CN111148323A - 一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调控方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调控方法和系统，包括如下步骤：S1、在建筑空间部署能够进行人体目标感知的节点网络；S2、将建筑空间离散化，形成若干空间区域，并对所述若干空间区域进行功能属性赋值；S3、确定每个空间区域对应的照明设备；S4、判断人体目标所处的空间区域，并形成人体目标的移动轨迹；S5、根据人体目标在不同功能属性的空间区域的停留时间，或者根据人体目标轨迹经过的空间区域的属性，结合时间、自然光照环境因素，对所述空间区域对应的照明设备的照明亮度和发光模式进行调节。有利于减少不必要的照明，降低功耗，实现绿色节能的目的的同时，满足用户多样化的需求。

Description

一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调控方法与系统

技术领域

本发明涉及照明灯光调控技术领域，更具体地说是涉及一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调控方法与系统。

背景技术

随着社会的进步，经济的发展，人们对生活用品的追求越来越高，而且人们对环保和资源的节约也越来越有意识，生活中使用的照明灯，功能单一，虽然现在已经有很多人对照明灯的散热性做了很大的改进和改善，而且还制造出具有新功能的照明灯，比如声控照明灯、光控照明灯、人体感应照明灯。但是，人们生活日常使用的照明灯只能根据声音、环境光照以及人体感应而进行开关以及亮度调节，并不能适应人体在建筑物空间中的不同移动轨迹以及移动轨迹经过的空间区域属性等因素，实现照明开关以及亮度调节方面的自适应响应。事实上，用户在建筑空间中的移动轨迹以及移动轨迹经过的空间区域，一般反映了用户对照明的实际需求；如果照明灯光调控与用户需求不匹配，就造成了电能源的浪费，不仅影响其使用寿命，也不能满足用户多样化需求。

因此，如何将人体目标的移动轨迹与所属空间区域的功能属性、时间、自然光照环境等因素结合，进而更换满足用户实际需求的照明强度和发光模式，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调控方法和系统，通过部署节点网络感知人体目标，进而根据人体目标所在空间区域或者移动轨迹，再结合所述空间区域的功能属性、时间、自然光照环境等因素，调整照明灯的照明强度和发光模式，以期减少不必要的照明，降低功耗，节能环保，同时，将照明灯光的强度模式与实际需求匹配，满足用户多样化需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调控方法，包括如下步骤：

S1、在建筑空间部署能够进行人体目标感知的节点网络；

S2、将建筑空间离散化，形成若干空间区域，并对所述若干空间区域进行功能属性赋值；

S3、确定每个空间区域对应的照明设备；

S4、根据节点网络对接收的低功率射频信号的检测，以及对全部节点检测结果的整体分析，判断人体目标所处的空间区域，并形成人体目标的移动轨迹；

S5、根据人体目标在不同功能属性的空间区域的停留时间，或者根据人体目标轨迹经过的空间区域的属性，结合时间、自然光照环境因素，对所述空间区域对应的照明设备的照明亮度和发光模式进行调节。

优选的，所述节点网络包括若干实现低功率射频信号收发的节点，若干所述节点之间进行点到点的低功率射频信号的发射和接收，所述低功率射频信号中携带发射该信号的所述节点的ID编号，便于接收和检测所述变化信号的节点根据ID编号确定所述变化信号的具体发射节点。

优选的，划分空间区域的方法包括以下方式的至少一种：根据建筑空间的建筑结构数据，将每个独立的建筑结构划分为一个空间区域；根据建筑空间中照明设备的安装位置及其有效光照范围，将一个或者多个照明设备的有效光照范围对应的同一个建筑空间划分为一个空间区域；在建筑空间内部安装若干光照传感器，检测所述光照传感器对应的检测区域的光照强度数据，将光照强度变化同步性高的检测区域划分为一个空间区域；三种不同的划分空间区域的方法，有利于使用者根据不同的划分需求进行选择。

