CN204408701U - 一种内部空间照明舒适性设计和评价系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内部空间照明舒适性设计和评价系统，涉及光照条件舒适性设计和评价领域。系统包括：灯具、照度调节装置、至少一个测量终端、数据采集设备和工作站，所述灯具和所述至少一个测量终端均设置在所述内部空间，所述灯具与所述照度调节装置电连接，所述照度调节装置用于调节所述灯具的照度水平，所述照度调节装置设置在所述工作站中；所述至少一个测量终端设置在至少一个检测点，用于检测所述内部空间至少一个检测点的照度；所述测量终端与所述数据采集设备数据连接，所述数据采集设备与所述工作站数据连接。不仅实现了内部空间照明舒适性设计和评价，而且减少了照度水平检测的次数，提高了光照舒适性评价和设计的工作效率。

Description

一种内部空间照明舒适性设计和评价系统

技术领域

本实用新型涉及光照条件舒适性设计和评价领域，尤其涉及一种内部空间照明舒适性设计和评价系统。

背景技术

随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们对各类照明环境的舒适性提出了更高的要求，特别是光照条件，对人们日常生活有很大的影响。因此，照明环境舒适性的设计和评价的研究越来越广泛。

目前，照明环境舒适性的设计和评价主要在以下两种环境中进行：

一种是在搭建的真实的实验环境中，或在照明环境的实地现场中，模拟不同的照度水平和照明环境，邀请目标用户进行实际体验，采集用户体验数据，通过对用户体验数据的分析来进行照明环境舒适性的设计和评价；

另一种是采用仿真软件，通过在软件内搭建内部空间和选择照明灯具，在软件中进行参数调节，并基于先前的用户体验经验数据来实现照明环境的设计和评价。软件仿真具有省时、省力等优点，对于照明环境的设计具有较好的辅助作用，但软件模拟和渲染与真实环境的实际效果具有一定的差异，软件获取舒适性照度水平也需要基于先前所获取的经验数据才能进行精确模拟仿真。实地现场或者实验环境下可以创造多种真实的光环境，让用户处于其中进行体验，从而获取较精确的照度水平等数据。

当前，在实地现场测量和实验环境中，照明环境舒适性的设计和评价系统，通常是将照明灯具调至不同的亮度值，让用户分别进行体验，之后再采用单头照度计对每个检测点的照度一一进行检测，获取光照舒适性的照度范围，这样的方式由于检测次数多，检测时间长，用户体验次数多，所以在实际操作中非常繁琐，工作效率低。例如，在对冰箱冷藏室内部照明进行设计时，需要在冰箱内部布置约20-35个左右的测点，如果用户需要体验7种照度水平，则需要进行140-235次测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种内部空间照明舒适性设计和评价系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种内部空间照明舒适性设计和评价系统，包括：灯具1、照度调节装置2、至少一个测量终端3、数据采集设备4和工作站5，灯具1和至少一个测量终端3均设置在内部空间6，灯具1与照度调节装置2电连接，照度调节装置2用于调节灯具1的照度水平，照度调节装置2设置在工作站5中；至少一个测量终端3设置在至少一个检测点，用于检测内部空间6至少一个检测点的照度；测量终端3与数据采集设备4数据连接，数据采集设备4与工作站5数据连接。

进一步地，测量终端3按照数据的传输方向，依次包括照度传感器7、信号调理放大电路8、模数转换电路9、第一微控制器10和第一ZIGBEE模块11，测量终端3还包括第一存储器12，第一存储器12与第一微控制器10数据连接；第一ZIGBEE模块12与数据采集设备4数据连接。

进一步地，数据采集设备4包括第二微控制器13、第二存储器14、USB接口模块15和第二ZIGBEE模块16，所述存储器、USB接口模块和第二ZIGBEE模块均与所述微控制器数据连接；所述第二ZIGBEE模块与所述第一ZIGBEE模块数据连接；所述USB接口模块与所述工作站数据连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型实施例提供的内部空间照明舒适性设计和评价系统，可以用于实现内部空间照明舒适性设计和评价，在实现的过程中，由于本实施例中，可以采用多个测量终端同时对内部空间的多点照度进行检测，所以，减少了照度水平检测的次数，减少了舒适性照度值取得时用户体验的次数，简化了光照舒适性评价和设计过程，提高了光照舒适性评价和设计的工作效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的内部空间照明舒适性设计和测量系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的测量终端的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的数据采集设备的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的无线多点照度测量方法流程示意图。

