CN213485209U - 一种环境自适应光照控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环境自适应光照控制系统，包括能源采集装置、照明灯组、调光控制模块和电源模块；其中能源采集装置用于采集太阳能，与照明灯组、调光控制模块和电源模块相连接，并当一段固有时间内启用的太阳能采集单元达到阈值则直接启用照明灯组进行照明，未达到阈值时则启动电源模块进行供电的同时启动调光控制模块进行照明灯组的调节，通过本实用新型提供的环境自适应光照控制系统，使得照明系统在节约成本的基础上能够根据实际环境的变化从而智能的调整灯光信号，且通过检测使用者的眼睛眯合状态判断使用者的感受，从而根据使用者的具体感官情况进行相应的调整，提高了舒适性，提高了体验感。

Description

一种环境自适应光照控制系统

技术领域

本实用新型涉及照明控制技术领域，尤其涉及一种环境自适应光照控制系统。

背景技术

近年来，为了满足社会生活需要，室内场馆大量建设，对于室内大型场馆的照明系统也提出了更大的要求。具体体现在：为了使得在室内场馆进行的比赛和活动顺利进行，同时使得参与者能够获得较佳的参与感，配置于室内大型场馆的照明设备必须综合考虑各种实际应用性及使用舒适性。一座现代化的大型场馆建筑，不但要求建筑外形美观大方，功能齐全，而且还要有良好的照明要求和照明环境，既要有合适、均匀的照度和亮度，理想的光色，又要保持良好的立体感、低眩光等。

而现有的大型场馆的照明系统大多数都采用人工或定时控制模式，虽能够基本满足场馆的照明要求，但无法使得照明系统根据实际环境的变化从而智能的调整灯光信号，同样无法根据使用者的具体感官情况进行相应的调整。

实用新型内容

实用新型目的：为解决现有大型场馆照明控制系统无法使得照明系统根据实际环境的变化从而智能的调整灯光信号，同样无法根据使用者的具体感官情况进行相应调整的问题，本实用新型提供一种环境自适应光照控制系统。

技术方案：一种环境自适应光照控制系统，包括能源采集装置、照明灯组、调光控制模块和电源模块；所述能源采集装置用于采集太阳能，与照明灯组、调光控制模块和电源模块相连接，并当一段固有时间内启用的太阳能采集单元达到阈值则直接启用照明灯组进行照明，未达到阈值时则启动电源模块进行供电的同时启动调光控制模块进行所述照明灯组的调节。

作为本实用新型所述的环境自适应光照控制系统的一种优选方案，其中：所述一段固有时间设置为5min。

作为本实用新型所述的环境自适应光照控制系统的一种优选方案，其中：所述能源采集装置包括采集单元，用于采集并储存太阳能；计算单元，与所述采集单元连接，用于计算在任一所述一段固有时间启用的太阳能采集单元是否达到所述阈值并作出判断；控制单元，与所述计算单元连接，依据所述计算单元作出的判断进行相应模块的启用。

作为本实用新型所述的环境自适应光照控制系统的一种优选方案，其中：所述阈值设置为所述采集单元启用60％。

作为本实用新型所述的环境自适应光照控制系统的一种优选方案，其中：所述调光控制模块包括检测单元，用于检测场馆内的亮暗程度；调节单元，与所述检测单元相连接，用于根据所述检测单元检测出的所述亮暗程度进行调节。

作为本实用新型所述的环境自适应光照控制系统的一种优选方案，其中：所述调光控制模块还包括分析单元，并于所述调节单元相连接，用于检测并分析场馆内使用者的眼睛眯合状况，当所述眯合程度达到检测阈值时进行所述照明灯组的调节，直至所述眼睛眯合程度低于所述检测阈值。

作为本实用新型所述的环境自适应光照控制系统的一种优选方案，其中：

所述检测阈值为场馆中有80％的使用者出现眼睛眯合。

作为本实用新型所述的环境自适应光照控制系统的一种优选方案，其中：

还包括与所述照明灯组相连接的预警显示模块和替选模块；所述预警显示模块用于检测所述照明灯组是否出现局部顺坏的情况，并在出现所述情况后开启相应位置的所述替选模块，并将损坏位置进行显示预警。

