CN112533332A - 一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统 - Google Patents

一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，包括照度采集模块、中央控制模块、图像采集模块、计算机处理分析模块以及存储模块，本发明的有益效果在于：存储模块预先存储通过统计学方法分析一定样本量数据所得到的不同年龄段人群对应的背部轮廓弯曲程度以及脚步频率，对当前通过楼道公共区域的行人图像进行采集并将采集数据与存储模块里的数据进行比较分析，根据分析得到的判断年龄进行相应的灯光强度调整，以提供合适的灯光强度，满足不同年龄段人群的照明需求，同时根据行人的双脚在行走时的落地部位，再次进行相应楼道公共区域的灯光强度调整，更大程度上减少因照明而发生的跌倒事故，保障人身安全。

Description

一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统
技术领域
本发明涉及灯光自动控制技术领域，具体为一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统。
背景技术
灯光自动控制系统，是一个集多种照明方式、现代化数字控制技术和网络技术为一体的智能化控制系统，它的出现使照明控制和维护管理变得更为简单和便捷，目前阶段由于节能环保的要求，灯光自动控制系统被越来越广泛的应用在各类建筑，它已经逐步成为现代化建筑的必备设施，随着用户要求的提高和现代技术的进步，传统照明控制也由于许多无法解决的问题而逐步被智能照明控制所取代，这已经成为了一种趋势。
在青少年时期，一般来说影响视力的主要因素就是屈光不正，而随着年龄的增长，到了40岁以后就开始出现了老花眼，这个会严重影响视力，随着年龄继续往上增长，就会出现老年性的白内障，同时也有可能出现与年龄相关的黄斑变性，这些往往都会导致视力的严重下降，因不同年龄段的人群对灯光的强度要求不同，而现在一些居民楼的楼道区域的灯光无法进行相应的灯光调整，可能会存在一些安全隐患，同时根据目前相关研究来看，从一个人的走路姿势可以看出此人的健康问题，美国足病协会前主席认为，健康人迈步时，首先是脚跟接触地面，如果一个人在行走时是脚掌先拍打地面，这意味着可能是中风发作或椎间盘突出，压迫神经引起了肌肉神经功能受损，一般这种情况多会导致其肌肉控制力量较弱，因此，若无法提供合适的灯光强度，可能会增加跌倒的几率，从而对人身安全造成重大隐患。
基于上述问题，亟待提出一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，存储模块预先存储通过统计学方法分析一定样本量数据所得到的不同年龄段人群对应的背部轮廓弯曲程度以及脚步频率，对当前通过楼道公共区域的行人图像进行采集并将采集数据与存储模块里的数据进行比较分析，根据分析得到的判断年龄进行相应的灯光强度调整，以提供合适的灯光强度，满足不同年龄段人群的照明需求，同时根据行人的双脚在行走时的落地部位，再次进行相应楼道公共区域的灯光强度调整，更大程度上减少因照明而发生的跌倒事故，保障人身安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，包括照度采集模块、中央控制模块、图像采集模块、计算机处理分析模块以及存储模块，所述照度采集模块用于采集当前所属楼道公共区域的光照强度，所述图像采集模块用于采集当前正在通过的行人图像，所述中央控制模块用于控制各个公共区域的灯光开闭以及灯光的强弱程度，所述计算机处理分析模块用于处理图像采集模块所采集到的图像信息，所述存储模块预先存储通过统计学方法分析一定样本量数据所得到的不同年龄段人群的第一背部轮廓弯曲程度以及第一脚步频率，并根据所得到的数据划分对应年龄段人群的第一背部轮廓弯曲程度以及第一脚步频率的范围，所述中央控制模块与照度采集模块、图像采集模块、存储模块以及计算机处理分析模块相连接。