图中，各符号的含义如下：

1灯具,2照度调节装置，3测量终端，4数据采集设备，5工作站，6内部空间，7照度传感器，8信号调理放大电路，9模数转换电路，10第一微控制器，11第一ZIGBEE模块，12第一存储器，13第二微控制器，14第二存储器，15USB接口模块，16第二ZIGBEE模块。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型实施例中，涉及到的名词解释如下：

内部空间：包括日常工作和生活等较大的空间，也包括驾驶室等小型空间，以及冰箱等内部空间。

照明舒适性：满足人的视觉健康等生理要求以及舒适性感知等心理要求的照明光环境。良好的照明环境应照度适宜，照度均匀，没有眩光，满足人们工作、生活中完成各种操作和视觉任务的要求。

用户体验：是一种用户使用产品或者环境过程中建立起来的感受。具有良好用户体验的产品或环境的设计是以用户为中心的，即产品或环境的设计充分考虑了用户的生理和心理需求，使用户在使用的过程中具有愉快的体验。

实施例一

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种内部空间照明舒适性设计和评价系统，包括：灯具1、照度调节装置2、至少一个测量终端3、数据采集设备4和工作站5，灯具1和至少一个测量终端3均设置在内部空间6，灯具1与照度调节装置2电连接，照度调节装置2用于调节灯具1的照度水平，照度调节装置2设置在工作站5中；至少一个测量终端3设置在至少一个检测点，用于检测内部空间6至少一个检测点的照度；测量终端3与数据采集设备4数据连接，数据采集设备4与工作站5数据连接。

如本领域技术人员可以理解的，本实施例中，如果内部空间比较大，属于生活或工作空间，比如客厅、工作室或实验室，则数据采集设备和工作站可以设置在内部空间；而如果内部空间比较小，不属于生活或工作空间，比如冰箱的内部，则数据采集设备和工作站可以设置在内部空间以外；而无论将数据采集设备和工作站设置在哪里，可以将其设置在调光旋钮附近，以便调光人员在调节内部空间光照舒适性时，能够实时、方便的了解现时光照条件的照度值是否符合光照的舒适性要求，以便对现时光照条件的舒适性进行评价和设计。

本实用新型采用照度调节装置与无线多点照度测量相结合的方式，提出了一种方便快捷的可对照明环境进行设计、调控和测量评价的方案。其中，照度调节装置可实现对灯具亮度的无极调节，多点照度测量终端分布在内部空间的各点，可以实现对内部空间多个检测点照度的实时采集和统计分析。在进行内部空间照明舒适性设计和测量评价时，将测量终端放置在多个拟测量的点上，照度调节装置调成不同档位时，工作站可自动获取多个检测点的照度值并进行统计计算。多个测量终端采用无线自组网技术，通过比较精确控制测量点的坐标，同时测量空间中多个坐标点的光照度，并通过数据采集设备传送至工作站的控制计算机，计算机可以对采集的数据进行处理，绘制空间照度分布图等，并提供给后续分析开发使用。

本实施例中，该内部空间照明舒适性设计和评价系统用于照明舒适性设计的工作过程为：

在工作站上使用照度调节装置，使内部空间的灯具处于不同的照度水平，工作人员通过工作站发送测量照度值的指令，该测量指令通过数据采集设备发送至测量终端，测量终端启动进入工作状态，检测内部空间的照度值，同时，邀请多个用户在该照度水平的光照环境中进行体验，通过采集用户体验结果数据，并通过对多种照度水平进行照度检测和用户体验，确定内部空间照明环境的舒适性照度水平范围；然后将该内部空间照明环境的舒适性照度水平范围作为内部空间照明环境舒适性设计和评价的经验数值，进行内部空间照明环境舒适性设计和评价。在设计和评价的过程中，对照度值的测定方法同内部空间照明环境的舒适性照度水平范围的确定过程中照度值的测定方法。

需要说明的是，由于不同的用户其对舒适性的体验有所差异，所以，经验数值采用内部空间照明环境的舒适性照度水平范围，而不是具体值，以适应多数不同用户对内部空间照明环境的需求。

在内部空间照明环境舒适性设计的实现过程中，将照度水平通过数据采集设备传输至工作站，工作站接收到照度值的数据后，将其与内部空间照明环境的舒适性照度水平范围进行比较，如果检测到的照度值处于内部空间照明环境的舒适性照度水平范围，则照明环境的舒适性设计过程结束，如果检测到的照度值未处于内部空间照明环境的舒适性照度水平范围，则需要将调光装置调节到另外的档位，重复上述过程，直至检测到的照度值处于内部空间照明环境的舒适性照度水平范围，符合照明环境舒适性要求。

