CN114245529A - 一种灯光控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灯光控制方法，包括：服务器获取每个教室的第一基础信息和教师的第二基础信息；第一基础信息包括教室ID和教室面积，第二基础信息包括教师ID、教室ID和课程ID；接收控制终端发送的第一权限控制请求消息；第一权限控制请求消息包括教师ID和位置信息；根据教师ID和位置信息时，查询关联信息表，判断教师ID是否存在于关联信息中，并判断位置信息和关联信息表中的教室ID是否一致；并根据学生密度和预设的教室应有照度，确定教室实时应有照度；根据教室当前照度和教室实时应有照度，确定灯光补偿照度；根据灯光补偿照度和当前灯光照度，确定灯光调节系数；控制终端根据灯光调节系数，向控制网关发送灯光调节指令，以对灯光进行调节。

Description

一种灯光控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种信息技术领域，尤其涉及一种灯光控制方法及系统。

背景技术

据教育部对全国学生体质健康调研显示，我国学生视力状况不容乐观，目前近视高发于9～13岁，特点是低龄化、高度数，而近视度数高于600易导致视网膜病变，因此预防近视的工作刻不容缓。“不良的视觉环境，读书写字时光线不足，近距离用眼时间过长，读写姿势不正确等是造成近视发生或发展的重要原因”。

目前市场上的用于教学环境的照明设备都是持续输出恒定功率的光源，光源属性不会随着环境的变化而变化，而教学环境的光源质量直接影响学生的视力情况。同时，不同的课程都是统一的光源，也没有根据教学内容改变教学光源，不利于创造良好的教学氛围，从而提高教学质量。因此，如何对教学环境的光源进行控制，成为一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种灯光控制方法及系统，以解决交换环境的光源的控制问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种灯光控制方法，所述灯光控制方法包括：

服务器获取每个教室的第一基础信息和教师的第二基础信息；所述第一基础信息包括教室ID和教室面积，所述第二基础信息包括教师ID、教室ID和课程ID；

将所述教室ID、教室面积、所述教师ID和所述课程ID进行关联，得到关联信息表；

接收控制终端发送的第一权限控制请求消息；所述第一权限控制请求消息包括教师ID和位置信息；

根据所述教师ID和所述位置信息时，查询所述关联信息表，判断所述教师ID是否存在于所述关联信息中，并判断所述位置信息和所述关联信息表中的教室ID是否一致；

当所述教师ID存在于所述关联信息中，且所述位置信息和所述关联信息表中的教室ID一致时，所述控制终端得到灯光控制权限；

控制终端根据视频图像，计算教室ID的人数信息，并根据所述人数信息和所述教室面积，确定学生密度；

所述控制终端接收模式选择信息；所述模式选择信息包括手动控制模式和自动控制模式；

当所述模式选择信息为自动控制模式时，所述控制终端获取教室ID的当前自然光照度和当前灯光照度；

所述控制终端根据所述当前自然光照度、当前灯光照度，确定教室当前照度；并根据所述学生密度和预设的教室应有照度，确定教室实时应有照度；根据所述教室当前照度和所述教室实时应有照度，确定灯光补偿照度；根据所述灯光补偿照度和所述当前灯光照度，确定灯光调节系数；

所述控制终端根据所述灯光调节系数，向控制网关发送灯光调节指令，以对灯光进行调节。

在一种可能的实现方式中，每个控制网关对应一个灯光源。

在一种可能的实现方式中，所述控制终端具有模式显示信息，所述模式显示信息包括灯光源全开模式、灯光源全关模式、上课模式、自习模式、下课模式和投影模式，所述灯光源全开模式、灯光源全关模式、上课模式、自习模式、下课模式和投影模式具有不同的预设的教室应有照度。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：接收模式显示信息，并根据所述模式显示信息，确定教室的预设的色温。

在一种可能的实现方式中，所述方法之后还包括：

获取环境色温；

根据所述环境色温和所述预设的色温，进行色温调节。

在一种可能的实现方式中，所述第二基础信息还包括：课程ID、课程类别、课程开始时间和课程结束时间；所述控制终端根据所述灯光调节系数，向控制网关发送灯光调节指令，以对灯光进行调节之后，还包括：

