照射面积上的光通量。照度符号E，单位LUX(lm/m2)，其中lm是光通量的单位，1lm代表1cd的光源在一个单位立体角内的光通量。单位被照射面积上的光通量多，照度就高。照度是一种物理术语，用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。
亮度：亮度是指发光体(反光体)表面发光(反光)强弱的物理量。人眼从一个方向观察光源，在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，定义为该光源单位的亮度，即单位投影面积上的发光强度。亮度的单位是坎德拉/平方米(cd/m2)亮度是人对光的强度的感受。它是一个主观的量。与光照度不同的，由物理定义的客观的相应的量是光强。这两个量在一般的日常用语中往往被混淆。
光通量：光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量，单位流明，lm。
<亮度与照度的关联与不同>
关联点是：影响光源照度和亮度高低的物理量是相同的，即光通量。
不同点一：
影响光源亮度的光通量，是光源表面辐射出来的总光通量的多少，光源的发光能力越强，辐射射出的总光通量越多。
不同点二：
影响光源照度的光通量，是光源被辐射到被照面(如墙壁、地面、作业平台)上的光通量的多少。
不同点三：
两者位置不同，受外界影响因素也不同。同一只光源，光源表面辐射出来的光通量被辐射到被照面(如墙壁、地面、作业平台)的光通量，在数量关系上是不等的。
<物理意义>
亮度形容的是光源的发光能力；照度形容的是被照物体所受到的光通量的大小。
即，同一个光源的亮度是固定的，但是对同一个物体在不同距离产生的照度是不一样的。
<照度计算>
照度计算根据具体情况的不同，计算方法也不同，主要分为以下几种：
点光源的点照度计算；线光源的点照度计算；面光源的点照度计算；平均照度的计算；单位容量的计算；平均球面照度与平均柱面照度的计算；投光照明的计算……
举例来说：
点光源的点照度计算公式如下：
E＝I/r2
照度与点光源的光强成正比，与距离的平方成反比。
式中：E–照度；I–光强；r–距离；
平均照度计算-利用系数法的计算公式如下：
式中U-利用系数；Φf-由灯具发出的最后落到工作面上的光通量，单位：lm；Φs-每个灯具中光源额定总光通，单位：lm；
室内平均照度计算(利用系数)
Eav:工作面平均照度(lx)；N：灯具数；A：工作面积；φ：每个灯具中光源额定总光通量(lm)；K：维护系数；U：利用系数。
其他情况的照度计算公式在此就不一一列举了。
图1示出了根据本发明实施例一所示的灯光的智能开环调试系统的结构示意图。如图1所示，一种灯光的智能开环调试系统，包括：预设模块101、环境照度采集模块102、照度拟合模块103、亮度采集模块104、亮度拟合模块105、生成模块106、控制模块107，其中：预设模块101，用于为某一区域预先设定一个期望照度值；照度采集模块102，用于在能够采集实时照度的任意地方，每隔一个固定时间段，采集一次当前环境照度值；照度拟合模块103，基于环境照度采集模块102采集到的环境照度值，拟合出照度曲线；亮度采集模块104，在确保某一区域达到期望照度值时，每隔一个固定时间段，采集一次当前区域灯光亮度值；亮度拟合模块105，基于亮度采集模块104采集到的当前区域灯光的亮度值，拟合出灯光亮度曲线；生成模块106，基于照度曲线和灯光亮度曲线，生成当前区域的照度亮度关联表；控制模块107，基于照度亮度关联表以及当前环境照度值，自动控制灯光108的亮度。
图2示出了根据本发明实施例二所示的室内空间结构示意图。图3示出了根据本发明实施例二所示的室内空间侧视图。如图2和图3所示，室内的空间一般来说可以划分成三部分：顶棚空间，室空间，地板空间。从楼顶往下到灯具开口平面这一段空间我们一般称为顶棚空间；从灯具开口平面往下到工作平面这一段空间我们一般称为室空间；从工作平面往下到地板这一段空间我们一般称为地板空间。
