CN107087326A - 一种智能化室内灯光照明系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能化室内灯光照明系统，包括照明装置和信息处理器，照明装置和信息处理器之间通过天线无线传输；照明装置包括照明控制系统、传感器、LED灯和照明微处理器，照明微处理器分别与照明控制系统和传感器相连接，照明控制系统连接LED灯；传感器包括麦克风、热源传感器、光强传感器和图像传感器，麦克风、热源传感器和光强传感器均安装于LED灯上；信息处理器包括信息微处理器、用户控制系统和机器学习系统，信息微处理器分别与机器学习系统和用户控制系统相连接。该照明系统智能性高、降低家庭能源消耗，绿色环保，可靠性好、无需手动去开关灯，动态精确地检测出LED灯控制的区域范围内的光照强度、声音频率和声音类型。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能化室内灯光照明系统。
背景技术
随生活水平的提高，网络化数字技术的发展，人们对照明系统的要求不再是简单的提供亮度，而是提供良好视觉效果和方便灵活的控制。传统的照明系统已经不能满足人们的需求。因此，便捷的智能化照明系统的研究和设计具有重要的意义。
智能照明控制是照明设计中的核心内容，特别是在不同场合下对不同光环境的调节以及对系统方便灵活的控制。同时，节能环保的绿色照明也是智能照明中不可缺少的部分。与传统照明相比智能照明的特点可以归纳为以下三个方面。
营造良好的光环境：当人们从事不同活动时对光照的需求也有所区别，营造良好的光环境显得格外重要。当房间的功能变化时，控制灯光随之灵活的变化，在同样的空间中采用智能化照明系统营造出良好的光环境可满足人们的不同的光照要求。
方便灵活的控制技术使人们摆脱传统的控制方式：智能照明控制是将远程控制方式与家庭内部网络有效的联系起来的智能信息平台。远程终端、网络、无线遥控等多样化的控制方式也可增加用户的选择性，保证了系统方便灵活可控。
节约能源：目前“绿色照明”计划得到了世界各国的重视，据统计在家庭能源消耗中，照明消耗已达到了40％，照明的节能显得越来越重要。智慧照明系统通过对照明环境的监测，如光照度的检测，人体目标的检测。真正的实现“人来灯开，人走灯关”的效果，并充分利用自然光照，在满足人们对照明的要求的同时减少电能的使用，从而达到节能的效果。
智能照明的优点不言而喻，近年来政府也在大力推广智能照明产品，智能照明系统行业正处于蓬勃发展的阶段，并且市场也在逐步的认同和接收此类智能产品的应用，未来的市场潜力不可估计。但是现有的LED灯系统都是普通的开闭灯系统，然而随着社会的不断进步，人们往往已经不再简单地满足于获得充分的照明。另外，目前普遍采用的照明灯具的控制方式也比较单一，大多都需要用户手动地对遍布于墙壁各处的灯具开关进行操作，才能够实现对灯具的点亮/关闭的简单控制，使用十分不便，一是睡着后依然处于光亮状态不利于睡眠者进入深度睡眠，二是浪费能源，不符合节约能源的理念因此，人们对灯具的自动控制以及对除开关控制外的多种控制方式的结合的需求也在不断地增长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能化室内灯光照明系统，旨在利用照明系统营造一个更加舒适的视觉环境，进一步地获得照明系统的智能化控制管理。该照明系统智能性高、降低家庭能源消耗，绿色环保，可靠性好、无需手动去开关灯，动态精确地检测出LED灯控制的区域范围内的光照强度、声音频率和声音类型，从而通过信息处理器控制照明装置的LED灯，对LED灯的启闭、LED灯的亮度、LED灯的光照方向和LED灯开启时产生的灯光颜色进行调节，使之与用户的活动种类或者事件相匹配，使LED灯发出的光与用户当前的行为相匹配。