CN116939921A - 一种基于物联网的智慧家庭照明控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的智慧家庭照明控制系统及方法，属于智能照明技术领域。本发明系统包括数据采集与分析模块、历史图像数据获取与处理模块、实时图像数据处理与匹配模块、用户调节数据收集与处理模块以及自动化控制模块；所述数据采集与分析模块获取历史数据；所述历史图像数据获取与处理模块负责获取用户的历史图像数据，生成照明方案；所述实时图像数据处理与匹配模块用于获取用户的实时图像数据，并与历史图像数据进行比对和匹配；所述用户调节数据收集与处理模块负责收集用户对照明方案的调节数据，智能地调节和更新照明方案；所述自动化控制模块通过与照明设备进行通信和控制，实现智能化的家庭照明控制。
Description
技术领域
本发明涉及智能照明技术领域，具体为一种基于物联网的智慧家庭照明控制系统及方法。
背景技术
传统的家庭照明系统通常仅包括开关用于控制灯光的开启和关闭。然而，随着物联网技术的快速发展，智慧家庭照明控制系统正在逐渐取代传统的照明方式，为用户带来更智能化、高效节能的照明体验。
现有技术中虽然存在一些方法用于智慧家庭照明控制系统，但仍旧存在以下问题：在现有的照明系统中，照明设备通常是按照固定时间段或远程控制进行工作，而无法根据实际需要提供个性化的照明方案；在现有的照明系统中，通常只提供基本人工设定的照明方案，无法根据用户的要求进行自动更新照明方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的智慧家庭照明控制系统及方法，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：
一种基于物联网的智慧家庭照明控制方法，方法包括以下步骤：
S100.利用光线传感器采集每个房间的光照强度值，获取用户家庭的照明数据，通过分析每个房间的光照强度值和照明数据分别得到相对应房间的照明阈值Q；所述照明数据是指用户家庭开启照明设备对应的照明时间点；
S200.获取每个房间的用户家庭成员的历史图像数据和照明设备数据，基于历史图像数据和照明设备数据，从中提取用户家庭成员活动模式和照明习惯，生成不同活动模式下的照明方案；照明设备数据包括各个照明设备的编号和状态；
S300.获取用户家庭成员的实时图像数据，计算实时图像数据与历史图像数据的相似度，根据计算结果，得到实时图像数据的用户家庭成员活动模式，并对当前活动模式进行自动匹配步骤S200中的照明方案；
S400.收集用户家庭成员对照明方案的调节数据，计算调节后的照明方案与调节前的照明方案的偏差值，针对偏差值对照明方案进行相应的处理。
对于上述内容提及的用户家庭成员图像数据的获取需要由用户进行授权才可以进行采集，在用户使用照明控制系统时，提供相应的安全协议。
进一步的，步骤S100包括：
S101.针对每个房间，获取选定周期内的房间的光照强度和照明数据，以一天为时间间隔，将照明数据的照明时间点与相对应的光照强度进行关联，并根据照明数据的照明时间点记录每个时间间隔每次开启照明设备的照明时段；
S102.根据照明时段，获取每个时间间隔的照明时段的时长，再计算所有照明时段的时长平均值，选取大于等于平均值的照明时段作为常用时段；
S103.基于常用时段，获取每个时间间隔常用时段对应的光照强度，计算选定周期内每个时间间隔常用时段对应的光照强度的平均值，将光照强度的平均值进行降序排列，选取最小值作为照明阈值Q。
通过光线传感器采集每个房间的光照强度值，可以实时了解各个房间的光照情况；利用照明数据和光照强度值进行分析，可以确定适宜的照明阈值Q，从而实现针对不同房间的精确的光照控制；这种自动化控制减少了人工干预的需要，提高了照明系统的智能化程度；用户无需手动调节照明设备，系统可以根据实时情况自动进行调整，提供更便捷、智能的照明体验。
获取每个时间间隔常用时段对应的光照强度，计算选定周期内每个时间间隔常用时段对应的光照强度的平均值，将光照强度的平均值进行降序排列，选取最小值作为照明阈值Q，由于室内的光照强度是随时间变化的，常用时段的光照强度平均值代表了每个时间间隔在常用时段的一般光照强度，那么取最小值作为照明阈值就可以作为后续的判断依据。
进一步的，步骤S200包括：
S201.获取用户家庭成员的历史图像数据，得到每个房间用户家庭成员数量和位置；针对每个房间的历史图像数据，为每个图像标注对应的活动模式标签，并将用户家庭成员数量和位置数据与活动模式标签进行关联，即一个活动模式标签的图像对应用户家庭成员数量和位置数据；
