CN116734995A - 一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于光环境检测领域，涉及数据分析技术，用于解决现有的环境光指标检测方法无法结合光环境检测参数与用户体征参数对光环境健康程度进行评价的问题，具体是一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统，包括健康评估平台，健康评估平台通信连接有数据采集模块、光环境检测模块、健康评估模块、光环境调节模块以及存储模块；数据采集模块用于对光环境参数进行采集：获取测试用户的身体参数，身体参数包括用户的年龄值、眼轴长度值YZ、屈光度数值QG以及裸眼视力值LY；本发明可以对光环境进行数据采集与测试分析，结合自然光参数对室内光参数进行调节，直至环境光参数达到光环境参数范围，对测试数据进行统计。

Description

一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统

技术领域

本发明属于光环境检测领域，涉及数据分析技术，具体是一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统。

背景技术

由光（照度水平和分布、照明的形式）与颜色（色调、色饱和度、室内颜色分布、颜色显现）在室内建立的同房间形状有关的生理和心理环境，人们通过听觉、视觉、嗅觉、味觉和触觉认识世界，在所获得的信息中有80%来自光引起的视觉。

现有的光环境检测方法通常仅能够对环境光的各项参数进行检测，但是无法结合光环境检测参数与用户体征参数对光环境健康程度进行分析，从而无法生成室内光源的调节标准，导致读写光环境无法根据用户体征参数、自然光参数进行优化。

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统，用于解决现有的环境光指标检测方法无法结合光环境检测参数与用户体征参数对光环境健康程度进行评价的问题；

本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以结合光环境检测参数与用户体征参数对光环境健康程度进行评价的基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统，包括健康评估平台，所述健康评估平台通信连接有数据采集模块、光环境检测模块、健康评估模块、光环境调节模块以及存储模块；

所述数据采集模块用于对光环境参数进行采集：获取测试用户的身体参数，身体参数包括用户的年龄值、眼轴长度值YZ、屈光度数值QG以及裸眼视力值LY，通过对眼轴长度值YZ、屈光度数值QG以及裸眼视力值LY进行数值计算得到测试用户的身体系数ST；由测试用户的年龄最大值与年龄最小值构成年龄范围，将年龄范围分割为若干个年龄区间；由测试用户的身体系数ST最大值与身体系数ST最小值构成身体范围，将身体范围分割为若干个身体区间，通过身体－年龄－光环境对照表获取到年龄区间与身体区间对应的光环境参数范围；

所述光环境检测模块用于对室内光环境指标进行检测分析：获取服务用户的身体参数并计算服务用户的身体系数ST，通过服务用户的身体系数ST与年龄值调取对应的光环境参数范围，获取服务用户的照度数据ZD、显色数据XS以及色温数据SW并进行数值计算得到光环系数GH，将光环系数GH通过健康评估平台发送至健康评估模块；

所述健康评估模块用于对服务用户的读写光环境进行健康评估并在读写光环境不满足要求时生成调节信号，将调节信号通过健康评估平台发送至光环境调节模块；

所述光环境调节模块用于在接收到调节信号后进行光环境调节。

作为本发明的一种优选实施方式，数据采集模块对光环境进行数据采集与测试分析的过程还包括：光环境参数范围包括环境照度范围、环境显色指数范围以及环境色温范围，在检测空间内设置检测点，在检测点通过采集终端获取到自然光参数，自然光参数包括自然照度值、自然显色指数值以及自然色温值，根据自然光参数对室内灯光进行调节，直至环境照度值位于环境照度范围之内、环境显色指数值位于环境指数范围之内以及环境色温值位于环境色温范围之内，判定调节完成，将调节完成之后的室内灯光参数标记为调节参数，调节参数包括灯光照度值、灯光显色指数值以及灯光色温值；由测试过程中的自然照度值的最大值与最小值构成自然照度范围、自然显色指数最大值与最小值构成自然显色指数范围、自然色温值最大值与最小值构成自然色温范围；将自然照度范围、自然显色指数范围以及自然色温范围分别分割为若干个自然照度区间、自然显色指数区间以及自然色温区间。