优选的，当人体目标位于建筑空间内，所述节点发射的低功率射频信号的信号强度、频率会发生细微但可以检测到的变化；其中，根据变化信号携带的ID编号，可以判断变化信号的具体发射节点，确定接收和检测所述变化信号的节点和具体发射节点之间的空间链路存在人体目标，再结合全部节点的检测结果，获取同样存在人体目标且与所述空间链路存在交点的其他空间链路，所述交点即为所述人体目标所在位置；所述节点发射的低功率射频信号可以穿透空间中的墙壁、家居等障碍物，便于在建筑空间内部署节点网络进行全部建筑空间的网状信号覆盖，该信号穿透人体目标时，会出现信号强度、频率的细微变化，但并不影响信号的传输以及检测，因此，节点网络适用于在全部建筑空间进行人体目标的检测。

优选的，其特征在于，不存在人体目标的空间区域对应的照明设备处于关闭状态，减少不必要的照明，降低功耗，有利于实现绿色环保的作用。

基于上述方法，设计如下系统：

一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调节系统，包括节点部署模块、空间管理模块、信号检测模块、调节模块；其中，

所述空间管理模块包括离散单元、分配单元；

所述节点部署模块用于在建筑空间部署能够进行人体目标感知的节点网络；

所述离散单元用于将建筑空间离散化，形成若干空间区域，并对所述若干空间区域进行功能属性赋值；

所述分配单元用于确定每个空间区域对应的照明设备；

所述信号检测模块用于根据节点网络对接收的低功率射频信号的检测，以及对全部节点检测结果的整体分析，判断人体目标所处的空间区域，并形成人体目标的移动轨迹；

所述调节模块用于根据人体目标在不同功能属性的空间区域的停留时间，或者根据人体目标轨迹经过的空间区域的属性，结合时间、自然光照环境因素，对所述空间区域对应的所述照明设备的照明亮度和发光模式进行调节。

优选的，所述节点网络包括若干实现低功率射频信号收发的节点，若干所述节点之间进行点到点的低功率射频信号的发射和接收，所述低功率射频信号中携带发射该信号的所述节点的ID编号。

优选的，所述离散单元划分空间区域的方法包括：根据建筑空间的建筑结构数据，将每个独立的建筑结构划分为一个空间区域；根据建筑空间中照明设备的安装位置及其有效光照范围，将一个或者多个照明设备的有效光照范围对应的同一个建筑空间划分为一个空间区域；在建筑空间内部安装若干光照传感器，检测所述光照传感器对应的检测区域的光照强度数据，将光照强度变化同步性高的检测区域划分为一个空间区域。

优选的，当人体目标位于建筑空间内，所述节点发射的低功率射频信号的信号强度、频率会发生细微但可以检测到的变化；其中，根据变化信号携带的ID编号，可以判断变化信号的具体发射节点，确定接收和检测所述变化信号的节点和具体发射节点之间的空间链路存在人体目标，再结合全部节点的检测结果，获取同样存在人体目标且与所述空间链路存在交点的其他空间链路，所述交点即为所述人体目标所在位置。

优选的，不存在人体目标的空间区域对应的照明设备处于关闭状态。

本发明具有以下有益效果：

经由上述的技术方案可知，基于现有技术，本发明提出了一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调控方法与系统，一方面减少不必要的照明，降低功耗，实现绿色节能的目的，另一方面，照明设备的照明强度和发光模式与用户的实际需求匹配，有利于满足用户多样化的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为基于目标感知的智慧建筑照明灯光调控方法流程图；

图2为基于目标感知的智慧建筑照明灯光调控系统框图；

图3为本发明节点网络部署的示意图；

图4为人体目标对低功率射频信号干扰的示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图3和图4所示，本发明提供了如下方法：