S202.获取照明设备数据，得到每个房间的照明设备数据，针对每个历史图像都构建照明设备数据集合A，且A={a1,a2,...,an}，其中n表示房间内照明设备的个数，取正整数，a1代表房间内第一个的照明设备的编号和状态，a2代表房间内第二个的照明设备的编号和状态，ai代表房间内第i个的照明设备的编号和状态，且i≤n；
S203.根据照明数据所记录的用户家庭开启照明设备对应的照明时间点，将历史图像的活动模式标签与相应的照明设备数据进行关联，从而得到每个活动模式对应的照明方案；
S204.当出现历史图像数据中用户家庭成员数量和位置对应的活动模式标签相同，但对应的照明方案不同时，计算照明方案的能耗，根据能耗的大小进行照明方案的等级的排序，能耗最小且光照强度大于等于照明阈值Q的照明方案优先级最高。
通过分析用户家庭成员的历史图像数据和照明设备数据，可以获得每个房间用户家庭成员的数量和位置信息；根据历史图像数据为每个图像标注活动模式标签，并将该标签与用户家庭成员数量和位置数据进行关联；这样可以了解不同活动模式下的人数和位置分布情况，并为每个活动模式生成相应的照明方案；通过个性化的照明方案，可以满足用户家庭在不同活动模式下的照明需求，提升照明体验。
通过获取照明设备数据，得到每个房间内照明设备的编号、状态和位置信息。这些数据可以帮助确定每个房间的照明设备集合，并作为生成照明方案的依据。通过优化照明设备的选择和布局，可以提高照明效果，确保光照均匀分布，并减少能耗。
在步骤S203中，将历史图像数据与相应的照明设备数据进行关联，得到每个活动模式对应的照明方案；但当相同的用户家庭成员数量和位置对应多个活动模式标签时，可能会存在不同的照明方案；通过计算这些照明方案的能耗，并按能耗大小进行排序，可以选择能耗最小且光照强度大于等于照明阈值Q的照明方案作为优先级最高的方案；这有助于节约能源、降低运行成本，并提供更可持续的照明解决方案。
进一步的，步骤S300包括：
S301.获取每个房间的实时光照强度q，若当前房间的实时光照强度q小于对应的光照强度阈值Q时，则打开房间内预设照明设备，目的是为了保证光照强度满足采集实时图像数据的光照要求；获取用户家庭成员的实时图像数据，得到用户家庭成员数量和位置，计算实时图像数据与历史图像数据的相似度S；相似度计算公式如下：
S(a,b)=(a·b)/(||a||||b||)
其中a表示从实时图像数据中提取的特征向量，b表示从历史图像数据中提取的特征向量；
S302.选取相似度最大的历史图像数据作为匹配结果，将实时图像数据根据所匹配的历史图像数据进行标注相对应的活动模式标签，并与相应的照明设备数据进行关联，从而将得到活动模式对应的照明方案进行照明控制，即优先匹配能耗最小且光照强度大于等于照明阈值Q的照明方案。
通过获取用户家庭成员的实时图像数据，可以计算实时图像数据与历史图像数据的相似度；利用相似度计算公式，将实时图像数据的特征向量a与历史图像数据的特征向量b进行比较，得到相似度S；根据相似度S的计算结果，可以确定实时图像数据的用户家庭成员活动模式。
在步骤S302中，选择相似度最大的历史图像数据作为匹配结果；根据所匹配的历史图像数据，为实时图像数据标注相应的活动模式标签，并与相应的照明设备数据进行关联。这使得可以根据活动模式选择与之相匹配的照明方案。优先选择能耗最小且光照强度大于等于照明阈值Q的照明方案，以实现自动化的照明控制。
进一步的，步骤S400包括：
S401.收集用户家庭成员对匹配方案的调节数据，计算调节后的照明方案与调节前的照明方案的偏差值，根据以下公式进行计算：
Offset=[(X1-Y1)+(X2-Y2)+(X3-Y3)+...+(Xm-Ym)]/m
其中Xj为第j个调节后的照明方案数据，Yj为第j个调节前的照明方案数据，且j≤m，m为照明方案数据的个数，取正整数；
S402.当偏差值Offset≥C时，说明调节后的照明方案调节变动多，并且调节后的照明方案更加满足用户需求，则将调节后的照明方案加入相对应活动模式标签的照明方案中，并对步骤S204中照明方案的排序优先级进行更改，即将调节后的照明方案作为第一优先级，将原本的最高优先级降为第二优先级，其他照明方案以此类推；其中第一优先级高于第二优先级；
当偏差值Offset＜C时，说明调节后的照明方案调节变动少，且可以忽略不计，则将调节后的照明方案加入相对应活动模式标签的照明方案中，并按照步骤S204的照明方案排序方式进行排序。