所述控制终端根据所述课程开始时间和所述课程结束时间确定所述灯光调节指令的输出时间段。

在一种可能的实现方式中，所述控制终端根据视频图像，计算教室ID的人数信息，并根据所述人数信息和所述教室面积，确定学生密度，具体包括：

所述教学环境内的摄像头采集视角范围内的视频图像，并将所述视频图像发送给所述控制终端；

所述控制终端对所述视频图像进行灰度化处理，生成灰度图像数据；

所述控制终端根据预设的时间间隔对所述灰度图像数据进行图像提取操作，生成图像数据；

所述控制终端根据所述图像数据进行特征识别处理，并且对于特征识别处理到的图像边界区域进行统计，生成人数信息；

所述控制终端根据所述教室面积，确定密度等级；

所述控制终端根据所述密度等级和所述人数信息，确定学生密度。

在一种可能的实现方式中，所述得到关联信息表之后，所述方法还包括：

接收后端管理服务器发送的第二权限控制请求消息，所述第二权限控制请求消息包括教室ID；

根据所述教室ID，所述后端管理服务器得到灯光控制权限。

在一种可能的实现方式中，当所述第二从控设备得到灯光控制权限后，所述服务器所述教学环境内的摄像头采集视角范围内的视频图像；

所述后端管理服务器对所述视频图像进行灰度化处理，生成灰度图像数据；

所述后端管理服务器根据预设的时间间隔对所述灰度图像数据进行图像提取操作，生成图像数据；

所述后端管理服务器根据所述图像数据进行特征识别处理，并且对于特征识别处理到的图像边界区域进行统计，生成人数信息；

所述后端管理服务器根据所述教室面积，确定密度等级；

所述后端管理服务器根据所述密度等级和所述人数信息，确定学生密度。

本发明第二方面提供了一种灯光控制系统，所述灯光控制系统包括第一方面任意一项所述的服务器、控制终端和控制网关。

本发明提供的灯光控制方法及系统，可以在控制终端获取到灯光控制权限后，通过控制终端自动控制教学环境的照度，从而维持光源的护眼效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的灯光控制系统架构图；

图2为本发明实施例提供的一种灯光控制方法的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明提供的一种灯光控制方法，可以对教室的灯光进行智能控制，以提供最佳的照度，从而实现护眼目的。

图1为本发明实施例提供的灯光控制系统架构图。如图1所示，

灯光控制系统采用B/S架构，常规采用云部署方式；灯光控制驱动器采用ZigBee无线控制驱动器；控制终端可采用4.1寸/8寸/10寸触摸控制面板等；前端光源采用LED灯，以微晶模式/格栅模式进行无频闪无炫光无蓝光高显指发光，在智慧控制的同时做到智慧护眼，全方位保护学生视力。

智慧灯光控制系统的灯光控制逻辑主要是从5个维度进行考虑，分别是时间、地点、课程、人数、自然光照度等综合处理进行控制，采用行业最新的灯光算法，分别从灯光数量、照度、色温及显指等各个方面进行综合调节，达到智慧教室护眼灯光的效果。

图2为本发明实施例提供的一种灯光控制方法的流程图，以下结合图1对本发明技术方案进行详述。如图2所示，本申请包括以下步骤：

步骤101，服务器获取每个教室的第一基础信息和教师的第二基础信息；第一基础信息包括教室ID和教室面积，第二基础信息包括教师ID、教室ID和课程ID；

其中，以将该灯光控制方法应用在教室中为例进行说明，该服务器可以是学校教务系统的服务器，具有最高的管理权限。该服务器中存储有教室的基本信息和教师的基本信息。教室ID可以是和教室所处的楼层有关，比如1号楼5层502教室，其教室ID可以是0105502,教师ID可以是教师的姓名和编号的任意组合，编号可以是按照教师入校时间来进行编号，也可以是按照教师所属的学院或者所教授的科目来进行编号，本申请对此并不限定。

步骤102，将教室ID、教室面积、教师ID和课程ID进行关联，得到关联信息表；

其中，关联信息表可以以表格的方式存储在服务器的数据库中，也可以将该关联信息表和课程信息进行关联后，形成一个新的表格进行存储。课程信息可以包括课程ID、课程开始时间、课程结束时间、教师ID、教室ID。

步骤103，接收控制终端发送的第一权限控制请求消息；第一权限控制请求消息包括教师ID和位置信息；

具体的，控制终端可以设置在每个教室中，该控制终端可以是手持终端，也可以是固定在教室内的终端，该终端具有触摸屏或者具有外部输入设备，比如鼠标。每个控制终端都具有终端ID，该终端ID可以是和该终端所处的教室ID进行关联，比如1号楼5层502教室，其教室ID可以是0105502,终端ID可以是010550201，终端ID也可以预先存储在服务器中。