一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调控方法，包括如下步骤：

S1、在建筑空间部署能够进行人体目标感知的节点网络；

具体的，所述能够进行人体目标感知的节点所发射的信号是低功率射频信号，该信号具有能够穿透空间中的墙壁、家具等障碍物的特性，所述节点彼此之间进行点到点的低功率射频信号的发射和接收，由此在建筑空间设置若干节点，形成如图3所示的能够进行人体目标感知的节点网络，比起部署较多的摄像头对人体目标轨迹进行检测，所述节点网络不受空间中墙壁和障碍物造成的死角的影响，因此，该节点网络形成无死角的全面覆盖，同时也不受光照条件的制约，部署节点则不受位置限制，所述节点可以部署在墙壁、房顶或者地面等任何位置，安装的物理条件宽松，只要通电或者安装电池即可工作，实现成本更低，操作更方便。

S2、将建筑空间离散化，形成若干空间区域，并对所述若干空间区域进行功能属性赋值；

所述空间管理模块获取建筑空间的空间数据，进而对建筑空间进行离散化处理，划分为若干空间区域，具体的，划分方法包括如下三种：

第一种为根据建筑空间的建筑结构数据，例如每个房间、走廊、大厅等独立建筑结构，将每个独立的建筑结构划分为一个空间区域；

第二种为根据建筑空间中照明设备的安装位置及其有效光照范围，将一个或者多个照明设备的有效光照范围对应的同一个建筑空间划分为一个空间区域；

第三种为采取自组织区域划分策略，在建筑空间内部安装若干光照传感器，检测所述光照传感器对应的检测区域的光照强度数据，将光照强度变化同步性高的检测区域划分为一个空间区域，具体的，所述检测区域为光照度受到同一个照明设备影响的区域，例如所述照明设备开启或者关闭会造成监测区域的光照发生超出阈值的变化量。

任选上述三种方法中的一种方法对建筑空间进行空间区域划分后，将每个空间区域进行属性赋值；具体的，根据所述空间区域所在的建筑结构类型，例如房间、走廊、卧室灯，以及其容纳的家具设施类型，定义其功能属性。

S3、确定每个空间区域对应的照明设备；

根据确定空间区域的不同方式，将位于独立建筑结构内部的照明设备、有效光照范围覆盖的空间区域的照明设备或者影响同一空间区域的照明设备确定为每个所述空间区域确定对应的照明设备。

S4、根据节点网络对接收的低功率射频信号的检测，以及对全部节点检测结果的整体分析，判断人体目标所处的空间区域，并形成人体目标的移动轨迹；

每个节点发射的低功率射频信号均携带该节点的ID编号；具体的，如图4所示，当人体目标位于建筑空间内时，将影响低功率射频信号在空间中的传输，而接受该变化信号的节点可以检测和分析所接收到的低功率射频信号的变化，该变化虽然是信号强度、频率的细微变化，但足以被检测到；接收和检测所述变化信号的节点根据所述变化信号携带的ID编号，对该变化信号的具体发射节点进行判断，则说明发射该信号的节点到接收和检测该信号的节点之间的空间链路存在人体目标；通过对全部节点的检测结果的整体分析，可以确定人体目标在建筑空间中所位于的空间区域，例如在整个网状信号覆盖的建筑空间内，在A节点-B节点的空间链路上检测到人体目标，C节点-D节点的空间链路上也检测到人体目标，且A节点-B节点和C节点-D节点存在一个交点，则判断所述人体目标在A-B节点、C-D节点两条链路的交点位置上，所述交点位于的空间区域即为所述人体目标所在的空间区域；通过跟踪人体目标在建筑空间内各个空间区域的位置移动，可以形成人体目标的移动轨迹。

S5、根据人体目标在不同功能属性的空间区域的停留时间，或者根据人体目标轨迹经过的空间区域的属性，结合时间、自然光照环境因素，对所述空间区域对应的照明设备的照明亮度和发光模式进行调节。

由于用户在不同的场景下，对照明的需求不同，则根据人体目标所处的空间区域，或者人体目标的移动轨迹，并基于该空间区域的功能属性、时间、自然光照环境等因素，调节照明设备的照明强度和发光模式，其中，所述照明强度包括恒定、逐渐增强以及逐渐减弱；所述发光模式包括照明设备的发光颜色是更加明亮的白光还是较为昏暗的黄光。举例说明，用户在读书时，需要明亮的照明环境，但是在进行看电视等活动时，不需要周围的照明设备照明强度太强，在餐馆吃饭时，点餐时需要照明强度强，点餐后进食过程中则需要恢复较低亮度，在睡觉时，希望卧室的照明强度低以促进睡眠，而半夜从床上到卫生间的过程中，则希望照明强度不要太高，以防止打扰用户，使其失去困意。