进一步的，所述照度采集模块采集所属楼道公共区域的实时光照强度值，当光照强度值小于阈值时，照度采集模块发送信号至中央控制模块，由中央控制模块控制图像采集模块开始工作，当对应楼道的图像采集模块采集到行人图像时，中央控制模块控制对应楼道的灯光开启，当行人已通过对应楼道，即图像采集模块未采集到行人图像时，中央控制模块控制对应楼道的灯光关闭，通过图像采集模块进行当前楼道公共区域内的有无行人判断，相比较传统的声控式以及触摸延迟开关的弊端问题，即延长一段时间灯光就会自动关闭，有很多情况下是在行人还未通过当前楼道公共区域的时候，灯光就已经关闭，本系统通过图像采集模块与中央控制模块的联合工作，可以很好的解决这个问题。
进一步的，所述图像采集模块采集当前正在通过对应楼道公共区域的行人图像，并将图像发送至计算机处理分析模块，由计算机处理分析模块提取图像中行人的第二背部轮廓，并对提取到的第二背部轮廓进行处理分析，将处理分析得到的结果与存储模块里存储的数据信息进行对比分析，得到与第二背部轮廓弯曲程度相对应的年龄段，随后将对比分析结果发送至中央控制模块，所述中央控制模块根据对比分析结果控制相应楼道的灯光强弱，通过背部轮廓弯曲程度可以简单的判断一个人所处的年龄段，根据年龄段再去进行相应的灯光调整，可以满足不同年龄段人群的照明需求。
进一步的，所述计算机处理分析模块计算提取到的第二背部轮廓的弯曲程度，所述第二背部轮廓曲线为侧面颈部位置点到腰部位置点的轮廓曲线，将提取到的第二背部轮廓曲线的颈部位置点与腰部位置点直线相连，颈部位置点与腰部位置点的连线为第一直线，计算第二背部轮廓曲线与第一直线所围成的图形的面积，对第二背部轮廓曲线上的所有点作过第一直线的垂线，垂足在第一直线上，选取其中长度最长的第一垂线，根据图形面积与第一垂线的长度确定第二背部轮廓的弯曲程度，根据图形面积与第一垂线长度确定第二背部轮廓弯曲程度的公式如下：
K＝L*S
其中，K为第二背部轮廓的弯曲程度，L为第一垂线的长度，S为图形面积，因为人上半身长度的不同，导致颈部位置点到腰部位置点的距离也会有所差别，所以在计算围成的图形面积的同时引入第一垂线的长度这个参数，即第二轮廓曲线到第一直线的最长距离，这个距离也反映了人的背部弯曲程度，对图形面积以及第一垂线的长度这两个参数进行乘法处理会使结果更加精确，而且计算简单，不需要处理复杂的数据。
进一步的，所述图像采集模块采集当前正在通过对应楼道公共区域的行人图像，并将图像发送至计算机处理分析模块，由计算机处理分析模块提取图像中行人的第二脚步频率以及行走时的双脚着地部位，并对提取到的第二脚步频率进行处理分析，将处理分析得到的结果与存储模块里存储的数据信息进行对比分析，得到与第二脚步频率相对应的年龄段，随后将对比分析得到的结果发送至中央控制模块，所述中央控制模块根据对比分析结果控制相应楼道的灯光强弱，通常情况下，脚步频率同样可以反应一个人所处的年龄段。
进一步的，若所述计算机处理分析模块得到的与第二背部轮廓弯曲程度相对应的年龄段为{x1,x2,x3,x4,x5}，所述计算机处理分析模块得到的与第二脚步频率相对应的年龄段为{x6,x7,x8,x9,x10}，其中xi为年龄数值，取两个年龄段的中间年龄x3与x8进行加权平均计算，计算公式如下：
xv＝[ɑ1*x3+ɑ2*x8]
ɑ1+ɑ2＝1
其中，ɑ1与ɑ2为权重系数，xv为不超过加权平均数的整数部分，xv为判断年龄，所述中央控制模块根据判断年龄xv所处的年龄段调整相应楼道公共区域的灯光强弱，所述年龄段大小与灯光强弱成正比，在有些情况下，一个人的背部轮廓弯曲程度不一定就是和他的年龄成正比的，脚步频率也是如此，所以如果只是通过其中一个条件去判断一个人所处的年龄段是不够严谨的，这里通过背部轮廓弯曲程度与脚步频率得到两个相应的年龄段，取两个年龄段中的中间年龄做加权平均，这样可以进一步使计算结果更加精准，同时无需复杂的计算。
进一步的，所述存储模块还用于存储人行走时的双脚着地部位信息，存储模块里存储的为第一着地部位，当图像采集模块采集到对应楼道的行人图像并发送至计算机处理分析模块时，计算机处理分析模块对图像进行处理分析，得到图像中行人在行走时的双脚着地部位信息，此为第二着地部位，由计算机处理分析模块对第一着地部位与第二着地部位进行比较，并将比较结果发送至中央控制模块，由中央控制模块根据比较结果控制相应楼道的灯光强弱。