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种智能化室内灯光照明系统，包括照明装置和信息处理器，照明装置和信息处理器之间通过天线无线传输；照明装置包括照明控制系统、传感器、LED 灯和照明微处理器，照明微处理器分别与照明控制系统和传感器相连接，照明控制系统连接LED灯；照明微处理器用于将传感器采集的数据进行预处理，并通过天线向信息处理器传输采集的数据信息；照明控制系统用于LED灯的灯光控制；传感器用于收集与判断用户在室内的活动种类或者事件；传感器包括麦克风、热源传感器、光强传感器和图像传感器，麦克风、热源传感器和光强传感器均安装于LED灯上，麦克风用于收集LED灯附近的声源方向、强弱、频段以判断用户活动过程；热源传感器用于判断LED灯附近的可探测区域内的用户热源反应；光强传感器用于收集LED灯控制的区域内的光强信息；图像传感器用于收集LED灯控制的区域内的图像和视频信息；信息处理器包括信息微处理器、用户控制系统和机器学习系统，信息微处理器分别与机器学习系统和用户控制系统相连接；信息微处理器用于对照明微处理器传输过来的数据信息进行处理，并传输至机器学习系统进行机器学习，完成机器学习训练，统一控制整个照明装置；用户控制系统使用开关和LED提示灯进行模式选择、故障提示及修复。
进一步，照明装置和信息处理器均连接有电源系统，电源系统用于将家用交流220V转化为直流电以供给所需照明装置和信息处理器。
进一步，照明微处理器和信息微处理器均为STC15的单片机。
进一步，灯光控制包括LED灯的启闭、LED灯的亮度、LED灯的光照方向和 LED灯开启时产生的灯光颜色。
进一步，信息处理器还包括警报模块，警报模块包括警示灯、扬声器、温度传感器和烟雾传感器，警示灯、扬声器、温度传感器和烟雾传感器均与信息微处理器相连接。当温度传感器检测到温度大于设定值和烟雾传感器检测到该区域内的烟雾浓度达到设定值时，通过信息处理器控制警示灯和扬声器工作，警示闪灯用于在视觉上给予警示，警示扬声器用于在声音上给予警示，LED灯也发出报警信号的灯光来提醒人们。
进一步，模式选择包括第一模式选择、第二模式选择、第三模式选择和第四模式选择。
进一步，第一模式选择为声源模式选择，在声源模式选择中，通过麦克风收集LED灯附近的声源信息，先由照明微处理器对该数据信息预处理后，然后通过天线无线传输给信息微处理器进行再处理，并将处理后的信息结果与机器学习系统储存的信息相比对，判断出当前的用户活动过程，最后通过照明控制系统控制LED灯开启并选择合适的灯光颜色。
进一步，第二模式选择为热源模式选择，在热源模式选择中，通过热源传感器收集LED灯附近的热源信息，先由照明微处理器对该数据信息预处理后，然后通过天线无线传输给信息微处理器进行再处理，并将处理后的信息结果与机器学习系统储存的信息相比对，判断出当前的用户活动过程，最后通过照明控制系统控制LED灯开启并选择合适的灯光颜色。
进一步，第三模式选择为光强选择模式，在光强选择模式中，通过光强传感器收集LED灯附近的光强信息，先由照明微处理器对该数据信息预处理后，然后通过天线无线传输给信息微处理器进行再处理，并将处理后的信息结果与机器学习系统储存的信息相比对，判断出当前的用户活动过程和室内的光强状况，最后通过照明控制系统控制LED灯开启或者关闭，调节LED灯的亮度并选择合适的灯光颜色。
进一步，第四模式选择为图像选择模式，在图像选择模式中，通过图像传感器收集LED灯附近的图像和视频信息，先由照明微处理器对该数据信息预处理后，然后通过天线无线传输给信息微处理器进行再处理，并将处理后的信息结果与机器学习系统储存的信息相比对，判断出当前的用户活动过程和室内的光强状况，最后通过照明控制系统控制LED灯开启或者关闭，调节LED灯的亮度并选择合适的灯光颜色。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明为一种智能化室内灯光照明系统，旨在利用照明系统营造一个更加舒适的视觉环境，进一步地获得照明系统的智能化控制管理。