作为本发明的一种优选实施方式，照度数据ZD、显色数据XS以及色温数据SW的获取过程包括：通过采集终端获取光环境参数并提取光环境参数中的环境照度值、环境显色指数值以及环境色温值，将环境照度范围的最大值与最小值的平均值标记为环境照度标准值，将环境照度值与环境照度标准值差值的绝对值标记为照度数据ZD；

将环境显色指数范围的最大值与最小值的平均值标记为环境显色指数标准值，将环境显色指数值与环境显色指数标准值差值的绝对值标记为显色数据XS；

将环境色温范围的最大值与最小值的平均值标记为环境色温标准值，将环境色温值与环境色温标准值差值的绝对值标记为色温数据SW。

作为本发明的一种优选实施方式，健康评估模块对服务用户的读写光环境进行健康评估的具体过程包括：通过存储模块获取到光环阈值GHmax，将服务用户的光环系数GH与光环阈值GHmax进行比较：若光环系数GH小于光环阈值GHmax，则判定服务用户的读写光环境健康程度满足要求；若光环系数GH大于等于光环阈值GHmax，则判定服务用户的读写光环境健康程度不满足要求，生成调节信号并将调节信号发送至健康评估平台，健康评估平台接收到调节信号后将调节信号发送至光环境调节模块。

作为本发明的一种优选实施方式，光环境调节模块进行光环境调节的具体过程包括：光环境调节模式包括自动控制模式以及输出调节模式；

采用自动控制模式进行光环境调节的具体过程包括：将灯光关闭并提取自然光参数，调取自然光参数对应的自然照度区间、自然显色指数区间以及自然色温区间，以自然照度区间、自然显色指数区间以及自然色温区间对应的调节参数为基准对灯光参数进行调节；

采用输出调节模式进行光环境调节的具体过程包括：将光环系数GH与调节参数通过健康评估平台发送至服务用户的手机终端，服务用户根据调节参数对灯光参数进行手动调节。

作为本发明的一种优选实施方式，该基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：对光环境进行数据采集与测试分析：获取测试用户的年龄值以及身体系数ST，通过身体－年龄－光环境对照表获取到年龄区间与身体区间对应的光环境参数范围，在检测空间内设置检测点，在检测点通过采集终端获取到自然光参数，根据自然光参数对室内灯光进行调节并将调节完成时的室内灯光参数标记为调节参数；

步骤二：对室内光环境指标进行检测分析：获取服务用户的照度数据ZD、显色数据XS以及色温数据SW并进行数值计算得到光环系数GH，通过光环系数GH对服务用户的读写光环境是否满足要求进行判定；

步骤三：采用自动控制模式或输出调节模式在服务用户的读写光环境不满足要求时进行光环境调节。

本发明具备下述有益效果：

1、通过数据采集模块可以对光环境进行数据采集与测试分析，通过对测试用户的身体参数进行分析与计算得到身体系数，结合年龄与身体系数获取到测试用户的光环境参数范围，然后结合自然光参数对室内光参数进行调节，直至环境光参数达到光环境参数范围，对测试数据进行统计，为每一组自然光区间匹配对应的调节参数，提高光环境调节的效率；

2、通过光环境监测模块可以对室内光环境指标进行检测分析，通过光环境参数范围获取到各项环境光偏差参数并进行数值计算得到光环系数，通过光环系数的数值对服务用户的读写光环境健康程度是否合格进行判定，实现自动光环境指标检测；

3、通过光环境调节模块可以在接收到调节信号后进行光环境调节，通过双模式结合的方式对灯光参数进行调节，自动控制模式无需用户去深入了解光环境的各个指标，就可以营造一个健康的光环境。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的系统框图；

图2为本发明实施例二的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统，包括健康评估平台，健康评估平台通信连接有数据采集模块、光环境检测模块、健康评估模块、光环境调节模块以及存储模块。