进一步的，所述计算机处理分析模块提取第二着地部位，若第二着地部位为脚掌先落地或脚尖先落地，则中央控制模块控制相应楼道灯光变强，若第二着地部位为脚跟先落地，则中央控制模块无需控制灯光变化，如果一个人在行走时是脚掌先拍打地面，这意味着可能是中风发作或椎间盘突出，压迫神经引起了肌肉神经功能受损，一般这种情况多会导致其肌肉控制力量较弱，因此，若无法提供合适的灯光强度，可能会增加跌倒的几率，从而对人身安全造成重大隐患，所以需要进行灯光强度的调整，若脚跟先落地，则视为正常人，无需进行相应的灯光强度调整。
进一步的，所述中央控制模块根据背部轮廓弯曲程度与脚步频率控制对应楼道公共区域的灯光强弱，此为基础灯光强度，所述中央控制模块再次根据第二着地部位，对基础灯光强度进行二次调整，此为调整灯光强度，两者相结合，使灯光强度的调整更加精确，从而减少跌倒事故的发生率。
进一步的，所述计算机处理分析模块根据图像采集模块采集到的行人图像进行处理分析，若当前楼道公共区域正有多个行人通过时，比较每个行人的判断年龄，所述中央控制模块根据行人中判断年龄最大的调整相应楼层的灯光强度，老年人相比较于年轻人，需要更强的照明强度。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明中的存储模块预先存储通过统计学方法分析一定样本量数据所得到的不同年龄段人群对应的背部轮廓弯曲程度以及脚步频率，对当前通过楼道公共区域的行人图像进行采集并将采集数据与存储模块里的数据进行比较分析，根据分析得到的判断年龄进行相应的灯光强度调整，以提供合适的灯光强度，满足不同年龄段人群的照明需求，同时根据行人的双脚在行走时的落地部位，再次进行相应楼道公共区域的灯光强度调整，更大程度上减少因照明而发生的跌倒事故，保障人身安全。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统的模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，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。
请参阅图1，本发明提供技术方案：
一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，包括照度采集模块、中央控制模块、图像采集模块、计算机处理分析模块以及存储模块，照度采集模块用于采集当前所属楼道公共区域的光照强度，图像采集模块用于采集当前正在通过的行人图像，中央控制模块用于控制各个公共区域的灯光开闭以及灯光的强弱程度，计算机处理分析模块用于处理图像采集模块所采集到的图像信息，存储模块预先存储通过统计学方法分析一定样本量数据所得到的不同年龄段人群的第一背部轮廓弯曲程度以及第一脚步频率，并根据所得到的数据划分对应年龄段人群的第一背部轮廓弯曲程度以及第一脚步频率的范围，中央控制模块与照度采集模块、图像采集模块、存储模块以及计算机处理分析模块相连接。
照度采集模块采集所属楼道公共区域的实时光照强度值，当光照强度值小于阈值时，照度采集模块发送信号至中央控制模块，由中央控制模块控制图像采集模块开始工作，当对应楼道的图像采集模块采集到行人图像时，中央控制模块控制对应楼道的灯光开启，当行人已通过对应楼道，即图像采集模块未采集到行人图像时，中央控制模块控制对应楼道的灯光关闭。
图像采集模块采集当前正在通过对应楼道公共区域的行人图像，并将图像发送至计算机处理分析模块，由计算机处理分析模块提取图像中行人的第二背部轮廓，并对提取到的第二背部轮廓进行处理分析，将处理分析得到的结果与存储模块里存储的数据信息进行对比分析，得到与第二背部轮廓弯曲程度相对应的年龄段，随后将对比分析结果发送至中央控制模块，中央控制模块根据对比分析结果控制相应楼道的灯光强弱。
所述计算机处理分析模块计算提取到的第二背部轮廓的弯曲程度，所述第二背部轮廓曲线为侧面颈部位置点到腰部位置点的轮廓曲线，将提取到的第二背部轮廓曲线的颈部位置点与腰部位置点直线相连，颈部位置点与腰部位置点的连线为第一直线，计算第二背部轮廓曲线与第一直线所围成的图形的面积，对第二背部轮廓曲线上的所有点作过第一直线的垂线，垂足在第一直线上，选取其中长度最长的第一垂线，根据图形面积与第一垂线的长度确定第二背部轮廓的弯曲程度，根据图形面积与第一垂线长度确定第二背部轮廓弯曲程度的公式如下：
K＝L*S
其中，K为第二背部轮廓的弯曲程度，L为第一垂线的长度。