图4示出了根据本发明实施例二所示的控制多个区域灯光的工作面区域划分示意图。如图4所示，当室内空间较大时，一般会将该空间划分为多个区域进行控制，具体划分的原则本发明将不做具体限定，分区的规则可以视实际情况而定，比如按照离窗户的远近，或者按照功能区(如休息区，会议室，走廊，办公区等)进行分区。本实施例共划分了八个工作面区域。
图5示出了根据本发明实施例二所示的控制多个区域灯光的灯具开口平面区域划分示意图。如图5所示，当室内被划分为八个工作面区域时，对应的会有八个灯光区域，每个灯光区域安装有1组灯光，当然，每个灯光区域也可以安装有多组灯光。
当需要控制的区域为多个时，每个区域均采用实施例一所述的灯光的智能开环调试系统对当前区域的灯光进行自动控制。
具体地，为确保某一区域能够达到期望照度值，亮度采集模块的工作方式为：采用手持照度计循环测试方式，当手持照度计测试得到的照度值低于期望照度值时，将灯光亮度调高，当手持照度计测试得到的照度值高于期望照度值时，将灯光亮度调低，直到当手持照度计测试得到的照度值等于期望照度值时，采集该时间段当前区域灯光的亮度值。
图6示出了根据本发明实施例三所示的灯光的智能开环调试方法的流程图。如图6所示，该方法包括：
S601，为某一区域预先设定一个期望照度值；
S602，在能够采集实时照度的任意地方，每隔一个固定时间段，采集一次当前环境照度值；
S603，基于采集到的环境照度值，拟合出照度曲线；
S604，在确保某一区域达到期望照度值时，每隔一个固定时间段，采集一次当前区域灯光的亮度值；
S605，基于采集到的当前区域灯光亮度值，拟合出灯光亮度曲线；
S606，基于照度曲线和灯光亮度曲线，生成当前区域的照度亮度关联表；
S607，基于照度亮度关联表以及当前环境照度值，自动控制灯光的亮度。
图7示出了根据本发明实施例四所示的室内区域的划分图；图8示出了根据本发明实施例四所示的手持照度计测试的点位图；图9示出了根据本发明实施例四所示的灯光分布图。如图7-图9所示，当需要控制的区域为多个时，每个区域均采用实施例三所述的灯光的智能开环调试方法对当前区域的灯光进行自动控制。
具体地，按照《建筑照明设计标准》GB 50034-2013规定，办公区，会议室的桌面的照度值设定为300LUX，走廊，楼梯间，厕所，水房地面照度值设定为150LUX，按照该标准，我们将不同区域的期望照度值进行相应的设置。
对于设置的时间段，可以根据具体情境来灵活考虑。在本实施例中，从早上8：30开始直到18：30，将时间段设定为一小时，即每隔一小时，采集一次环境照度值，最后对所有的环境照度值进行拟合，形成照度曲线，图10示出了根据本发明实施例四所示的照度曲线。
在每次采集环境照度值的同时，使用手持照度计测一次测试点的照度值，当测得到的照度值低于期望照度值时，将灯光亮度调高，当测得的照度值高于期望照度值时，将灯光亮度调低，直到当手持照度计测试得到的照度值等于期望照度值时，采集该时间段当前区域灯光亮度值。最后对所有的灯光亮度值进行拟合，形成灯光亮度曲线，图11示出了根据本发明实施例四所示的亮度曲线。
通过环境照度曲线和测试点亮度曲线，生成各自相应的照度亮度关联表，并存储在各个灯光驱动器中的单片机中，之后每个灯的亮度就由灯光驱动器通过查询照度亮度关系表来自动控制。
设置完每个灯之后，整个智能灯光系统就设置完成，之后的灯光亮度就能随着外部的环境照度来自动调整，以达到国标规定。
本发明的技术效果：
本发明能够用于多个区域灯具的智能控制安装调试，可以用于公共场合，大办公室，教室，或者任何大面积面积的需要分区域提供照明的智能照度安装调试，达到了节约能源的目的；
