CN117156624B - 一种自习室的led智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LED智能控制技术领域,具体涉及一种自习室的LED智能控制系统,该系统包括:多个LED灯,每个LED灯安装有无线接收模块以及传感器,传感器用于检测人体在不同状态时辐射的红外线以及LED灯与阅读者之间的距离,无线接收模块用于发送传感器的反馈信号或接收无线控制信号;多个移动终端,用于根据照明需求发送控制需求;中央控制器,用于接收移动终端的控制需求,并根据预设的算法和参数,分别调整LED灯的运行状态。本发明的目的在于提供一种自习室的LED智能控制系统,能对自习室内的LED灯进行智能控制,有效提升阅读者的阅读体验。
Description
技术领域
本发明涉及LED智能控制技术领域,具体涉及一种自习室的LED智能控制系统。
背景技术
人们在工作之余,若需要因考试等原因而进行学习时,通常更倾向于在具有足够学习氛围的室内进行学习而非家里,因此共享自习室广受人们的喜爱。目前的共享自习室,大多都是采用一个普通办公室中设置多个隔开的座位,每个座位分别由一个人进行使用,以此保证人们互不打扰。
由于大部分自习室是半封闭的环境,故自习室内的灯光控制好坏对于阅读者的阅读体验好坏尤为关键,目前仍缺少一种对自习室内灯光智能控制、提升阅读者阅读体验的方案。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种自习室的LED智能控制系统,能对自习室内的LED灯进行智能控制,有效提升阅读者的阅读体验。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种自习室的LED智能控制系统,包括:
多个LED灯,每个LED灯安装有无线接收模块以及传感器,传感器用于检测人体在不同状态时辐射的红外线以及LED灯与阅读者之间的距离,无线接收模块用于发送传感器的反馈信号或接收无线控制信号;
多个移动终端,用于根据照明需求发送控制需求;
中央控制器,用于接收移动终端的控制需求,并根据预设的算法和参数,分别调整LED灯的运行状态;
所述控制系统还包括以下步骤:
S100.阅读者在移动终端锁定某个空的座位m并输入照明需求,中央控制器根据设定的范围选取i个LED灯,并根据初始环境参数ΔEi发送到座位m相应的i个LED灯,由i个LED灯进行执行;其中i为大于或等于1的整数;
S200. 传感器在设定的时间周期T内对人体的阅读状态进行循环检测,并获取当前第i个LED灯与该座位m的位置关系参数;
S300. 中央控制器计算i个LED灯各自应当输出的亮度值,并发送亮度调节指令ΔLi至对应的LED灯。
进一步的,在步骤300中,亮度调节指令ΔLi的计算方法具体如下:
;
其中,Li是第i个LED灯应该输出的亮度值,n是LED灯的数量,是第i个LED灯与第j个阅读者之间的距离。
进一步的,在步骤S100中,初始环境参数ΔEi的评估规则如下:
移动终端设定至少指令1、指令2、指令3以及指令4,其中指令1对应“温馨的氛围”,指令2对应“清爽的环境”,指令3对应“舒适的光线”;
如果阅读者选择了指令1,则中央控制器设置ΔEi的色温为2700K,亮度为300lx;
如果阅读者选择了指令2,则中央控制器设置ΔEi的色温为6500K,亮度为500lx;
如果阅读者选择了指令3,则中央控制器设置ΔEi的色温为4000K,亮度为400lx;
如果阅读者选择了指令4,则中央控制器根据以下公式来计算色温和亮度:
T=2700+3800×S,
L=300+200×B,
其中,T是色温,L是亮度,S是阅读者设置的0到1的常数,B是阅读者设置的0到1的常数。
其中,所述传感器包括距离传感器以及热释红外传感器。
进一步的,所述控制系统还包括第一电机以及第二电机,所述第一电机用于控制LED灯的水平旋转角度,所述第二电机用于控制LED灯的垂直旋转角度;
所述控制系统还包括步骤S400:中央控制器至少根据阅读者的位置、距离以及其输入的照明需求,计算出水平角度调节值以及垂直角度调节值/>,并分别向第一电机发送水平角度调节指令Δ/>以及向第二电机发送垂直角度调节指令Δ/>。
进一步的,在步骤S400中,水平角度调节值的计算方法具体如下:
;
垂直角度调节指令Δ的计算方法具体如下:
;
其中,、/>、/>分别表示第i个LED灯在三维空间内的坐标,/>、/>、/>分别表示第j个阅读者在三维空间内的坐标。
进一步的,在步骤S200中,中央控制器还会根据人体的阅读状态进行阈值判断。
其中,所述阈值的判断方式具体如下:
;
其中,和/>是常数,/>是传感器数据的标准差。
本发明的有益效果:
本发明的一种自习室的LED智能控制系统,基于LED灯、移动终端以及中央处理器的联动,由中央处理器根据相应的控制方法控制LED灯进行相应的动作,根据阅读者的照明需求及获取阅读者的阅读状态以调整LED灯的亮度值,有效提升自习室内阅读者的阅读体验。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例的自习室的LED智能控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
人们在工作之余,若需要因考试等原因而进行学习时,通常更倾向于在具有足够学习氛围的室内进行学习而非家里,因此共享自习室广受人们的喜爱。目前的共享自习室,大多都是采用一个普通办公室中设置多个隔开的座位,每个座位分别由一个人进行使用,以此保证人们互不打扰。
由于大部分自习室是半封闭的环境,故自习室内的灯光控制好坏对于阅读者的阅读体验好坏尤为关键,目前仍缺少一种对自习室内灯光智能控制、提升阅读者阅读体验的方案。
为了解决上述问题,本实施例公开了一种自习室的LED智能控制系统,包括: 多个LED灯,每个LED灯安装有无线接收模块以及传感器,其中无线接收模块优选为蓝牙模块或WIFI模块,传感器用于检测人体在不同状态时辐射的红外线以及LED灯与阅读者之间的距离,无线接收模块用于发送传感器的反馈信号或接收无线控制信号;
多个移动终端,用于根据照明需求发送控制需求,移动终端可以为手机或平板电脑等,并通过使用相应的APP或扫描二维码来设置自己的照明需求;
中央控制器,用于接收移动终端的控制需求,并根据预设的算法和参数,分别调整LED灯的运行状态,中央控制器集成有相应的通讯模块,可随时与LED灯的无线接收模块建立无线通讯。
需要说明的是,本实施例的传感器优选包括距离传感器以及热释红外传感器,其中,热释红外传感器通过人体辐射的红外线的强度和变化情况,判断人体辐射的红外线是否发生了明显的变化。如果是,则说明人体在进行一些大幅度的动作,如抬头或伸懒腰等;中央控制器可以通过一个滑动窗口来计算传感器数据的平均值和标准差,从而得到人体辐射的红外线的变化率;如果变化率超过了设定的阈值,则认为人体在移动。
相应的,中央控制器还会根据一个判别模型来判断人体进行的动作的类型,该模型可以基于一些特征参数,如变化的幅度、方向、持续时间等,来区分不同的动作。中央控制器可以通过一个神经网络来实现这个判别模型,神经网络可以通过训练一些标注好的传感器数据来学习人体动作的特征和分类。
需要说明的是,本实施例关于距离传感器如何检测与人体之间的距离以及热释红外传感器如何检测人体动作的工作原理属于现有技术,在此不再赘述。
进一步的,本实施例还提供了一种自习室的LED智能控制方法,该控制方法应用于上述的智能系统。为了更清晰地对本发明的自习室的LED智能控制方法进行说明,下面结合图1对本发明实施例中各步骤展开详述。
该方法具体包括以下步骤:
S100.阅读者在移动终端锁定某个空的座位m并输入照明需求,中央控制器根据设定的范围选取i个LED灯,并根据初始环境参数ΔEi发送到座位m相应的i个LED灯,由i个LED灯进行执行;其中i为大于或等于1的整数;
S200. 传感器在设定的时间周期T内对人体的阅读状态进行循环检测,并获取当前第i个LED灯与该座位m的位置关系参数;
S300. 中央控制器计算i个LED灯各自应当输出的亮度值,并发送亮度调节指令ΔLi至对应的LED灯。
在本实施例中,传感器设定的时间周期T可以为10秒,也可以为1分钟,具体数值可以结合实际情况决定;每个LED灯根据收到的亮度调节指令ΔLi,通过PWM调光方式来调节自己的开关和亮度。PWM调光是通过控制LED灯的开关时间和占空比来达到调光的效果,PWM调光有以下优点:不会产生任何LED色谱偏移;有极高的调光精确度;即使在很大范围内调光,也不会发生闪烁现象;可以和数字控制技术相结合来进行控制。
进一步的,在步骤300中,亮度调节指令ΔLi的计算方法具体如下:
;
其中,Li是第i个LED灯应该输出的亮度值,n是LED灯的数量,是第i个LED灯与第j个阅读者之间的距离。
假设自习室内有4个LED灯和1个阅读者,4个LED灯的均匀地分布在每个阅读者的头顶位置。其中,4个LED灯与阅读者之间的距离分别为0.5m、1.5m、0.5m以及1.5m;假设阅读者设置了4000K的色温和500lx的亮度,则中央控制器会根据以下公式计算出每个LED灯应该输出的亮度值:
;
;
;
;
这样,中央控制器就会发送亮度调节指令ΔLi给各个LED灯,使其输出相应的亮度值。这样可以保证每个阅读者得到良好的照明效果,同时避免了过度照明或不足照明的问题。
进一步的,在步骤S100中,初始环境参数ΔEi的评估规则如下:
移动终端设定至少指令1、指令2、指令3以及指令4,其中指令1对应“温馨的氛围”,指令2对应“清爽的环境”,指令3对应“舒适的光线”;
如果阅读者选择了指令1,则中央控制器设置ΔEi的色温为2700K,亮度为300lx;
如果阅读者选择了指令2,则中央控制器设置ΔEi的色温为6500K,亮度为500lx;
如果阅读者选择了指令3,则中央控制器设置ΔEi的色温为4000K,亮度为400lx;
如果阅读者选择了指令4,则中央控制器根据以下公式计算色温和亮度:
T=2700+3800×S,
L=300+200×B,
其中,T是色温,L是亮度,S是阅读者设置的清爽程度(取值范围为0到1),B是阅读者设置的明亮程度(取值范围为0到1)。这些参数是基于一些经验数据和人体视觉感受,假设阅读者对不同颜色和强度的光线有不同的喜好。
上述指令1、指令2以及指令3对应在移动终端上分别显示“温馨的氛围”、“清爽的环境”以及“舒适的光线”,阅读者通过点击移动终端进行选择;而指令4则对应“自定义模式”,即可由阅读者根据自身感觉自行输入,提供自由的发挥空间。
进一步的,本实施例的控制系统还包括第一电机以及第二电机,所述第一电机用于控制LED灯的水平旋转角度,所述第二电机用于控制LED灯的垂直旋转角度;
所述控制系统还包括步骤S400:中央控制器至少根据阅读者的位置、距离以及其输入的照明需求,计算出水平角度调节值以及垂直角度调节值/>,并分别向第一电机发送水平角度调节指令Δ/>以及向第二电机发送垂直角度调节指令/>。
进一步的,在步骤S400中,水平角度调节值的计算方法具体如下:
;
垂直角度调节指令Δ的计算方法具体如下:
;
其中,、/>、/>分别表示第i个LED灯在三维空间内的坐标,/>、/>、/>分别表示第j个阅读者在三维空间内的坐标。上述公式是基于三角函数和几何关系确定的,假设每个LED灯的光线是沿着其照射方向发出的,并且忽略了其他因素的影响。
还有,在步骤S200中,中央控制器还会根据人体的阅读状态进行阈值判断。也就是说,中央控制器会根据各个LED灯的热释红外传感器的反馈信号,判断阅读者是否在进行抬头或伸懒腰等动作,主要有以下几个步骤:
首先,中央控制器会在时间周期T内接收各个热释红外传感器的反馈信号,这些信号包含了人体辐射的红外线的强度和变化情况;
其次,中央控制器会根据一个阈值来判断人体辐射的红外线是否发生了明显的变化,如果是,则说明人体在进行一些大幅度的动作,如抬头或伸懒腰等。
最后,中央控制器会根据一个判别模型来判断人体进行的动作的类型,该模型可以基于一些特征参数,如变化的幅度、方向、持续时间等,来区分不同的动作。例如,如果人体辐射的红外线在垂直方向上发生了较大的增加,并且持续了一段时间,则判断为抬头动作;如果人体辐射的红外线在水平方向上发生了较大的波动,并且持续了一段时间,则判断为伸懒腰动作。
阈值的判断方式具体如下:
;
其中,δ是阈值,和/>是常数,/>是传感器数据的标准差。这个公式的意义是,当传感器数据的变化率超过其标准差的α倍加上一个固定值β时,就认为人体在移动,这样可以根据传感器数据的波动程度来动态调整阈值,避免过高或过低的阈值导致误判或漏判。α和β的取值可以根据实验数据或经验数据来确定,一般来说,α越大,阈值越高,对人体移动的敏感度越低;β越大,阈值越高,对人体移动的敏感度越低。