收集用户家庭成员对匹配方案的调节数据，这些数据反映了用户对照明方案的满意程度或需求变化；可以通过用户反馈或传感器数据等方式获取这些调节数据。
一种基于物联网的智慧家庭照明控制系统，系统包括数据采集与分析模块、历史图像数据获取与处理模块、实时图像数据处理与匹配模块、用户调节数据收集与处理模块以及自动化控制模块；
所述数据采集与分析模块获取历史数据，得到照明阈值Q；所述历史图像数据获取与处理模块负责获取用户家庭成员的历史图像数据，通过对历史图像数据进行处理和分析，可以提取出用户家庭成员的活动模式，生成照明方案；所述实时图像数据处理与匹配模块用于获取用户家庭成员的实时图像数据，并将其与历史图像数据进行比对和匹配；所述用户调节数据收集与处理模块用于收集用户家庭成员对照明方案的调节数据，并计算调节后的照明方案与调节前的照明方案的偏差值，根据偏差值的大小，对照明方案进行相应处理和排序；所述自动化控制模块通过与照明设备进行通信和控制，可以自动地开启或关闭照明设备，实现智能化的家庭照明控制。
进一步的，数据采集与分析模块包括光线传感器单元和数据分析单元；
光线传感器单元用于采集每个房间的光照强度值；数据分析单元对采集到的光照强度值和照明数据进行分析，得到每个房间的照明阈值Q；
历史图像数据获取与处理模块包括图像数据获取单元、图像数据处理单元以及照明方案生成单元；
图像数据获取单元用于获取房间的历史图像数据；图像处理单元对采集到的历史图像数据进行预处理，提取特征向量；照明方案生成单元用于经过预处理后的历史图像数据进行相应的数据关联，生成相应的照明方案。
进一步的，实时图像数据处理与匹配模块包括实时图像数据获取单元、图像数据处理单元和匹配单元；
实时图像数据获取单元用于获取房间的实时图像数据；图像数据处理单元对实时图像数据进行处理和分析，计算与历史图像数据的相似度；匹配单元根据相似度结果确定当前的活动模式，并选择合适的照明方案。
进一步的，用户调节数据收集与处理模块包括调节数据收集单元、偏差计算单元以及优先级排序单元；
所述调节数据收集单元用于收集用户家庭成员对照明方案的调节数据；所述偏差计算单元通过比较调节后的照明方案与调节前的照明方案之间的差异，计算出偏差值；所述优先级排序单元负责将调节后的照明方案加入相应活动模式标签的照明方案中，并根据优先级排序结果更新照明方案。
进一步的，自动化控制模块包括通信接口单元和控制单元；
通信接口单元与照明设备进行通信，发送指令控制照明设备的开关和亮度；控制单元根据照明方案和用户的调节数据，生成相应的控制指令，实现自动化的照明设备控制。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：通过光线传感器采集每个房间的光照强度值，根据照明数据和光照强度值分析得到照明阈值Q，实现了智能的光照控制；基于历史图像数据和照明设备数据，提取用户家庭成员的活动模式和照明习惯，并生成不同活动模式下的照明方案，实现了个性化的照明控制；通过计算实时图像数据与历史图像数据的相似度，确定实时图像数据的用户家庭成员活动模式，并自动匹配对应的照明方案，实现了实时调节和匹配功能；收集用户对照明方案的调节数据，并更新照明方案，实现了根据用户需求进行动态调节的能力。
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是本发明一种基于物联网的智慧家庭照明控制方法的流程示意图。
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：
一种基于物联网的智慧家庭照明控制方法，方法包括以下步骤：
S100.利用光线传感器采集每个房间的光照强度值，获取用户家庭的照明数据，通过分析每个房间的光照强度值和照明数据分别得到相对应房间的照明阈值Q；所述照明数据是指用户家庭开启照明设备对应的照明时间点；
S101.针对每个房间，获取选定周期内的房间的光照强度和照明数据，以一天为时间间隔，将照明数据的照明时间点与相对应的光照强度进行关联，并根据照明数据的照明时间点记录每个时间间隔每次开启照明设备的照明时段；
S102.根据照明时段，获取每个时间间隔的照明时段的时长，再计算所有照明时段的时长平均值，选取大于等于平均值的照明时段作为常用时段；
S103.基于常用时段，获取每个时间间隔常用时段对应的光照强度，计算选定周期内每个时间间隔常用时段对应的光照强度的平均值，将光照强度的平均值进行降序排列，选取最小值作为照明阈值Q。