该照明系统智能性高、降低家庭能源消耗，绿色环保，可靠性好、无需手动去开关灯，动态精确地检测出LED灯控制的区域范围内的光照强度、声音频率和声音类型，从而通过信息处理器控制照明装置的LED灯，对LED灯的启闭、LED灯的亮度、LED 灯的光照方向和LED灯开启时产生的灯光颜色进行调节，使之与用户的活动种类或者事件相匹配，使LED灯发出的光与用户当前的行为相匹配。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明中一种智能化室内灯光照明系统的结构示意图；
图2为本发明中照明装置的结构示意图；
图3为本发明中传感器的结构示意图；
图4为本发明中信息处理器的结构示意图；
图5为本发明中警报模块的结构示意图。
具体实施方式
下面实施例将进一步举例说明本发明。这些实施例仅用于说明本发明，但不以任何方式限制本发明。
如图1至图5所示，一种智能化室内灯光照明系统，包括照明装置和信息处理器，照明装置和信息处理器之间通过天线无线传输。
照明装置包括照明控制系统、传感器、LED灯和照明微处理器，照明微处理器分别与照明控制系统和传感器相连接，照明控制系统连接LED灯。照明微处理器用于将传感器采集的数据进行预处理，并通过天线向信息处理器传输采集的数据信息；照明控制系统用于LED灯的灯光控制；传感器用于收集与判断用户在室内的活动种类或者事件。
传感器包括麦克风、热源传感器、光强传感器和图像传感器，麦克风、热源传感器和光强传感器均安装于LED灯上。
麦克风用于收集LED灯附近的声源方向、强弱、频段以判断用户活动过程；一个LED灯匹配有多个麦克风，具体的数量可以根据LED灯控制的区域范围来确定，一般为4-8个。麦克风可以通过用户行走的脚步、说话或者其他事件，比如家用电器的使用、门铃和手机提示等，当麦克风检测到该声源时，进行收集，先由照明微处理器对该数据信息预处理后，然后通过天线无线传输给信息微处理器进行再处理，并将处理后的信息结果与机器学习系统储存的信息相比对，判断出当前的用户活动过程，最后通过照明控制系统控制LED灯开启并选择合适的灯光颜色。麦克风还可以根据一些预定义事件并超过一定阈值或预设频率的声音对LED灯进行人为光分布控制，例如：特定的击掌声，语音。
热源传感器用于判断LED灯附近的可探测区域内的用户热源反应。热源传感器根据室内用户的红外热源反应以及室内环境噪声，来判断室内光的自动以及合理分配，热源信号将优先于环境噪音信号做加权运算处理。热源将判断是否有用户在所在区域，声音将判断用户的活动以及所需要分配的光源的位置，从而达到精确控制该区域的LED灯应该处于怎么样的亮度和颜色。
光强传感器用于收集LED灯控制的区域内的光强信息。LED灯可以通过光强传感器根据一天中的时间和用户所在地区来调节LED的亮度。比如在日出以后和日落以前除信息处理器的模式选择以外不不亮灯。在夜间活动时间区间里里根据用户是否在光照区域内动态调节照明亮度，夜间睡眠时间则启动夜灯模式。
图像传感器用于收集LED灯控制的区域内的图像和视频信息。
信息处理器包括信息微处理器、用户控制系统和机器学习系统，信息微处理器分别与机器学习系统和用户控制系统相连接；信息微处理器用于对照明微处理器传输过来的数据信息进行处理，并传输至机器学习系统进行机器学习，完成机器学习训练，统一控制整个照明装置；用户控制系统使用开关和LED提示灯进行模式选择、故障提示及修复。机器学习系统可以对麦克风、热源传感器、光强传感器和图像传感器传递过来的信息进行机器学习训练，并将学习好的信息储存在该系统内，保证下次可以精确识别该信息。当下一次麦克风、热源传感器、光强传感器或图像传感器发送信息过来时，机器学习系统可以对该信息进行辨识，作出判断后将信息回传给信息微处理器，由信息微处理器再将信息传递给照明控制系统，控制LED灯发出合适的灯光。