根据《GB40070—2021儿童青少年学习用品近视防控卫生要求》，对读写作业台灯卫生要求如下：灯具应通过国家强制性产品认证；一般显色指数Ra不应小于80，LED灯具R9应大于0；对于GB 7000.1中不免除网膜蓝光危害评估的灯具，应根据IEC/TR62778进行评估；灯具蓝光危险组别为RG0；灯具在正常工作位置时，灯具照度在≤300mm的120°扇形区域应不低于300lx，在＞300mm且≤500mm的120°扇形环带不低于150lx。灯具照度均匀度在≤300mm的120°扇形区域应不大于3，在≥300mm且≤500mm的120°扇形环带应不大于3；

对于阅读照明来说，不同身体特征（如不同年龄段、不同视力状态）的用户最适宜采用的环境光参数不同，与此同时，室内环境中的自然光在不同时间段的照明参数也不尽相同，因此，如何结合用户的身体数据与当前自然光参数进行灯光参数调节，使环境光达到适宜用户使用的标准，是一个亟需解决的技术问题。

数据采集模块用于对光环境参数进行采集：获取测试用户的身体参数，身体参数包括用户的年龄值、眼轴长度值YZ、屈光度数值QG以及裸眼视力值LY，通过公式ST=α1*YZ+α2*QG+α3*LY得到测试用户的身体系数ST，其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；由测试用户的年龄最大值与年龄最小值构成年龄范围，将年龄范围分割为若干个年龄区间；由测试用户的身体系数ST最大值与身体系数ST最小值构成身体范围，将身体范围分割为若干个身体区间，通过身体-年龄-光环境对照表获取到年龄区间与身体区间对应的光环境参数范围，光环境参数范围包括环境照度范围、环境显色指数范围以及环境色温范围，在检测空间内设置检测点，在检测点通过采集终端获取到自然光参数，采集终端包括光谱传感器、颜色传感器、紫外传感器、红外传感器、可见光传感器、照度传感器、频闪传感器、显色指数传感器、色温传感器、蓝光危害剂量；自然光参数包括自然照度值、自然显色指数值以及自然色温值，根据自然光参数对室内灯光进行调节，直至环境照度值位于环境照度范围之内、环境显色指数值位于环境指数范围之内以及环境色温值位于环境色温范围之内，判定调节完成，将调节完成之后的室内灯光参数标记为调节参数，调节参数包括灯光照度值、灯光显色指数值以及灯光色温值；由测试过程中的自然照度值的最大值与最小值构成自然照度范围、自然显色指数最大值与最小值构成自然显色指数范围、自然色温值最大值与最小值构成自然色温范围；将自然照度范围、自然显色指数范围以及自然色温范围分别分割为若干个自然照度区间、自然显色指数区间以及自然色温区间；对光环境进行数据采集与测试分析，通过对测试用户的身体参数进行分析与计算得到身体系数，结合年龄与身体系数获取到测试用户的光环境参数范围，然后结合自然光参数对室内光参数进行调节，直至环境光参数达到光环境参数范围，对测试数据进行统计，为每一组自然光区间匹配对应的调节参数，提高光环境调节的效率。

光环境检测模块用于对室内光环境指标进行检测分析：获取服务用户的身体参数并计算服务用户的身体系数ST，通过服务用户的身体系数ST与年龄值调取对应的光环境参数范围；通过采集终端获取光环境参数并提取光环境参数中的环境照度值、环境显色指数值以及环境色温值，将环境照度范围的最大值与最小值的平均值标记为环境照度标准值，将环境照度值与环境照度标准值差值的绝对值标记为照度数据ZD，将环境显色指数范围的最大值与最小值的平均值标记为环境显色指数标准值，将环境显色指数值与环境显色指数标准值差值的绝对值标记为显色数据XS，将环境色温范围的最大值与最小值的平均值标记为环境色温标准值，将环境色温值与环境色温标准值差值的绝对值标记为色温数据SW；通过公式GH=β1*ZD+β2*XS+β3*SW得到光环系数GH，其中β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3＞1；将服务用户的光环系数GH通过健康评估平台发送至健康评估模块；对室内光环境指标进行检测分析，通过光环境参数范围获取到各项环境光偏差参数并进行数值计算得到光环系数，通过光环系数的数值对服务用户的读写光环境健康程度是否合格进行判定，实现自动光环境指标检测。