通过光线传感器采集每个房间的光照强度值，可以实时了解各个房间的光照情况；利用照明数据和光照强度值进行分析，可以确定适宜的照明阈值Q，从而实现针对不同房间的精确的光照控制；这种自动化控制减少了人工干预的需要，提高了照明系统的智能化程度；用户无需手动调节照明设备，系统可以根据实时情况自动进行调整，提供更便捷、智能的照明体验。
获取每个时间间隔常用时段对应的光照强度，计算选定周期内每个时间间隔常用时段对应的光照强度的平均值，将光照强度的平均值进行降序排列，选取最小值作为照明阈值Q，由于室内的光照强度是随时间变化的，常用时段的光照强度平均值代表了每个时间间隔在常用时段的一般光照强度，那么取最小值作为照明阈值就可以作为后续的判断依据。
在本实施例中，假设有以下历史数据：
假设有一个家庭，包括三个房间（卧室、客厅、厨房），想要根据选定周期内的数据来确定每个房间的照明阈值和常用时段。以下是客厅的照明数据：
星期一：18:00-20:00，开启照明设备；
星期二：19:30-21:00，开启照明设备；
星期三：18:30-19:30，开启照明设备；
星期四：20:00-21:30，开启照明设备；
星期五：19:00-20:30，开启照明设备；
星期六：未开启照明设备；
星期日：18:30-20:00，开启照明设备。
计算常用时段：
计算时间间隔平均值，即：（2+1.5+1+1.5+1.5+0+1.5）/7=1.3（h），所以选取大于1.3小时的时间段作为常用时间段，即常用时段为上述星期一、星期二、星期三、星期四、星期五、星期日对应的时间段。
计算照明阈值：
假设这些常用时段对应的光照强度分别为100、90、80、95、85、90。计算这些光照强度的平均值为 (100 + 90 + 80 + 95 + 85 + 90) / 6 = 90。因此，客厅的照明阈值Q为90。同样的方法可以应用于卧室和厨房，得到相应的照明阈值Q。
S200.获取每个房间的用户家庭成员的历史图像数据和照明设备数据，基于历史图像数据和照明设备数据，从中提取用户家庭成员活动模式和照明习惯，生成不同活动模式下的照明方案；照明设备数据包括各个照明设备的编号和状态；
S201.获取用户家庭成员的历史图像数据，得到每个房间用户家庭成员数量和位置；针对每个房间的历史图像数据，为每个图像标注对应的活动模式标签，并将用户家庭成员数量和位置数据与活动模式标签进行关联，即一个活动模式标签的图像对应用户家庭成员数量和位置数据；
S202.获取照明设备数据，得到每个房间的照明设备数据，针对每个历史图像都构建照明设备数据集合A，且A={a1,a2,...,an}，其中n表示房间内照明设备的个数，取正整数，a1代表房间内第一个的照明设备的编号和状态，a2代表房间内第二个的照明设备的编号和状态，ai代表房间内第i个的照明设备的编号和状态，且i≤n；
S203.根据照明数据所记录的用户家庭开启照明设备对应的照明时间点，将历史图像的活动模式标签与相应的照明设备数据进行关联，从而得到每个活动模式对应的照明方案；
S204.当出现历史图像数据中用户家庭成员数量和位置对应的活动模式标签相同，但对应的照明方案不同时，计算照明方案的能耗，根据能耗的大小进行照明方案的等级的排序，能耗最小且光照强度大于等于照明阈值Q的照明方案优先级最高。
通过分析用户家庭成员的历史图像数据和照明设备数据，可以获得每个房间用户家庭成员的数量和位置信息；根据历史图像数据为每个图像标注活动模式标签，并将该标签与用户家庭成员数量和位置数据进行关联；这样可以了解不同活动模式下的人数和位置分布情况，并为每个活动模式生成相应的照明方案；通过个性化的照明方案，可以满足用户家庭在不同活动模式下的照明需求，提升照明体验。
通过获取照明设备数据，得到每个房间内照明设备的编号、状态和位置信息。这些数据可以帮助确定每个房间的照明设备集合，并作为生成照明方案的依据。通过优化照明设备的选择和布局，可以提高照明效果，确保光照均匀分布，并减少能耗。
在步骤S203中，将历史图像数据与相应的照明设备数据进行关联，得到每个活动模式对应的照明方案；但当相同的用户家庭成员数量和位置对应多个活动模式标签时，可能会存在不同的照明方案；通过计算这些照明方案的能耗，并按能耗大小进行排序，可以选择能耗最小且光照强度大于等于照明阈值Q的照明方案作为优先级最高的方案；这有助于节约能源、降低运行成本，并提供更可持续的照明解决方案。
在本实施例中，首先，收集每个房间的历史图像数据，并通过图像处理技术得到每个房间的用户家庭成员数量和位置。对于上述内容提及的用户家庭成员图像数据的获取需要由用户进行授权才可以进行采集，在用户使用照明控制系统时，提供相应的安全协议。