作为本实用新型所述的环境自适应光照控制系统的一种优选方案，其中：所述调节单元具体为驱动芯片和光电耦合器；所述检测单元和所述分析单元发送的PWM信号通过所述光电耦合器后输入所述驱动芯片，从而调节照明装置的亮度，即所述光电耦合器中发光体的负极连接所述检测单元和所述分析单元的相应输出端，所述光电耦合器的输出端连接所述驱动芯片的PWM输入端，所述驱动芯片的控制端连接场效应管的栅极，且通过所述场效应管控制输出电能。

作为本实用新型所述的环境自适应光照控制系统的一种优选方案，其中：所述检测单元可选包括光电管、光电倍增管、PIN管或雪崩光电二极管。

本实用新型的有益效果：通过本实用新型提供的环境自适应光照控制系统，使得照明系统在节约成本的基础上能够根据实际环境的变化从而智能的调整灯光信号，且通过检测使用者的眼睛眯合状态判断使用者的感受，从而根据使用者的具体感官情况进行相应的调整，提高了舒适性，提高了体验感。

附图说明

图1为本实用新型的环境自适应光照控制系统的模块图；

图2为本实用新型的调光控制模块的常用电路图；

图3为本实用新型的眼睛眯合状态检测方法示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都应当属于本实用新型的保护的范围。

本实用新型中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

现有的大型场馆的照明系统大多数都采用人工或定时控制模式，虽能够基本满足场馆的照明要求，但无法使得照明系统根据实际环境的变化从而智能的调整灯光信号，同样无法根据使用者的具体感官情况进行相应的调整。

故此，参阅图1和图2，为本实用新型提供的第一个实施例：一种环境自适应光照控制系统，包括：

能源采集装置100、照明灯组200、调光控制模块300和电源模块400；其中，

能源采集装置100用于采集太阳能，与照明灯组200、调光控制模块300和电源模块400相连接，并当一段固有时间内储存的太阳能达到阈值则直接启用照明灯组200进行照明，未达到阈值时则启动电源模块400进行供电的同时启动调光控制模块300进行照明灯组200的调节。

需要进一步说明的是，能源采集装置100用于采集太阳能，考虑到大型场馆安装符合要求的照明设备对电能的消耗大，故此，本实用新型引入太阳能的采集作为能源的供给之一，节约了电能，提高了环保节能的效果。

其次，本实用新型所配置的照明灯组200采用SML-P11超低功耗的LED灯，且其LED驱动电路包括LED驱动芯片LT1937，LT1937是一款能用DC电压来调节输出电流的恒流型LED驱动芯片，通过在FB引脚连接一个可变的电压即可改变输出电流。

当能源采集装置100一段固有时间内储存的太阳能达到阈值则直接启用照明灯组200进行照明，此时，由于一段时间内储存的太阳能达到设定的阈值则可认为外界环境的光照达到要求，一方面可以通过太阳能的供给达到照明的要求，另一方面由于外界光照较强，本身具备一定强度的照明，直接开启照明灯组200所产生的光照效果能够达到场馆的使用要求；未达到阈值时则认为外界光照较差，所产生的能量不足以支撑场馆达到相应的照明亮度，此时则启动电源模块400进行供电的同时启动调光控制模块300进行照明灯组200的调节，将场馆内的光照亮度调节至符合要求的水平。

进一步的，一段固有时间设置为5min。固有时间可以事先依据具体的地域进行设置，一般将其设置为5min，在这个时间内，能源采集装置100储存的太阳能是否达到阈值可以基本判断出外界的环境。