健康评估模块用于对服务用户的读写光环境进行健康评估：通过存储模块获取到光环阈值GHmax，将服务用户的光环系数GH与光环阈值GHmax进行比较：若光环系数GH小于光环阈值GHmax，则判定服务用户的读写光环境健康程度满足要求；若光环系数GH大于等于光环阈值GHmax，则判定服务用户的读写光环境健康程度不满足要求，生成调节信号并将调节信号发送至健康评估平台，健康评估平台接收到调节信号后将调节信号发送至光环境调节模块。

光环境调节模块用于在接收到调节信号后进行光环境调节：光环境调节模式包括自动控制模式以及输出调节模式，采用自动控制模式进行光环境调节的具体过程包括：将灯光关闭并提取自然光参数，调取自然光参数对应的自然照度区间、自然显色指数区间以及自然色温区间，以自然照度区间、自然显色指数区间以及自然色温区间对应的调节参数为基准对灯光参数进行调节；采用输出调节模式进行光环境调节的具体过程包括：将光环系数GH与调节参数通过健康评估平台发送至服务用户的手机终端，服务用户根据调节参数对灯光参数进行手动调节；在接收到调节信号后进行光环境调节，通过双模式结合的方式对灯光参数进行调节，自动控制模式无需用户去深入了解光环境的各个指标，就可以营造一个健康的光环境。

实施例二

如图2所示，一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估方法，包括以下步骤：

步骤一：对光环境进行数据采集与测试分析：获取测试用户的年龄值以及身体系数ST，通过身体－年龄－光环境对照表获取到年龄区间与身体区间对应的光环境参数范围，在检测空间内设置检测点，在检测点通过采集终端获取到自然光参数，根据自然光参数对室内灯光进行调节并将调节完成时的室内灯光参数标记为调节参数；

步骤二：对室内光环境指标进行检测分析：获取服务用户的照度数据ZD、显色数据XS以及色温数据SW并进行数值计算得到光环系数GH，通过光环系数GH对服务用户的读写光环境是否满足要求进行判定；

步骤三：采用自动控制模式或输出调节模式在服务用户的读写光环境不满足要求时进行光环境调节。

一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统，工作时，获取测试用户的年龄值以及身体系数ST，通过身体－年龄－光环境对照表获取到年龄区间与身体区间对应的光环境参数范围，在检测空间内设置检测点，在检测点通过采集终端获取到自然光参数，根据自然光参数对室内灯光进行调节并将调节完成时的室内灯光参数标记为调节参数；获取服务用户的照度数据ZD、显色数据XS以及色温数据SW并进行数值计算得到光环系数GH，通过光环系数GH对服务用户的读写光环境是否满足要求进行判定；采用自动控制模式或输出调节模式在服务用户的读写光环境不满足要求时进行光环境调节。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式ST=α1*YZ+α2*QG+α3*LY；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的身体系数；将设定的身体系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为3.48、2.63和2.21；

系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的身体系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如身体系数与眼轴长度值的数值成正比。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统，其特征在于，包括健康评估平台，所述健康评估平台通信连接有数据采集模块、光环境检测模块、健康评估模块、光环境调节模块以及存储模块；

所述数据采集模块用于对光环境参数进行采集：获取测试用户的身体参数，身体参数包括用户的年龄值、眼轴长度值YZ、屈光度数值QG以及裸眼视力值LY，通过对眼轴长度值YZ、屈光度数值QG以及裸眼视力值LY进行数值计算得到测试用户的身体系数ST；由测试用户的年龄最大值与年龄最小值构成年龄范围，将年龄范围分割为若干个年龄区间；由测试用户的身体系数ST最大值与身体系数ST最小值构成身体范围，将身体范围分割为若干个身体区间，通过身体－年龄－光环境对照表获取到年龄区间与身体区间对应的光环境参数范围；

所述光环境检测模块用于对室内光环境指标进行检测分析：获取服务用户的身体参数并计算服务用户的身体系数ST，通过服务用户的身体系数ST与年龄值调取对应的光环境参数范围，获取服务用户的照度数据ZD、显色数据XS以及色温数据SW并进行数值计算得到光环系数GH，将光环系数GH通过健康评估平台发送至健康评估模块；