接下来，为每个图像标注对应的活动模式标签。例如，如果图像中的人脸数量较多且位置分散，则可以标注为"聚会-人数"活动模式；如果只有一个人脸且位置靠近沙发，则可以标注为"观影-1"活动模式。将用户家庭成员数量和位置数据与活动模式标签进行关联，即一个活动模式标签的图像对应用户家庭成员数量和位置数据。
同时，获取每个房间的照明设备数据，包括照明设备的编号和状态。对于每个房间，构建照明设备数据集合A，其中每个元素ai代表房间内的一个照明设备，包括编号和状态信息。
根据照明数据所记录的用户家庭开启照明设备对应的照明时间点，将历史图像数据与相应的照明设备数据进行关联，从而得到每个活动模式对应的照明方案。例如，在"观影"活动模式下，可以根据历史数据得知客厅的灯光应该调暗，并且厨房和卧室的灯光应该关闭。
如果出现历史图像数据中用户家庭成员数量和位置对应的活动模式标签相同，但对应的照明方案不同时，可以计算照明方案的能耗。根据能耗的大小进行照明方案的等级排序，能耗最小且光照强度大于等于照明阈值Q的照明方案优先级最高。这样可以确保选择能耗较低且满足照明需求的照明方案。
S300.获取用户家庭成员的实时图像数据，计算实时图像数据与历史图像数据的相似度，根据计算结果，得到实时图像数据的用户家庭成员活动模式，并对当前活动模式进行自动匹配步骤S200中的照明方案；
S301.获取每个房间的实时光照强度q，若当前房间的实时光照强度q小于对应的光照强度阈值Q时，则打开房间内预设照明设备，目的是为了保证光照强度满足采集实时图像数据的光照要求；获取用户家庭成员的实时图像数据，得到用户家庭成员数量和位置，计算实时图像数据与历史图像数据的相似度S；相似度计算公式如下：
S(a,b)=(a·b)/(||a||||b||)
其中a表示从实时图像数据中提取的特征向量，b表示从历史图像数据中提取的特征向量；
S302.选取相似度最大的历史图像数据作为匹配结果，将实时图像数据根据所匹配的历史图像数据进行标注相对应的活动模式标签，并与相应的照明设备数据进行关联，从而将得到活动模式对应的照明方案进行照明控制，即优先匹配能耗最小且光照强度大于等于照明阈值Q的照明方案。
通过获取用户家庭成员的实时图像数据，可以计算实时图像数据与历史图像数据的相似度；利用相似度计算公式，将实时图像数据的特征向量a与历史图像数据的特征向量b进行比较，得到相似度S；根据相似度S的计算结果，可以确定实时图像数据的用户家庭成员活动模式。
在步骤S302中，选择相似度最大的历史图像数据作为匹配结果；根据所匹配的历史图像数据，为实时图像数据标注相应的活动模式标签，并与相应的照明设备数据进行关联。这使得可以根据活动模式选择与之相匹配的照明方案。优先选择能耗最小且光照强度大于等于照明阈值Q的照明方案，以实现自动化的照明控制。
S400.收集用户家庭成员对照明方案的调节数据，计算调节后的照明方案与调节前的照明方案的偏差值，针对偏差值对照明方案进行相应的处理。
S401.收集用户家庭成员对匹配方案的调节数据，计算调节后的照明方案与调节前的照明方案的偏差值，根据以下公式进行计算：
Offset=[(X1-Y1)+(X2-Y2)+(X3-Y3)+...+(Xm-Ym)]/m
其中Xj为第j个调节后的照明方案数据，Yj为第j个调节前的照明方案数据，且j≤m，m为照明方案数据的个数，取正整数；
S402.当偏差值Offset≥C时，说明调节后的照明方案调节变动多，并且调节后的照明方案更加满足用户需求，则将调节后的照明方案加入相对应活动模式标签的照明方案中，并对步骤S204中照明方案的排序优先级进行更改，即将调节后的照明方案作为第一优先级，将原本的最高优先级降为第二优先级，其他照明方案以此类推；其中第一优先级高于第二优先级；
当偏差值Offset＜C时，说明调节后的照明方案调节变动少，且可以忽略不计，则将调节后的照明方案加入相对应活动模式标签的照明方案中，并按照步骤S204的照明方案排序方式进行排序。
收集用户家庭成员对匹配方案的调节数据，这些数据反映了用户对照明方案的满意程度或需求变化；可以通过用户反馈或传感器数据等方式获取这些调节数据。
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)
1.一种基于物联网的智慧家庭照明控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
S100.利用光线传感器采集每个房间的光照强度值，获取用户家庭的照明数据，通过分析每个房间的光照强度值和照明数据分别得到相对应房间的照明阈值Q；所述照明数据是指用户家庭开启照明设备对应的照明时间点；