照明装置和信息处理器均连接有电源系统，电源系统用于将家用交流220V 转化为直流电以供给所需照明装置和信息处理器。
照明微处理器和信息微处理器均为STC15的单片机。
灯光控制包括LED灯的启闭、LED灯的亮度、LED灯的光照方向和LED灯开启时产生的灯光颜色。在实际灯光控制过程中，为了更加适合用户体验，可以有如下功能：
(1)无极调光：对灯光任意亮度的调节，满足任意强度的光照需求。
(2)灯光软启动：在亮度调节时按照一定的梯度进行平滑过渡调节，使人眼感觉不到亮度跳变，消除光线骤变对人眼刺激的同时延长了灯具的使用寿命。如在开关灯的时候，灯光缓慢的亮灭。
(3)场景设置：通过场景的切换即可得到想要的灯光组合效果，灯光场景可以任意组合设置。通过不同灯具的组合和亮度调节可以实现不同的照明效果从而实现不同活动的场景需求。
(4)灯光闹钟：可以根据时间的设定，照明设备在早晨慢慢变亮，让人们在舒适的灯光下被叫醒；在晚上慢慢变暗，让灯光提醒人们早点休息，更具人性化。
信息处理器还包括警报模块，警报模块包括警示灯、扬声器、温度传感器和烟雾传感器，警示灯、扬声器、温度传感器和烟雾传感器均与信息微处理器相连接。当温度传感器检测到温度大于设定值和烟雾传感器检测到该区域内的烟雾浓度达到设定值时，通过信息处理器控制警示灯和扬声器工作，警示闪灯用于在视觉上给予警示，警示扬声器用于在声音上给予警示，LED灯也发出报警信号的灯光来提醒人们。
模式选择包括第一模式选择、第二模式选择、第三模式选择和第四模式选择。
第一模式选择为声源模式选择，在声源模式选择中，通过麦克风收集LED 灯附近的声源信息，先由照明微处理器对该数据信息预处理后，然后通过天线无线传输给信息微处理器进行再处理，并将处理后的信息结果与机器学习系统储存的信息相比对，判断出当前的用户活动过程，最后通过照明控制系统控制 LED灯开启并选择合适的灯光颜色。
第二模式选择为热源模式选择，在热源模式选择中，通过热源传感器收集 LED灯附近的热源信息，先由照明微处理器对该数据信息预处理后，然后通过天线无线传输给信息微处理器进行再处理，并将处理后的信息结果与机器学习系统储存的信息相比对，判断出当前的用户活动过程，最后通过照明控制系统控制LED灯开启并选择合适的灯光颜色。
第三模式选择为光强选择模式，在光强选择模式中，通过光强传感器收集 LED灯附近的光强信息，先由照明微处理器对该数据信息预处理后，然后通过天线无线传输给信息微处理器进行再处理，并将处理后的信息结果与机器学习系统储存的信息相比对，判断出当前的用户活动过程和室内的光强状况，最后通过照明控制系统控制LED灯开启或者关闭，调节LED灯的亮度并选择合适的灯光颜色。
第四模式选择为图像选择模式，在图像选择模式中，通过图像传感器收集 LED灯附近的图像和视频信息，先由照明微处理器对该数据信息预处理后，然后通过天线无线传输给信息微处理器进行再处理，并将处理后的信息结果与机器学习系统储存的信息相比对，判断出当前的用户活动过程和室内的光强状况，最后通过照明控制系统控制LED灯开启或者关闭，调节LED灯的亮度并选择合适的灯光颜色。
上述四种模式选择可以为一个或者多个的组合，比如在实际操作中，照明系统可以根据麦克风收集的声源信息和热源传感器收集的热源信息，由机器学习系统统一接收后，综合判断用户的活动过程或事件，由此更加精确地控制LED 灯发出相应的亮度、光强和颜色。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种智能化室内灯光照明系统，其特征在于：包括照明装置和信息处理器，所述照明装置和所述信息处理器之间通过天线无线传输；所述照明装置包括照明控制系统、传感器、LED灯和照明微处理器，所述照明微处理器分别与所述照明控制系统和所述传感器相连接，所述照明控制系统连接所述LED灯；所述照明微处理器用于将传感器采集的数据进行预处理，并通过天线向信息处理器传输采集的数据信息；所述照明控制系统用于LED灯的灯光控制；所