在内部空间照明环境舒适性评价的实现过程中，将照度水平通过数据采集设备传输至工作站，工作站接收到照度值的数据后，将其与内部空间照明环境的舒适性照度水平范围进行比较，并输出结果。

在实现的过程中，由于本实施例中，可以采用多个测量终端同时对内部空间的多点照度进行检测，所以，减少了照度水平检测的次数，进而简化了光照舒适性评价和设计过程，提高了光照舒适性评价和设计的工作效率。比如，内部空间设置20-35个检测点，用户需要体验7种照度水平，如果采用现有技术，由于对于每种照度水平，采用一个测量终端对20-35个检测点需要检测20-35次，所以，对于7种照度水平，需要进行140-235次照度测量，会使得程序很繁琐，工作效率很低；而如果采用本实施例提供的技术方案，由于对于每种照度水平，只需要使用20-35个测量终端同时对20-35个检测点检测照度值，所以只需要检测7次照度水平。

如图2所示，本实用新型实施例中，测量终端3按照数据的传输方向，依次包括照度传感器7、信号调理放大电路8、模数转换电路9、第一微控制器10和第一ZIGBEE模块11，测量终端3还包括第一存储器12，第一存储器12与第一微控制器10数据连接；第一ZIGBEE模块12与数据采集设备4数据连接。

该测量终端的实现过程为：光照度传感器将光照度信号转换为电信号，经过信号调理和放大转换为幅值为0-3.3v的模拟信号，模拟信号经过模数转换变成数字信号。当需要采集照度数据时，其工作过程如下：

①微控制器启动AD转换电路工作，此时

(a)照度传感器将光照度信号转换成电信号；

(b)信号调理和放大将微小电信号经过滤波和放大变成模数转换电路可分辨的电压信号。

②微控制器读取ADC数据并加盖时间戳后存放在存储器中。

③微控制器将测量数据连同测试点坐标信息封装成数据包。

④微控制器启动ZIGBEE无线模块将封装的数据包发送至ZIGBEE网络。

以上步骤完成一次数据采集，周而复始，可不断将照度测量数据发送到数据采集设备。多个终端设备同时测量，可完成空间内照度分布的测量。

如图3所示，本实用新型实施例中，数据采集设备4包括第二微控制器13、第二存储器14、USB接口模块15和第二ZIGBEE模块16，所述存储器、USB接口模块和第二ZIGBEE模块均与所述微控制器数据连接；所述第二ZIGBEE模块与所述第一ZIGBEE模块数据连接；所述USB接口模块与所述工作站数据连接。

该数据采集设备的实现过程为：微控制器用于管理数据采集模块的各个模块协同工作，存储器用于存放测量的照度数据，ZIGBEE模块用于创建和维护无线网络，USB接口模块用于将数据传送到工作站。当数据采集设备接收到工作站发送的照度数据采集指令时，其工作过程如下：

①ZIGBEE无线模块上电初始化后创建一个自维护的测量网络，随后进入待机状态。

②微控制器接到数据采集指令后启动ZIGBEE无线模块工作，将指令写入无线模块缓冲区。

③ZIGBEE无线模块通过其创建的测量网络将数据采集指令传送到数据测量终端。

④数据采集设备等待测量终端传送测量数据，当有数据传输时，微控制器启动ZIGBEE无线模块接收数据。

⑤微控制器从ZIGBEE无线模块读取其接收到的数据并存入存储中。

微控制器启动USB接口模块工作，USB接口模块将存储器中的数据传送至工作站。至此，一次照度测量完成。

本实施例中，测量终端与数据采集设备进行数据交互的工作过程可参见图4。

本实施例提供的内部空间照明舒适性设计和评价系统可以用于内部空间照明舒适性的设计和评价。

实施例二

内部空间照明舒适性设计：是指根据舒适性要求设计出的内部空间照明环境，本实施例中，通过用户体验确定了舒适性的照明环境，并使用照度计检测该舒适性的照明环境的照度值，通过多点检测后计算照度水平和均匀性，通过采集多个用户体验数据，确定照明舒适性照度水平范围，然后，将该照明舒适性照度水平范围作为经验值，用于内部空间照明舒适性设计，得到符合照明舒适性照度水平范围的光照环境。其中，在确定照明舒适性照度水平范围时，可以使用本实施例一提供的内部空间照明舒适性设计和评价系统，在设计内部空间的光照条件时，也可以使用本实施例一提供的内部空间照明舒适性设计和评价系统，则在内部空间照明舒适性设计过程中，对内部空间的多个检测点的照度检测次数少，用户体验次数少，程序简单，工作效率高。