S200.获取每个房间的用户家庭成员的历史图像数据和照明设备数据，基于历史图像数据和照明设备数据，从中提取用户家庭成员活动模式和照明习惯，生成不同活动模式下的照明方案；照明设备数据包括各个照明设备的编号和状态；
S300.获取用户家庭成员的实时图像数据，计算实时图像数据与历史图像数据的相似度，根据计算结果，得到实时图像数据的用户家庭成员活动模式，并对当前活动模式进行自动匹配步骤S200中的照明方案；
S400.收集用户家庭成员对照明方案的调节数据，计算调节后的照明方案与调节前的照明方案的偏差值，针对偏差值对照明方案进行相应的处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧家庭照明控制方法，其特征在于：所述步骤S100包括：
S101.针对每个房间，获取选定周期内的房间的光照强度和照明数据，以一天为时间间隔，将照明数据的照明时间点与相对应的光照强度进行关联，并根据照明数据的照明时间点记录每个时间间隔每次开启照明设备的照明时段；
S102.根据照明时段，获取每个时间间隔的照明时段的时长，再计算所有照明时段的时长平均值，选取大于等于平均值的照明时段作为常用时段；
S103.基于常用时段，获取每个时间间隔常用时段对应的光照强度，计算选定周期内每个时间间隔常用时段对应的光照强度的平均值，将光照强度的平均值进行降序排列，选取最小值作为照明阈值Q。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智慧家庭照明控制方法，其特征在于：所述步骤S200包括：
S201.获取用户家庭成员的历史图像数据，得到每个房间用户家庭成员数量和位置；针对每个房间的历史图像数据，为每个图像标注对应的活动模式标签，并将用户家庭成员数量和位置数据与活动模式标签进行关联，即一个活动模式标签的图像对应用户家庭成员数量和位置数据；
S202.获取照明设备数据，得到每个房间的照明设备数据，针对每个历史图像都构建照明设备数据集合A，且A={a1,a2,...,an}，其中n表示房间内照明设备的个数，取正整数，a1代表房间内第一个的照明设备的编号和状态，a2代表房间内第二个的照明设备的编号和状态，ai代表房间内第i个的照明设备的编号和状态，且i≤n；
S203.根据照明数据所记录的用户家庭开启照明设备对应的照明时间点，将历史图像的活动模式标签与相应的照明设备数据进行关联，从而得到每个活动模式对应的照明方案；
S204.当出现历史图像数据中用户家庭成员数量和位置对应的活动模式标签相同，但对应的照明方案不同时，计算照明方案的能耗，根据能耗的大小进行照明方案的等级的排序，能耗最小且光照强度大于等于照明阈值Q的照明方案优先级最高。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的智慧家庭照明控制方法，其特征在于：所述步骤S300包括：
S301.获取每个房间的实时光照强度q，若当前房间的实时光照强度q小于对应的光照强度阈值Q时，则打开房间内预设照明设备；获取用户家庭成员的实时图像数据，得到用户家庭成员数量和位置，计算实时图像数据与历史图像数据的相似度S；相似度计算公式如下：
S(a,b)=(a·b)/(||a||||b||)
其中a表示从实时图像数据中提取的特征向量，b表示从历史图像数据中提取的特征向量；
S302.选取相似度最大的历史图像数据作为匹配结果，将实时图像数据根据所匹配的历史图像数据进行标注相对应的活动模式标签，并与相应的照明设备数据进行关联，从而将得到活动模式对应的照明方案进行照明控制，即优先匹配能耗最小且光照强度大于等于照明阈值Q的照明方案。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的智慧家庭照明控制方法，其特征在于：所述步骤S400包括：
S401.收集用户家庭成员对匹配方案的调节数据，计算调节后的照明方案与调节前的照明方案的偏差值，根据以下公式进行计算：
Offset=[(X1-Y1)+(X2-Y2)+(X3-Y3)+...+(Xm-Ym)]/m
其中Xj为第j个调节后的照明方案数据，Yj为第j个调节前的照明方案数据，且j≤m，m为照明方案数据的个数，取正整数；
S402.当偏差值Offset≥C时，将调节后的照明方案加入相对应活动模式标签的照明方案中，并对步骤S204中照明方案的排序优先级进行更改，即将调节后的照明方案作为第一优先级，将原本的最高优先级降为第二优先级，其他照明方案以此类推；其中第一优先级高于第二优先级；