本发明中，在某一个环境照度值下，为了使某一区域达到预期照度值，通过手动测试的方式循环调试，最终得到合适的灯光亮度值，这样就能获得环境照度值和灯光亮度值一一对应的照度亮度关联表，基于该表，控制模块能够实现对灯光的自动控制。
本发明可以简化照度亮度补偿计算难度，并且使灯光的补偿方案更加适应现场环境。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种灯光的智能开环调试系统，其特征在于，包括：预设模块、照度采集模块、照度拟合模块、亮度采集模块、亮度拟合模块、生成模块、控制模块，其中：
所述预设模块，用于为某一区域预先设定一个期望照度值；
所述照度采集模块，用于在能够采集实时照度的任意地方，每隔一个固定时间段，采集一次当前环境照度值；
所述照度拟合模块，基于所述环境照度采集模块采集到的环境照度值，拟合出照度曲线；
所述亮度采集模块，在确保某一区域达到所述期望照度值时，每隔一个固定时间段，采集一次当前区域灯光亮度值；
所述亮度拟合模块，基于所述亮度采集模块采集到的当前区域灯光的亮度值，拟合出灯光亮度曲线；
所述生成模块，基于所述照度曲线和所述灯光亮度曲线，生成当前区域的照度亮度关联表；
所述控制模块，基于所述照度亮度关联表以及当前环境照度值，自动控制灯光的亮度。
2.根据权利要求1所述的灯光的智能开环调试系统，其特征在于，当需要控制的区域为多个时，每个区域均采用权利要求1所述的灯光的智能开环调试系统对当前区域的灯光进行自动控制。
3.根据权利要求1所述的灯光的智能开环调试系统，其特征在于，所述系统还包括存储模块，用于存储所述照度亮度关联表。
4.根据权利要求1所述的灯光的智能开环调试系统，其特征在于，为确保某一区域能够达到所述期望照度值，所述亮度采集模块的工作方式为：采用手持照度计循环测试方式，当所述手持照度计测试得到的照度值低于所述期望照度值时，将灯光亮度调高，当所述手持照度计测试得到的照度值高于所述期望照度值时，将灯光亮度调低，直到当所述手持照度计测试得到的照度值等于所述期望照度值时，采集该时间段当前区域灯光的亮度值。
5.根据权利要求1所述的灯光的智能开环调试系统，其特征在于，所述控制模块包括：查询单元，用于查询当前区域的所述照度亮度关联表。
6.一种灯光的智能开环调试方法，其特征在于，包括：
为某一区域预先设定一个期望照度值；
在能够采集实时照度的任意地方，每隔一个固定时间段，采集一次当前环境照度值；
基于采集到的所述环境照度值，拟合出照度曲线；
在确保某一区域达到所述期望照度值时，每隔一个固定时间段，采集一次当前区域灯光的亮度值；
基于采集到的当前区域灯光亮度值，拟合出灯光亮度曲线；
基于所述照度曲线和所述灯光亮度曲线，生成当前区域的照度亮度关联表；
基于所述照度亮度关联表以及当前环境照度值，自动控制灯光的亮度。
7.根据权利要求6所述的灯光的智能开环调试方法，其特征在于，当需要控制的区域为多个时，每个区域均采用权利要求1所述的灯光的智能开环调试方法对当前区域的灯光进行自动控制。
8.根据权利要求6所述的灯光的智能开环调试方法，其特征在于，为确保某一区域能够达到所述期望照度值，采用手持照度计循环测试方式，当所述手持照度计测试得到的照度值低于所述期望照度值时，将灯光亮度调高，当所述手持照度计测试得到的照度值高于所述期望照度值时，将灯光亮度调低，直到当所述手持照度计测试得到的照度值等于所述期望照度值时，采集该时间段当前区域灯光的亮度值。
9.根据权利要求6所述的灯光的智能开环调试方法，其特征在于，在所述基于所述照度亮度关联表以及当前环境照度值，自动控制灯光的亮度之前，还包括：存储所述照度亮度关联表。
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