实施例一提供的内部空间照明舒适性设计和评价系统用于内部空间照明舒适性设计方法，可以包括如下步骤：

S1，调节内部空间照明灯具的照度；

S2，检测内部空间多点的照度值，根据所述多点的照度值计算内部空间的照度水平；同时，邀请用户对该照度水平下的照明环境进行舒适性体验，如果用户体验结果为舒适，则将所述照度水平列入内部空间照明舒适性照度水平范围，并返回S1，如果用户体验结果为不舒适，则返回S1，直至确定所述内部空间照明舒适性照度水平范围；

S3，根据所述内部空间照明舒适性照度水平范围，设计内部空间的照明环境。

其中，S1-S2可以包括如下步骤：

Sa1，在工作站拨动照度调节装置的档位，调节灯具的照度；

Sa2，所述工作站通过数据采集设备控制至少一个测量终端检测所述内部空间至少一个检测点的照度值，得到至少一个照度值；

Sa3，所述测量终端将所述至少一个照度值和所述至少一个检测点的坐标信息通过数据采集设备发送至工作站；

Sa4，所述工作站根据所述至少一个照度值计算所述内部空间的照度水平；

Sa5，邀请用户在所述照度水平的内部空间进行体验，若所述用户体验为内部空间照明舒适，则将所述照度水平列入内部空间照明舒适性照度水平范围，并返回Sa1，否则，返回Sa1，直至确定所述内部空间照明舒适性照度水平范围。

其中，S3可以包括如下步骤：

Sb1，将所述内部空间照明舒适性照度水平范围输入所述工作站；

Sb2，在工作站拨动照度调节装置的档位，调节灯具的照度；

Sb3，所述工作站通过数据采集设备控制至少一个测量终端检测所述内部空间至少一个检测点的照度值，得到至少一个照度值；

Sb4，所述测量终端将所述至少一个照度值和所述至少一个检测点的坐标信息通过数据采集设备发送至工作站；

Sb5，所述工作站根据所述至少一个照度值计算所述内部空间的照度水平；

Sb6，判断所述照度水平是否符合所述工作站根据所述内部空间照明舒适性照度水平范围，如果是，则结束；否则，重复Sb2-Sb6。

本实施例中，Sa2-Sa3具体可以采用如下方法进行实施：

Sc1，所述测量终端查找所述数据采集设备建立的ZIGBEE网络，并要求加入该网络，若所述ZIGBEE网络存在，则所述测量终端加入所述ZIGBEE网络，否则，所述测量终端短暂延时后继续查找所述ZIGBEE网络，直到找到并加入；

Sc2，所述工作站向所述数据采集设备发送检测照度的指令；

Sc3，所述数据采集设备将接受的所述指令发送至所述测量终端；

Sc4，所述测量终端接收所述指令并执行，得到内部空间检测点的照度值；

Sc5，所述测量终端将检测到的照度值加盖时间戳后，与检测点的坐标信息封装打包，并将打包数据发送至所述数据采集设备；

Sc6，所述数据采集设备将接收到的所述打包数据发送至所述工作站。

实施例三

本实施例中，内部空间照明舒适性评价：是指根据舒适性要求评价内部空间照明环境是否舒适，本实用新型实施例中，通过用户体验确定了舒适性的照明环境，并使用照度计检测该舒适性的照明环境的照度值，通过多点检测后计算照度水平和均匀性，通过采集多个用户体验数据，确定照明舒适性照度水平范围，然后，将该照明舒适性照度水平范围作为经验值，用于内部空间照明舒适性评价。其中，在确定照明舒适性照度水平范围时，可以使用本实施例一提供的内部空间照明舒适性设计和评价系统，在评价内部空间的光照条件时，也可以使用本实施例一提供的内部空间照明舒适性设计和评价系统，则在内部空间照明舒适性评价过程中，对内部空间的多个检测点的照度检测次数少，用户体验次数少，程序简单，工作效率高。

实施例一提供的内部空间照明舒适性设计和评价系统用于内部空间照明舒适性评价方法，可以包括如下步骤：

S101，调节内部空间照明灯具的照度；

S102，检测内部空间多点的照度值，根据所述多点的照度值计算内部空间的照度水平；同时，邀请用户对该照度水平下的照明环境进行舒适性体验，如果用户体验结果为舒适，则将所述照度水平列入内部空间照明舒适性照度水平范围，并返回S101，如果用户体验结果为不舒适，则返回S101，直至确定所述内部空间照明舒适性照度水平范围；