当偏差值Offset＜C时，将调节后的照明方案加入相对应活动模式标签的照明方案中，并按照步骤S204的照明方案排序方式进行排序。
6.一种基于物联网的智慧家庭照明控制系统，其特征在于：所述系统包括数据采集与分析模块、历史图像数据获取与处理模块、实时图像数据处理与匹配模块、用户调节数据收集与处理模块以及自动化控制模块；
所述数据采集与分析模块获取历史数据，得到照明阈值Q；所述历史图像数据获取与处理模块负责获取用户家庭成员的历史图像数据，通过对历史图像数据进行处理和分析，可以提取出用户家庭成员的活动模式，生成照明方案；所述实时图像数据处理与匹配模块用于获取用户家庭成员的实时图像数据，并将其与历史图像数据进行比对和匹配；所述用户调节数据收集与处理模块用于收集用户家庭成员对照明方案的调节数据，并计算调节后的照明方案与调节前的照明方案的偏差值，根据偏差值的大小，对照明方案进行相应处理和排序；所述自动化控制模块通过与照明设备进行通信和控制，可以自动地开启或关闭照明设备，实现智能化的家庭照明控制。
7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的智慧家庭照明控制系统，其特征在于：所述数据采集与分析模块包括光线传感器单元和数据分析单元；
所述光线传感器单元用于采集每个房间的光照强度值；所述数据分析单元对采集到的光照强度值和照明数据进行分析，得到每个房间的照明阈值Q；
所述历史图像数据获取与处理模块包括图像数据获取单元、图像数据处理单元以及照明方案生成单元；
所述图像数据获取单元用于获取房间的历史图像数据；所述图像处理单元对采集到的历史图像数据进行预处理，提取特征向量；所述照明方案生成单元用于经过预处理后的历史图像数据进行相应的数据关联，生成相应的照明方案。
8.根据权利要求6所述的一种基于物联网的智慧家庭照明控制系统，其特征在于：所述实时图像数据处理与匹配模块包括实时图像数据获取单元、图像数据处理单元和匹配单元；
所述实时图像数据获取单元用于获取房间的实时图像数据；所述图像数据处理单元对实时图像数据进行处理和分析，计算与历史图像数据的相似度；所述匹配单元根据相似度结果确定当前的活动模式，并选择合适的照明方案。
9.根据权利要求6所述的一种基于物联网的智慧家庭照明控制系统，其特征在于：所述用户调节数据收集与处理模块包括调节数据收集单元、偏差计算单元以及优先级排序单元；
所述调节数据收集单元用于收集用户家庭成员对照明方案的调节数据；所述偏差计算单元通过比较调节后的照明方案与调节前的照明方案之间的差异，计算出偏差值；所述优先级排序单元负责将调节后的照明方案加入相应活动模式标签的照明方案中，并根据优先级排序结果更新照明方案。
10.根据权利要求6所述的一种基于物联网的智慧家庭照明控制系统，其特征在于：所述自动化控制模块包括通信接口单元和控制单元；
所述通信接口单元与照明设备进行通信，发送指令控制照明设备的开关和亮度；控制单元根据照明方案和用户的调节数据，生成相应的控制指令，实现自动化的照明设备控制。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104144537A (zh) * | 2013-05-08 | 2014-11-12 | 株式会社理光 | 智能照明控制方法、设备及系统 |
| CN104360599A (zh) * | 2014-11-10 | 2015-02-18 | 生迪光电科技股份有限公司 | 基于led照明装置的智能家庭控制方法、设备及系统 |
| CN106465518A (zh) * | 2014-06-05 | 2017-02-22 | 三星电子株式会社 | 用于设置照明设备的电子设备和方法 |
| WO2018024532A1 (en) * | 2016-08-04 | 2018-02-08 | Philips Lighting Holding B.V. | Lighting control system |
| US20180177030A1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | Thomson Licensing | Apparatus and method for controlling lighting conditions in a room |