由此,可以通过上述公式对阅读者是否进行伸懒腰进行判断,如果是,则中央控制器会发送水平角度调节值给相应的LED灯,使其改变其照射状态,避免灯光直射。例如,如果第i个LED灯检测到阅读者在抬头,则中央控制器会发送控制信号给第i个LED灯,使其垂直角度增加10°,从而使其光线偏离阅读者的眼睛;如果第i个LED灯检测到阅读者在伸懒腰,则中央控制器会发送控制信号给第i个LED灯,使其水平角度增加10°,从而使其光线扫过阅读者的身体。这样可以提醒阅读者注意休息,也可以增加阅读者的兴趣和活力。
综上,本发明的一种自习室的LED智能控制系统,基于LED灯、移动终端以及中央处理器的联动,由中央处理器根据相应的控制方法控制LED灯进行相应的动作,根据阅读者的照明需求及获取阅读者的阅读状态以调整LED灯的亮度值,有效提升自习室内阅读者的阅读体验。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (7)
1.一种自习室的LED智能控制系统,其特征在于,包括:
多个LED灯,每个LED灯安装有无线接收模块以及传感器,传感器用于检测人体在不同状态时辐射的红外线以及LED灯与阅读者之间的距离,无线接收模块用于发送传感器的反馈信号或接收无线控制信号;
多个移动终端,用于根据照明需求发送控制需求;
中央控制器,用于接收移动终端的控制需求,并根据预设的算法和参数,分别调整LED灯的运行状态;
所述控制系统执行以下步骤:
S100. 阅读者在移动终端锁定某个空的座位m并输入照明需求,中央控制器根据设定的范围选取i个LED灯,并根据初始环境参数ΔEi发送到座位m相应的i个LED灯,由i个LED灯进行执行;其中i为大于或等于1的整数;
S200. 传感器在设定的时间周期T内对人体的阅读状态进行循环检测,并获取当前第i个LED灯与该座位m的位置关系参数;
S300. 中央控制器计算i个LED灯各自应当输出的亮度值,并发送亮度调节指令至对应的LED灯;
在步骤300中,亮度调节指令的计算方法具体如下:
;
其中,是第i个LED灯应该输出的亮度值,n是LED灯的数量,/>是第i个LED灯与第j个阅读者之间的距离。
2.根据权利要求1所述的一种自习室的LED智能控制系统,其特征在于,在步骤S100中,初始环境参数ΔEi的评估规则如下:
移动终端设定至少指令1、指令2、指令3以及指令4,其中指令1对应“温馨的氛围”,指令2对应“清爽的环境”,指令3对应“舒适的光线”;
如果阅读者选择了指令1,则中央控制器设置ΔEi的色温为2700K,亮度为300lx;
如果阅读者选择了指令2,则中央控制器设置ΔEi的色温为6500K,亮度为500lx;
如果阅读者选择了指令3,则中央控制器设置ΔEi的色温为4000K,亮度为400lx;
如果阅读者选择了指令4,则中央控制器根据以下公式计算色温和亮度:
T=2700+3800×S,
L=300+200×B,
其中,T是色温,L是亮度,S是阅读者设置的0到1的常数,B是阅读者设置的0到1的常数。
3.根据权利要求1所述的一种自习室的LED智能控制系统,其特征在于,所述传感器包括距离传感器以及热释红外传感器。
4.根据权利要求1所述的一种自习室的LED智能控制系统,其特征在于,所述控制系统还包括第一电机以及第二电机,所述第一电机用于控制LED灯的水平旋转角度,所述第二电机用于控制LED灯的垂直旋转角度;
所述控制系统还包括步骤S400:中央控制器至少根据阅读者的位置、距离以及其输入的照明需求,计算出水平角度调节值以及垂直角度调节值/>,并分别向第一电机发送水平角度调节指令Δ/>以及向第二电机发送垂直角度调节指令Δ/>。
5.根据权利要求4所述的一种自习室的LED智能控制系统,其特征在于,在步骤S400中,水平角度调节值的计算方法具体如下:
;
垂直角度调节值的计算方法具体如下:
;
其中,、/>、/>分别表示第i个LED灯在三维空间内的坐标,/>、/>、/>分别表示第j个阅读者在三维空间内的坐标。
6.根据权利要求1所述的一种自习室的LED智能控制系统,其特征在于,在步骤S200中,中央控制器还会根据人体的阅读状态进行阈值判断。
7.根据权利要求6所述的一种自习室的LED智能控制系统,其特征在于,所述阈值的判断方式具体如下:
;
其中,和/>是常数,/>是传感器数据的标准差。
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Legal Events
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