在一个示例中，位置信息可以是控制终端所在区域的定位信息，该定位信息可以是终端ID。

可以通过在控制终端上输入教师ID，从而登录该控制终端，以获取该控制终端的控制权限。

步骤104，根据教师ID和位置信息时，查询关联信息表，判断教师ID是否存在于关联信息中，并判断位置信息和关联信息表中的教室ID是否一致；

具体的，当服务器接收到教师ID和位置信息时，可以判断该教师ID和位置信息是否一致，如果一致，可以执行步骤105。如果有一个不一致，比如教师ID存在，但是位置信息不一致，则可以将该位置信息存储在服务器的数据库中。如果教师ID不合法，但是位置信息合法，服务器可以向控制终端发送反馈消息，比如“用户名不正确，请重新输入用户名”，直至教师ID合法。如果两者皆不一致，服务器可以向控制终端发送反馈消息，比如“用户名和终端不合法，请联系工作人员”，从而通过控制权限的设置，避免了不必要的误控制。

步骤105，当教师ID存在于关联信息中，且位置信息和关联信息表中的教室ID一致时，控制终端得到灯光控制权限；

具体的，控制终端得到灯光控制权限后，可以由控制终端对灯光进行控制。

可以理解的是，与控制终端相并列的还可以包括内嵌的控制面板，比如，教室的墙壁上的控制面板，该控制面板也可以对灯光进行控制。可以在服务器中预设有控制面板和控制终端的优先级，示例而非限定，比如，可以设置该控制面板的控制优先级低于该控制终端的控制优先级。

控制面板可以控制灯光的开启和关闭。更进一步的，服务器具有最高权限的控制等级，可以控制灯光的关闭，更进一步的，服务器也可以具有模式选择信息，从而可以对多个教室的灯光进行控制。从而实现了一键开启选择的多个教室的灯光源和一键关闭选择的多个教室的灯光源。

步骤106，控制终端根据视频图像，计算教室ID的人数信息，并根据人数信息和教室面积，确定学生密度；

具体的，本申请的控制终端可以进行学生密度的计算，当控制终端没有获取到灯光的控制权限时，服务器也可以进行学生密度的计算。现在以控制终端得到灯光的控制权限为例，对如何进行学生密度计算进行说明。

教学环境内的摄像头采集视角范围内的视频图像，并将视频图像发送给控制终端；控制终端对视频图像进行灰度化处理，生成灰度视频图像；控制终端根据预设的时间间隔对灰度视频视频图像进行图像提取操作，生成视频图像；控制终端根据视频图像进行特征识别处理，并且对于特征识别处理到的图像边界区域进行统计，生成人数信息；控制终端根据教室面积，确定密度等级；控制终端根据密度等级和人数信息，确定学生密度。

具体的，教室里还布置有摄像头，并且摄像头对视角范围内的画面进行视频录制，可以获取教室的视频图像。

摄像头的视频图像可以通过控制网关发送到控制终端，由控制终端对该视频图像进行处理，控制终端对彩色视频图像中的三分量按照不同权重进行加权处理，每个像素点根据三分量生成第一灰度值。控制终端对所有像素点的第一灰度值进行平均值计算，得到灰度阈值。将每个像素点的第一灰度值与灰度阈值进行比较，确定该像素点进行灰度处理后的第二灰度值，并根据第二灰度值输出灰度图像数据。

在一个具体的实施例中，控制终端对彩色视频的RGB色彩模式(RGB Color Mode，RGB)下的三个色彩通道红(Red,R)、绿(Green,G)、蓝(Blue,B)，分别分配0.3、0.6、0.1的不同权重。例如其中一个像素点灰度化处理前为R：240、G：223、B：204。经过灰度化处理后R＝G＝B，该像素点的第一灰度值为R＝G＝B＝240*0.3+223*0.6+204*0.1＝226.2,以此类推得到各个像素点的第一灰度值。例如全部第一灰度值分别为“226.2、130、100、50、10”，则灰度阈值为全部像素点的第一灰度值的平均值103.24。将全部像素点的第一灰度值与灰度阈值103.24进行比较，第一灰度值小于灰度阈值的像素点输出第二灰度值为0，第一灰度值大于灰度阈值的像素点输出第二灰度值为255。