S103，根据所述内部空间照明舒适性照度水平范围，评价内部空间的照明环境的舒适性。

其中，S101-S102可以包括如下步骤：

S1011，在工作站拨动照度调节装置的档位，调节灯具的照度；

S1012，所述工作站通过数据采集设备控制至少一个测量终端检测所述内部空间至少一个检测点的照度值，得到至少一个照度值；

S1013，所述测量终端将所述至少一个照度值和所述至少一个检测点的坐标信息通过数据采集设备发送至工作站；

S1014，所述工作站根据所述至少一个照度值计算所述内部空间的照度水平；

S1015，邀请用户在所述照度水平的内部空间进行体验，若所述用户体验为内部空间照明舒适，则将所述照度水平列入内部空间照明舒适性照度水平范围，并返回S1011，如果用户体验结果为不舒适，则返回S1011，直至确定所述内部空间照明舒适性照度水平范围。

其中，S103可以包括如下步骤：

S1031，将所述内部空间照明舒适性照度水平范围输入所述工作站；

S1032，工作站通过数据采集设备控制至少一个测量终端检测所述内部空间至少一个检测点的照度值，得到至少一个照度值；

S1033，所述测量终端将所述至少一个照度值和所述至少一个检测点的坐标信息通过数据采集设备发送至工作站；

S1034，所述工作站根据所述至少一个照度值计算所述内部空间的照度水平；

S1035，判断所述照度水平是否符合所述工作站根据所述内部空间照明舒适性照度水平范围，并输出评价结果。

本实施例中，所述测量终端与所述数据采集设备之间可以通过ZIGBEE网络通信，所述数据采集设备与所述工作站之间通过USB接口模块通信。

具体可以采用如下方法进行数据通信：

Sc1，所述测量终端查找所述数据采集设备建立的ZIGBEE网络，并要求加入该网络，若所述ZIGBEE网络存在，则所述测量终端加入所述ZIGBEE网络，否则，所述测量终端短暂延时后继续查找所述ZIGBEE网络，直到找到并加入；

Sc2，所述工作站向所述数据采集设备发送检测照度的指令；

Sc3，所述数据采集设备将接受的所述指令发送至所述测量终端；

Sc4，所述测量终端接收所述指令并执行，得到内部空间检测点的照度值；

Sc5，所述测量终端将检测到的照度值加盖时间戳后，与检测点的坐标信息封装打包，并将打包数据发送至所述数据采集设备；

Sc6，所述数据采集设备将接收到的所述打包数据发送至所述工作站。

通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本实用新型实施例提供的内部空间照明舒适性设计和评价系统，不仅可以在实际工作中，实现内部空间照明舒适性设计和评价，而且在实现的过程中，内部空间照明舒适性照度水平范围的确定过程中，可以采用多个测量终端同时对内部空间的多点照度进行检测，所以，减少了照度水平检测的次数，进而简化了光照舒适性评价和设计过程，提高了光照舒适性评价和设计的工作效率。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域人员应该理解的是，上述实施例提供的方法步骤的时序可根据实际情况进行适应性调整，也可根据实际情况并发进行。

上述实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，例如：个人计算机、服务器、网络设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，例如：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。

最后，还需要说明的是，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、商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、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种内部空间照明舒适性设计和评价系统，其特征在于，包括：灯具、照度调节装置、至少一个测量终端、数据采集设备和工作站，所述灯具和所述至少一个测量终端均设置在所述内部空间，所述灯具与所述照度调节装置电连接，所述照度调节装置用于调节所述灯具的照度水平，所述照度调节装置设置在所述工作站中；所述至少一个测量终端设置在至少一个检测点，用于检测所述内部空间至少一个检测点的照度；所述测量终端与所述数据采集设备数据连接，所述数据采集设备与所述工作站数据连接。

2.根据权利要求1所述的内部空间照明舒适性设计和评价系统，其特征在于，所述测量终端按照数据的传输方向，依次包括照度传感器、信号调理放大电路、模数转换电路、第一微控制器和第一ZIGBEE模块，所述测量终端还包括第一存储器，所述第一存储器与所述第一微控制器数据连接；所述第一ZIGBEE模块与所述数据采集设备数据连接。

3.根据权利要求2所述的内部空间照明舒适性设计和评价系统，其特征在于，所述数据采集设备包括第二微控制器、第二存储器、USB接口模块和第二ZIGBEE模块，所述存储器、USB接口模块和第二ZIGBEE模块均与所述微控制器数据连接；所述第二ZIGBEE模块与所述第一ZIGBEE模块数据连接；所述USB接口模块与所述工作站数据连接。