具体的，根据人体目标在一个空间区域的停留时长的长短，结合该空间区域的功能属性，切换其所在空间区域的照明亮度和发光模式，例如，人体目标在属性为卧室或者电视间的空间区域停留时间超过预定长度，则采用逐渐降低环境亮度的发光模式；或者根据人体目标在空间区域的移动轨迹，例如人体目标从卧室移动到卫生间，则采用低照明亮度，当人体目标从卫生间回到卧室，立即关闭发光模式，以免干扰用户的困意。

为了进一步优化上述技术特征，当节点为检测到人体目标时，关闭发光模式，以期减少不必要的照明，降低功耗，实现绿色节能的目的。

基于上述方法，设计如下系统，如图2所示：

一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调节系统，包括节点部署模块1、空间管理模块2、信号检测模块3、调节模块4以及照明设备5；其中，

空间管理模块2包括离散单元21、分配单元22；

节点部署模块1用于在建筑空间部署能够进行人体目标感知的节点网络；

离散单元21用于将建筑空间离散化，形成若干空间区域，并对若干空间区域进行功能属性赋值；

分配单元2用于确定每个空间区域对应的照明设备5；

信号检测模块3用于根据节点网络对接收的低功率射频信号的检测，以及对全部节点检测结果的整体分析，判断人体目标所处的空间区域，并形成人体目标的移动轨迹；

调节模块4用于根据人体目标在不同功能属性的空间区域的停留时间，或者根据人体目标轨迹经过的空间区域的属性，结合时间、自然光照环境因素，对所述空间区域对应的照明设备的照明亮度和发光模式进行调节。

为了进一步优化上述技术特征，节点网络包括若干实现低功率射频信号收发的节点，若干所述节点之间进行点到点的低功率射频信号的发射和接收，所述低功率射频信号中携带发射该信号的所述节点的ID编号。

为了进一步优化上述技术特征，离散单元21划分空间区域的方法包括：根据建筑空间的建筑结构数据，将每个独立的建筑结构划分为一个空间区域；根据建筑空间中照明设备5的安装位置及其有效光照范围，将一个或者多个照明设备5的有效光照范围对应的同一个建筑空间划分为一个空间区域；在建筑空间内部安装若干光照传感器，检测所述光照传感器对应的检测区域的光照强度数据，将光照强度变化同步性高的检测区域划分为一个空间区域。

为了进一步优化上述技术特征，当人体目标位于建筑空间内，节点发射的低功率射频信号的信号强度、频率会发生细微但可以检测到的变化；其中，根据变化信号携带的ID编号，可以判断变化信号的具体发射节点，确定接收和检测所述变化信号的节点和具体发射节点之间的空间链路存在人体目标，再结合全部节点的检测结果，获取同样存在人体目标且与所述空间链路存在交点的其他空间链路，所述交点即为所述人体目标所在位置。

为了进一步优化上述技术特征，不存在人体目标的空间区域对应的照明设备5处于关闭状态。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调控方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在建筑空间部署能够进行人体目标感知的节点网络；

S2、将建筑空间离散化，形成若干空间区域，并对所述若干空间区域进行功能属性赋值；

S3、确定每个空间区域对应的照明设备；

S4、根据节点网络对接收的低功率射频信号的检测，以及对全部节点检测结果的整体分析，判断人体目标所处的空间区域，并形成人体目标的移动轨迹；

S5、根据人体目标在不同功能属性的空间区域的停留时间，或者根据人体目标轨迹经过的空间区域的属性，结合时间、自然光照环境因素，对所述空间区域对应的照明设备的照明亮度和发光模式进行调节。