所述健康评估模块用于对服务用户的读写光环境进行健康评估并在读写光环境不满足要求时生成调节信号，将调节信号通过健康评估平台发送至光环境调节模块；

所述光环境调节模块用于在接收到调节信号后进行光环境调节。

2.根据权利要求1所述的一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统，其特征在于，数据采集模块对光环境进行数据采集与测试分析的过程还包括：光环境参数范围包括环境照度范围、环境显色指数范围以及环境色温范围，在检测空间内设置检测点，在检测点通过采集终端获取到自然光参数，自然光参数包括自然照度值、自然显色指数值以及自然色温值，根据自然光参数对室内灯光进行调节，直至环境照度值位于环境照度范围之内、环境显色指数值位于环境指数范围之内以及环境色温值位于环境色温范围之内，判定调节完成，将调节完成之后的室内灯光参数标记为调节参数，调节参数包括灯光照度值、灯光显色指数值以及灯光色温值；由测试过程中的自然照度值的最大值与最小值构成自然照度范围、自然显色指数最大值与最小值构成自然显色指数范围、自然色温值最大值与最小值构成自然色温范围；将自然照度范围、自然显色指数范围以及自然色温范围分别分割为若干个自然照度区间、自然显色指数区间以及自然色温区间。

3.根据权利要求2所述的一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统，其特征在于，照度数据ZD、显色数据XS以及色温数据SW的获取过程包括：通过采集终端获取光环境参数并提取光环境参数中的环境照度值、环境显色指数值以及环境色温值，将环境照度范围的最大值与最小值的平均值标记为环境照度标准值，将环境照度值与环境照度标准值差值的绝对值标记为照度数据ZD；

将环境显色指数范围的最大值与最小值的平均值标记为环境显色指数标准值，将环境显色指数值与环境显色指数标准值差值的绝对值标记为显色数据XS；

将环境色温范围的最大值与最小值的平均值标记为环境色温标准值，将环境色温值与环境色温标准值差值的绝对值标记为色温数据SW。

4.根据权利要求3所述的一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统，其特征在于，健康评估模块对服务用户的读写光环境进行健康评估的具体过程包括：通过存储模块获取到光环阈值GHmax，将服务用户的光环系数GH与光环阈值GHmax进行比较：

若光环系数GH小于光环阈值GHmax，则判定服务用户的读写光环境健康程度满足要求；

若光环系数GH大于等于光环阈值GHmax，则判定服务用户的读写光环境健康程度不满足要求，生成调节信号并将调节信号发送至健康评估平台，健康评估平台接收到调节信号后将调节信号发送至光环境调节模块。

5.根据权利要求4所述的一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统，其特征在于，光环境调节模块进行光环境调节的具体过程包括：光环境调节模式包括自动控制模式以及输出调节模式；

采用自动控制模式进行光环境调节的具体过程包括：将灯光关闭并提取自然光参数，调取自然光参数对应的自然照度区间、自然显色指数区间以及自然色温区间，以自然照度区间、自然显色指数区间以及自然色温区间对应的调节参数为基准对灯光参数进行调节；

采用输出调节模式进行光环境调节的具体过程包括：将光环系数GH与调节参数通过健康评估平台发送至服务用户的手机终端，服务用户根据调节参数对灯光参数进行手动调节。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统，其特征在于，该基于阅读书写的环境光指标检测及健康程度评估系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：对光环境进行数据采集与测试分析：获取测试用户的年龄值以及身体系数ST，通过身体－年龄－光环境对照表获取到年龄区间与身体区间对应的光环境参数范围，在检测空间内设置检测点，在检测点通过采集终端获取到自然光参数，根据自然光参数对室内灯光进行调节并将调节完成时的室内灯光参数标记为调节参数；

步骤二：对室内光环境指标进行检测分析：获取服务用户的照度数据ZD、显色数据XS以及色温数据SW并进行数值计算得到光环系数GH，通过光环系数GH对服务用户的读写光环境是否满足要求进行判定；

步骤三：采用自动控制模式或输出调节模式在服务用户的读写光环境不满足要求时进行光环境调节。