控制终端根据预设的时间间隔对灰度图像数据进行图像提取操作，生成第一图像数据。在一个具体的实施例中，控制终端每隔5分钟对灰度图像数据进行提取，生成一个第一图像数据。

控制终端根据第一图像数据进行特征识别处理，并且对于特征识别处理到的图像边界区域进行统计，生成人数信息。

在一个具体的实施例中，控制终端对多个第一视频图像进项特征识别，例如识别图像中的肩颈特征或面部特征，根据识别结果确定对象区域，并且对识别到肩颈特征或面部特征的区域数量进行统计，生成人数信息。

在一个具体的实施例中，密度等级1：人数＜15人，20㎡＜教室面积＜30㎡；密度等级2：15人≤人数＜35人，30㎡＜教室面积＜50㎡；密度等级3：人数≥35人，教室面积＞50㎡；当控制终端识别到的人数信息为40人时，密度等级为3。

计算得到密度等级后，可以确定学生密度，比如，人数信息为40人，而缺勤人数为5人，缺勤人数可以根据预设的课程信息得到，教室面积为63㎡，该教室面积对应的人数为45人，在教室面积不变的情况下，人数40对应的学生密度为40/45＝0.89。

步骤107，控制终端接收模式选择信息；模式选择信息包括手动控制模式和自动控制模式；

具体的，控制终端上具有模式选择信息，该模式选择信息可以以按钮的形式进行显示，比如，手动控制模式对应手动按钮，自动控制模式对应自动按钮。

相应的，当选择手动控制模式时，可以手动对光照进行增大或者减小。而增大或者减小的数值，都可以按照预设的照度进行，比如，每按压一次手动按钮上的增加按钮或者减小按钮，增大或者减小10Lux。

步骤108，当模式选择信息为自动控制模式时，控制终端获取教室ID的当前自然光照度和当前灯光照度；

具体的，分别通过照度传感器测量当前自然光照度和当前灯光照度，比如，将灯光关闭，从而测得自然光照度。

步骤109，控制终端根据当前自然光照度、当前灯光照度，确定教室当前照度；并根据学生密度和预设的教室应有照度，确定教室实时应有照度；根据教室当前照度和教室实时应有照度，确定灯光补偿照度；根据灯光补偿照度和当前灯光照度，确定灯光调节系数；

具体的，根据当前自然光照度和当前灯光照度之和，确定教室当前照度，预设的教室应有照度，是一经验值，可以根据经验提前设定。

教室实时应有照度，等于学生密度和预设的教室应有照度的乘积。比如，预设的教室应有照度为300Lux，学生密度为0.89，则教室实时应有照度为300*0.89＝267Lux。

灯光补偿照度，是教室实时应有照度与教室当前照度的差值。当教室当前照度达不到教室实时应有照度时，应该对教室当前照度进行提升，当教室当前照度超过教室实时应有照度时，对教室当前照度进行减小。

步骤110，控制终端根据灯光调节系数，向控制网关发送灯光调节指令，以对灯光进行调节。

具体的，教室内的每个控制网关对应一个灯光源，控制网关通过驱动器驱动灯光源。灯光调节系数，可以直接调节一个灯光源的照度，也可以将照度分配到多个灯光源，从而对多个灯光源的进行控制，以实现对灯光的调节。

当进行多个灯光的控制时，可以根据灯光源的个数，确定每个灯光源的灯光调节系数，从而控制系统将每个灯光源的调节系数通过控制网关发送给驱动器，以通过驱动器进行灯光照度的升高或者降低。

进一步的，本申请中的控制终端上还具有模式显示信息，该模式显示信息用于对模式进行选择，比如，具有灯光源全开模式、灯光源全关模式、上课模式、自习模式、下课模式和投影模式，灯光源全开模式、灯光源全关模式、上课模式、自习模式、下课模式和投影模式具有不同的预设的教室应有照度，即每一种模式显示信息对应有对应的预设的教室应有照度，而且每一种模式对应有预设的色温。

在一个具体的实施例中，色温传感器每隔5分钟采集一次所处环境的环境色温，并发送给服务器或者控制终端，判断色温是否在预置的色温差值范围内，当色温不在预置的色温差值范围内时，表明外部环境照明色温过暖或者过冷，此时需要进行环境色温的补偿或修正。

本发明上述实施例中，以照明模式参数包括亮度参数和色温参数为例进行本方法的说明，在实际应用中，也可以依照照度参数和色温参数的调整作为执行本发明光信号输出方法的依据。