| CN108388141A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-08-10 | 特斯联（北京）科技有限公司 | 一种基于人脸识别的智慧家庭控制系统和方法 |
| CN109188954A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-11 | 上海常仁信息科技有限公司 | 一种智慧家庭的生活习惯矫正系统 |
| CN109769333A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-05-17 | 山东建筑大学 | 事件驱动的家居智能照明方法与系统 |
| CN110169205A (zh) * | 2017-01-13 | 2019-08-23 | 路晟（上海）科技有限公司 | 智能灯光控制系统及方法 |
| US20200229286A1 (en) * | 2019-01-11 | 2020-07-16 | Lexi Devices, Inc. | Learning a lighting preference based on a reaction type |
| CN114828352A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-07-29 | 惠州市协能科技有限公司 | 一种物联网照明控制系统 |
-
2023
- 2023-09-15 CN CN202311189257.1A patent/CN116939921B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104144537A (zh) * | 2013-05-08 | 2014-11-12 | 株式会社理光 | 智能照明控制方法、设备及系统 |
| CN106465518A (zh) * | 2014-06-05 | 2017-02-22 | 三星电子株式会社 | 用于设置照明设备的电子设备和方法 |
| CN104360599A (zh) * | 2014-11-10 | 2015-02-18 | 生迪光电科技股份有限公司 | 基于led照明装置的智能家庭控制方法、设备及系统 |
| WO2018024532A1 (en) * | 2016-08-04 | 2018-02-08 | Philips Lighting Holding B.V. | Lighting control system |
| US20180177030A1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | Thomson Licensing | Apparatus and method for controlling lighting conditions in a room |
| CN110169205A (zh) * | 2017-01-13 | 2019-08-23 | 路晟（上海）科技有限公司 | 智能灯光控制系统及方法 |
| CN108388141A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-08-10 | 特斯联（北京）科技有限公司 | 一种基于人脸识别的智慧家庭控制系统和方法 |
| CN109188954A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-11 | 上海常仁信息科技有限公司 | 一种智慧家庭的生活习惯矫正系统 |
| US20200229286A1 (en) * | 2019-01-11 | 2020-07-16 | Lexi Devices, Inc. | Learning a lighting preference based on a reaction type |
| CN109769333A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-05-17 | 山东建筑大学 | 事件驱动的家居智能照明方法与系统 |
| CN114828352A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-07-29 | 惠州市协能科技有限公司 | 一种物联网照明控制系统 |
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