2.根据权利要求1所述的一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调节方法，其特征在于，所述节点网络包括若干实现低功率射频信号收发的节点，若干所述节点之间进行点到点的低功率射频信号的发射和接收，所述低功率射频信号中携带发射该信号的所述节点的ID编号。

3.根据权利要求1所述的一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调节方法，其特征在于，划分空间区域的方法包括：根据建筑空间的建筑结构数据，将每个独立的建筑结构划分为一个空间区域；根据建筑空间中照明设备的安装位置及其有效光照范围，将一个或者多个照明设备的有效光照范围对应的同一个建筑空间划分为一个空间区域；在建筑空间内部安装若干光照传感器，检测所述光照传感器对应的检测区域的光照强度数据，将光照强度变化同步性高的检测区域划分为一个空间区域。

4.根据权利要求1所述的一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调节方法，其特征在于，当人体目标位于建筑空间内，所述节点发射的低功率射频信号的信号强度、频率会发生细微但可以检测到的变化；其中，根据变化信号携带的ID编号，可以判断变化信号的具体发射节点，确定接收和检测所述变化信号的节点和具体发射节点之间的空间链路存在人体目标，再结合全部节点的检测结果，获取同样存在人体目标且与所述空间链路存在交点的其他空间链路，所述交点即为所述人体目标所在位置。

5.根据权利要求1所述的一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调节方法，其特征在于，不存在人体目标的空间区域对应的照明设备处于关闭状态。

6.一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调节系统，其特征在于，包括节点部署模块(1)、空间管理模块(2)、信号检测模块(3)、调节模块(4)以及照明设备(5)；其中，

所述空间管理模块(2)包括离散单元(21)、分配单元(22)；

所述节点部署模块(1)用于在建筑空间部署能够进行人体目标感知的节点网络；

所述离散单元(21)用于将建筑空间离散化，形成若干空间区域，并对所述若干空间区域进行功能属性赋值；

所述分配单元(22)用于确定每个空间区域对应的所述照明设备(5)；

所述信号检测模块(3)用于根据节点网络对接收的低功率射频信号的检测，以及对全部节点检测结果的整体分析，判断人体目标所处的空间区域，并形成人体目标的移动轨迹；

所述调节模块(4)用于根据人体目标在不同功能属性的空间区域的停留时间，或者根据人体目标轨迹经过的空间区域的属性，结合时间、自然光照环境因素，对所述空间区域对应的所述照明设备(5)的照明亮度和发光模式进行调节。

7.根据权利要求6所述的一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调节系统，其特征在于，所述节点网络包括若干实现低功率射频信号收发的节点，若干所述节点之间进行点到点的低功率射频信号的发射和接收，所述低功率射频信号中携带发射该信号的所述节点的ID编号。

8.根据权利要求6所述的一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调节系统，其特征在于，所述离散单元(21)划分空间区域的方法包括：根据建筑空间的建筑结构数据，将每个独立的建筑结构划分为一个空间区域；根据建筑空间中所述照明设备(5)的安装位置及其有效光照范围，将一个或者多个所述照明设备(5)的有效光照范围对应的同一个建筑空间划分为一个空间区域；在建筑空间内部安装若干光照传感器，检测所述光照传感器对应的检测区域的光照强度数据，将光照强度变化同步性高的检测区域划分为一个空间区域。

9.根据权利要求6所述的一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调节系统，其特征在于，当人体目标位于建筑空间内，所述节点发射的低功率射频信号的信号强度、频率会发生细微但可以检测到的变化；其中，根据变化信号携带的ID编号，可以判断变化信号的具体发射节点，确定接收和检测所述变化信号的节点和具体发射节点之间的空间链路存在人体目标，再结合全部节点的检测结果，获取同样存在人体目标且与所述空间链路存在交点的其他空间链路，所述交点即为所述人体目标所在位置。

10.根据权利要求6所述的一种基于目标感知的智慧建筑照明灯光调节系统，其特征在于，不存在人体目标的空间区域对应的所述照明设备(5)处于关闭状态。

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