述传感器用于收集与判断用户在室内的活动种类或者事件；所述传感器包括麦克风、热源传感器、光强传感器和图像传感器，所述麦克风、所述热源传感器和所述光强传感器均安装于所述LED灯上，所述麦克风用于收集LED灯附近的声源方向、强弱、频段以判断用户活动过程；所述热源传感器用于判断LED灯附近的可探测区域内的用户热源反应；所述光强传感器用于收集LED灯控制的区域内的光强信息；所述图像传感器用于收集LED灯控制的区域内的图像和视频信息；所述信息处理器包括信息微处理器、用户控制系统和机器学习系统，所述信息微处理器分别与所述机器学习系统和所述用户控制系统相连接；所述信息微处理器用于对照明微处理器传输过来的数据信息进行处理，并传输至机器学习系统进行机器学习，完成机器学习训练，统一控制整个照明装置；所述用户控制系统使用开关和LED提示灯进行模式选择、故障提示及修复。
2.根据权利要求1所述的一种智能化室内灯光照明系统，其特征在于：所述照明装置和所述信息处理器均连接有电源系统，所述电源系统用于将家用交流220V转化为直流电以供给所需所述照明装置和所述信息处理器。
3.根据权利要求1所述的一种智能化室内灯光照明系统，其特征在于：所述照明微处理器和所述信息微处理器均为STC15的单片机。
4.根据权利要求1所述的一种智能化室内灯光照明系统，其特征在于：所述灯光控制包括LED灯的启闭、LED灯的亮度、LED灯的光照方向和LED灯开启时产生的灯光颜色。
5.根据权利要求1所述的一种智能化室内灯光照明系统，其特征在于：所述信息处理器还包括警报模块，所述警报模块包括警示灯、扬声器、温度传感器和烟雾传感器，所述警示灯、所述扬声器、所述温度传感器和所述烟雾传感器均与所述信息微处理器相连接。
6.根据权利要求1所述的一种智能化室内灯光照明系统，其特征在于：所述模式选择包括第一模式选择、第二模式选择、第三模式选择和第四模式选择。
7.根据权利要求6所述的一种智能化室内灯光照明系统，其特征在于：所述第一模式选择为声源模式选择，在声源模式选择中，通过麦克风收集LED灯附近的声源信息，先由照明微处理器对该数据信息预处理后，然后通过天线无线传输给信息微处理器进行再处理，并将处理后的信息结果与机器学习系统储存的信息相比对，判断出当前的用户活动过程，最后通过照明控制系统控制LED灯开启并选择合适的灯光颜色。
8.根据权利要求6所述的一种智能化室内灯光照明系统，其特征在于：所述第二模式选择为热源模式选择，在热源模式选择中，通过热源传感器收集LED灯附近的热源信息，先由照明微处理器对该数据信息预处理后，然后通过天线无线传输给信息微处理器进行再处理，并将处理后的信息结果与机器学习系统储存的信息相比对，判断出当前的用户活动过程，最后通过照明控制系统控制LED灯开启并选择合适的灯光颜色。
9.根据权利要求6所述的一种智能化室内灯光照明系统，其特征在于：所述第三模式选择为光强选择模式，在所述光强选择模式中，通过光强传感器收集LED灯附近的光强信息，先由照明微处理器对该数据信息预处理后，然后通过天线无线传输给信息微处理器进行再处理，并将处理后的信息结果与机器学习系统储存的信息相比对，判断出当前的用户活动过程和室内的光强状况，最后通过照明控制系统控制LED灯开启或者关闭，调节LED灯的亮度并选择合适的灯光颜色。
10.根据权利要求6所述的一种智能化室内灯光照明系统，其特征在于：所述第四模式选择为图像选择模式，在所述图像选择模式中，通过图像传感器收集LED灯附近的图像和视频信息，先由照明微处理器对该数据信息预处理后，然后通过天线无线传输给信息微处理器进行再处理，并将处理后的信息结果与机器学习系统储存的信息相比对，判断出当前的用户活动过程和室内的光强状况，最后通过照明控制系统控制LED灯开启或者关闭，调节LED灯的亮度并选择合适的灯光颜色。
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