本发明的灯光控制方法，可以先判断控制终端的权限，在确定控制终端获取到灯光控制权限后，通过授权给控制终端，以通过控制终端自动控制教学环境的照度，从而维持光源的护眼效果。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种灯光控制方法，其特征在于，所述灯光控制方法包括：

服务器获取每个教室的第一基础信息和教师的第二基础信息；所述第一基础信息包括教室ID和教室面积，所述第二基础信息包括教师ID、教室ID和课程ID；

将所述教室ID、教室面积、所述教师ID和所述课程ID进行关联，得到关联信息表；

接收控制终端发送的第一权限控制请求消息；所述第一权限控制请求消息包括教师ID和位置信息；

根据所述教师ID和所述位置信息时，查询所述关联信息表，判断所述教师ID是否存在于所述关联信息中，并判断所述位置信息和所述关联信息表中的教室ID是否一致；

当所述教师ID存在于所述关联信息中，且所述位置信息和所述关联信息表中的教室ID一致时，所述控制终端得到灯光控制权限；

控制终端根据视频图像，计算教室ID的人数信息，并根据所述人数信息和所述教室面积，确定学生密度；

所述控制终端接收模式选择信息；所述模式选择信息包括手动控制模式和自动控制模式；

当所述模式选择信息为自动控制模式时，所述控制终端获取教室ID的当前自然光照度和当前灯光照度；

所述控制终端根据所述当前自然光照度、当前灯光照度，确定教室当前照度；并根据所述学生密度和预设的教室应有照度，确定教室实时应有照度；根据所述教室当前照度和所述教室实时应有照度，确定灯光补偿照度；根据所述灯光补偿照度和所述当前灯光照度，确定灯光调节系数；

所述控制终端根据所述灯光调节系数，向控制网关发送灯光调节指令，以对灯光进行调节。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个控制网关对应一个灯光源。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制终端具有模式显示信息，所述模式显示信息包括灯光源全开模式、灯光源全关模式、上课模式、自习模式、下课模式和投影模式，所述灯光源全开模式、灯光源全关模式、上课模式、自习模式、下课模式和投影模式具有不同的预设的教室应有照度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收模式显示信息，并根据所述模式显示信息，确定教室的预设的色温。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法之后还包括：

获取环境色温；

根据所述环境色温和所述预设的色温，进行色温调节。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二基础信息还包括：课程ID、课程类别、课程开始时间和课程结束时间；所述控制终端根据所述灯光调节系数，向控制网关发送灯光调节指令，以对灯光进行调节之后，还包括：

所述控制终端根据所述课程开始时间和所述课程结束时间确定所述灯光调节指令的输出时间段。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制终端根据视频图像，计算教室ID的人数信息，并根据所述人数信息和所述教室面积，确定学生密度，具体包括：

所述教学环境内的摄像头采集视角范围内的视频图像，并将所述视频图像发送给所述控制终端；

所述控制终端对所述视频图像进行灰度化处理，生成灰度图像数据；

所述控制终端根据预设的时间间隔对所述灰度图像数据进行图像提取操作，生成图像数据；

所述控制终端根据所述图像数据进行特征识别处理，并且对于特征识别处理到的图像边界区域进行统计，生成人数信息；

所述控制终端根据所述教室面积，确定密度等级；

所述控制终端根据所述密度等级和所述人数信息，确定学生密度。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到关联信息表之后，所述方法还包括：

接收后端管理服务器发送的第二权限控制请求消息，所述第二权限控制请求消息包括教室ID；

根据所述教室ID，所述后端管理服务器得到灯光控制权限。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述第二从控设备得到灯光控制权限后，所述服务器所述教学环境内的摄像头采集视角范围内的视频图像；

所述后端管理服务器对所述视频图像进行灰度化处理，生成灰度图像数据；

所述后端管理服务器根据预设的时间间隔对所述灰度图像数据进行图像提取操作，生成图像数据；

所述后端管理服务器根据所述图像数据进行特征识别处理，并且对于特征识别处理到的图像边界区域进行统计，生成人数信息；

所述后端管理服务器根据所述教室面积，确定密度等级；

所述后端管理服务器根据所述密度等级和所述人数信息，确定学生密度。

10.一种灯光控制系统，其特征在于，所述灯光控制系统包括权利要求1-9任意一项所述的服务器、控制终端和控制网关。

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