图像采集模块采集当前正在通过对应楼道公共区域的行人图像，并将图像发送至计算机处理分析模块，由计算机处理分析模块提取图像中行人的第二脚步频率以及行走时的双脚着地部位，并对提取到的第二脚步频率进行处理分析，将处理分析得到的结果与存储模块里存储的数据信息进行对比分析，得到与第二脚步频率相对应的年龄段，随后将对比分析得到的结果发送至中央控制模块，中央控制模块根据对比分析结果控制相应楼道的灯光强弱。
若计算机处理分析模块得到的与第二背部轮廓弯曲程度相对应的年龄段为
{56,57,58,59,60}，计算机处理分析模块得到的与第二脚步频率相对应的年龄段为{46,47,48,49,50}，其中xi为年龄数值，取两个年龄段的中间年龄x3＝58与x8＝48进行加权平均计算，则xv＝[0.4*58+0.6*48]，计算得出xv＝52，该判断年龄所处的年龄段为{50,51,52,53,54}，中央控制模块根据计算得出的判断年龄xv所处的年龄段调整相应楼道公共区域的灯光强弱，年龄段大小与灯光强弱成正比。
存储模块还用于存储人行走时的双脚着地部位信息，存储模块里存储的为第一着地部位，当图像采集模块采集到对应楼道的行人图像并发送至计算机处理分析模块时，计算机处理分析模块对图像进行处理分析，得到图像中行人在行走时的双脚着地部位信息，此为第二着地部位，由计算机处理分析模块对第一着地部位与第二着地部位进行比较，并将比较结果发送至中央控制模块，由中央控制模块根据比较结果控制相应楼道的灯光强弱。
计算机处理分析模块提取第二着地部位，若第二着地部位为脚掌先落地或脚尖先落地，则中央控制模块控制相应楼道灯光变强，若第二着地部位为脚跟先落地，则中央控制模块无需控制灯光变化
中央控制模块根据背部轮廓弯曲程度与脚步频率控制对应楼道公共区域的灯光强弱，此为基础灯光强度，中央控制模块再次根据第二着地部位，对基础灯光强度进行二次调整，此为调整灯光强度，假设当前通过楼道的行人的判断年龄为67岁，中央控制系统进行相应的基础灯光调整，如果该行人在行走时，是脚跟先着地，则不需要调整灯光强度，如果该行人在行走时，是脚掌或脚尖先落地，则中央控制模块在基础灯光强度的基础上进行二次灯光调整，从而满足该行人对照明的需求。
计算机处理分析模块根据图像采集模块采集到的行人图像进行处理分析，若当前楼道公共区域正有多个行人通过时，比较每个行人的判断年龄，中央控制模块根据行人中判断年龄最大的调整相应楼层的灯光强度，如果当前楼道内共有三个行人，三人的判断年龄分别为18、38、52，则中央控制模块将灯光强度调整为判断年龄为52岁的行人所需要的灯光强度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，其特征在于：包括照度采集模块、中央控制模块、图像采集模块、计算机处理分析模块以及存储模块，所述照度采集模块用于采集当前所属楼道公共区域的光照强度，所述图像采集模块用于采集当前正在通过的行人图像，所述中央控制模块用于控制各个公共区域的灯光开闭以及灯光的强弱程度，所述计算机处理分析模块用于处理图像采集模块所采集到的图像信息，所述存储模块预先存储通过统计学方法分析一定样本量数据所得到的不同年龄段人群的第一背部轮廓弯曲程度以及第一脚步频率，并根据所得到的数据划分对应年龄段人群的第一背部轮廓弯曲程度以及第一脚步频率的范围，所述中央控制模块与照度采集模块、图像采集模块、存储模块以及计算机处理分析模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，其特征在于：所述照度采集模块采集所属楼道公共区域的实时光照强度值，当光照强度值小于阈值时，照度采集模块发送信号至中央控制模块，由中央控制模块控制图像采集模块开始工作，当对应楼道的图像采集模块采集到行人图像时，中央控制模块控制对应楼道的灯光开启，当行人已通过对应楼道，即图像采集模块未采集到行人图像时，中央控制模块控制对应楼道的灯光关闭。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，其特征在于：所述图像采集模块采集当前正在通过对应楼道公共区域的行人图像，并将图像发送至计算机处理分析模块，由计算机处理分析模块提取图像中行人的第二背部轮廓，并对提取到的第二背部轮廓进行处理分析，将处理分析得到的结果与存储模块里存储的数据信息进行对比分析，得到与第二背部轮廓弯曲程度相对应的年龄段，随后将对比分析结果发送至中央控制模块，所述中央控制模块根据对比分析结果控制相应楼道的灯光强弱。
4.根据权利要求3所述的一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，其特征在于：所述计算机处理分析模块计算提取到的第二背部轮廓的弯曲程度，所述第二背部轮廓曲线为侧面颈部位置点到腰部位置点的轮廓曲线，将提取到的第二背部轮廓曲线的颈部位置点与腰部位置点直线相连，颈部位置点与腰部位置点的连线为第一直线，计算第二背部轮廓曲线与第一直线所围成的图形的面积，对第二背部轮廓曲线上的所有点作过第一直线的垂线，垂足在第一直线上，选取其中长度最长的第一垂线，根据图形面积与第一垂线的长度确定第二背部轮廓的弯曲程度，根据图形面积与第一垂线长度确定第二背部轮廓弯曲程度的公式如下：
K＝L*S
其中，K为第二背部轮廓的弯曲程度，L为第一垂线的长度，S为图形面积。
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，其特征在于：所述图像采集模块采集当前正在通过对应楼道公共区域的行人图像，并将图像发送至计算机处理分析模块，由计算机处理分析模块提取图像中行人的第二脚步频率以及行走时的双脚着地部位，并对提取到的第二脚步频率进行处理分析，将处理分析得到的结果与存储模块里存储的数据信息进行对比分析，得到与第二脚步频率相对应的年龄段，随后将对比分析得到的结果发送至中央控制模块，所述中央控制模块根据对比分析结果控制相应楼道的灯光强弱。
6.根据权利要求4或5所述的一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，其特征在于：若所述计算机处理分析模块得到的与第二背部轮廓弯曲程度相对应的年龄段为{x1,x2,x3,x4,x5}，所述计算机处理分析模块得到的与第二脚步频率相对应的年龄段为{x6,x7,x8,x9,x10}，其中xi为年龄数值，取两个年龄段的中间年龄x3与x8进行加权平均计算，计算公式如下：
xv＝[ɑ1*x3+ɑ2*x8]
ɑ1+ɑ2＝1
其中，ɑ1与ɑ2为权重系数，xv为不超过加权平均数的整数部分，xv为判断年龄，所述中央控制模块根据判断年龄xv所处的年龄段调整相应楼道公共区域的灯光强弱，所述年龄段大小与灯光强弱成正比。
7.根据权利要求1所述的一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，其特征在于：所述存储模块还用于存储人行走时的双脚着地部位信息，存储模块里存储的为第一着地部位，当图像采集模块采集到对应楼道的行人图像并发送至计算机处理分析模块时，计算机处理分析模块对图像进行处理分析，得到图像中行人在行走时的双脚着地部位信息，此为第二着地部位，由计算机处理分析模块对第一着地部位与第二着地部位进行比较，并将比较结果发送至中央控制模块，由中央控制模块根据比较结果控制相应楼道的灯光强弱。
8.根据权利要求7所述的一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，其特征在于：所述计算机处理分析模块提取第二着地部位，若第二着地部位为脚掌先落地或脚尖先落地，则中央控制模块控制相应楼道灯光变强，若第二着地部位为脚跟先落地，则中央控制模块无需控制灯光变化。
9.根据权利要求1或8所述的一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，其特征在于：所述中央控制模块根据背部轮廓弯曲程度与脚步频率控制对应楼道公共区域的灯光强弱，此为基础灯光强度，所述中央控制模块再次根据第二着地部位，对基础灯光强度进行二次调整，此为调整灯光强度。
10.根据权利要求6所述的一种基于大数据的楼道公共区域灯光自动控制系统，其特征在于：所述计算机处理分析模块根据图像采集模块采集到的行人图像进行处理分析，若当前楼道公共区域正有多个行人通过时，比较每个行人的判断年龄，所述中央控制模块根据行人中判断年龄最大的调整相应楼层的灯光强度。
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