更进一步的，能源采集装置100包括：

采集单元，用于采集并储存太阳能；包括太阳能电池板、电能转换装置及自身的电能储存装置；

计算单元，与采集单元连接，用于计算在任一一段固有时间储存的太阳能是否达到阈值并作出判断；

控制单元，与计算单元连接，依据计算单元作出的判断进行相应模块的启用。

较佳的，阈值设置为采集单元采集并由转换实现的储能量到达60％作为触发点。

进一步的，调光控制模块300包括：

检测单元，用于检测场馆内的亮暗程度；

调节单元，与检测单元相连接，用于根据检测单元检测出的亮暗程度进行调节。

其中，检测单元可选包括光电管、光电倍增管、PIN管或雪崩光电二极管。

更进一步的，参阅图2，调节单元具体为驱动芯片和光电耦合器；检测单元和分析单元发送的PWM信号通过光电耦合器后输入驱动芯片，从而调节照明装置的亮度，即光电耦合器中发光体的负极连接检测单元和分析单元的相应输出端，光电耦合器的输出端连接驱动芯片的PWM输入端，驱动芯片的控制端连接场效应管的栅极，且通过场效应管控制输出电能。

通过本实用新型提供的环境自适应光照控制系统，使得照明系统在节约成本的基础上能够根据实际环境的变化从而智能的调整灯光信号。

实施例2

参阅图1和图3，与实施例1不同的是：调光控制模块300还包括分析单元，采用型号为C8051310的单片机或FPGA、GPU，并于调节单元相连接，用于检测并分析场馆内使用者的眼睛眯合状况，当眯合程度达到检测阈值时进行照明灯组200的调节，直至眼睛眯合程度低于检测阈值。

考虑到在实际情况下，当使用者在面对不舒服的光照时会通过眼睛的眯合状态展示出来，故此，本实用新型通过检测统计出使用者的眼睛眯合状况从而进一步判断出调节单元调节的光照是否达到使用的舒适性。

进一步的，检测阈值为场馆中有80％的使用者出现眼睛眯合。当一个场馆内达到80％的使用者出现眼睛眯合状况时，则认定调节单元所调节的光照不符合要求，需重新进行调节，直至将眼睛眯合程度低于检测阈值。

具体的，检测眼睛眯合程度的方法为：

如图3所示，进行瞳孔区域定位，通过Haar特征在包含人眼的局部区域图像中确定瞳孔区域和位置，同时建立人眼图像的差分高斯金字塔模型计算区域极值点。第二步为眼睛眯合程度拟合，在瞳孔区域图像中建立自适应瞳孔拟合模板，以区域极值点为模板中心拟合瞳孔边缘和眼睛眯合程度。

粗略定位眼睛眯合程度包括：

使用HAAR模板定位瞳孔区域，同时将人眼图像区域降采样为原图像四分之一大小并与四个不同尺度的高斯核卷积Gn(n＝1,2,3,4)，然后将相邻高斯卷积图像Gn和Gn+1相减建立差分高斯金字塔模型Dn(n＝1,2,3)，其中，Gn和Dn具体为，

D_n＝G_n+1-G_n,n＝1,2,3

为了更加准确的眼睛眯合程度，定义人眼响应函数：

以有效候选眼睛眯合程度为匹配模板，将眼睛眯合程度拟合模板与已经提取的瞳孔区域卷积，卷积过程与Haar模板类似。最后，选择使得响应函数R值最小的像素点以及拟合半径r^*，并认为该像素点的坐标为眼睛眯合程度。

其余结构与实施例1一致。

实施例3

参阅图1，与实施例2不同的是：还包括与照明灯组200相连接的预警显示模块500和替选模块600；预警显示模块500用于检测照明灯组200是否出现局部顺坏的情况，并在出现情况后开启相应位置的替选模块600，并将损坏位置进行显示预警。

考虑到大型场馆内的照明灯组200一旦出现损坏，一方面不方便维修，另一方面也会影响使用感，本实用新型提出在照明灯组200上连接替选模块600，当出现顺坏情况时，替选模块600发挥作用，代替损坏位置的照明灯组200，同时进行显示预警。

其余结构与实施例2一致。

应当认识到，本实用新型的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本实用新型描述的过程的操作，除非本实用新型另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实用新型描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本实用新型的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实用新型所述的实用新型包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本实用新型所述的方法和技术编程时，本实用新型还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本实用新型所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本实用新型优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

本实用新型所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种环境自适应光照控制系统，其特征在于：包括能源采集装置(100)、照明灯组(200)、调光控制模块(300)和电源模块(400)；

所述能源采集装置(100)用于采集太阳能，与照明灯组(200)、调光控制模块(300)和电源模块(400)相连接，并当一段固有时间内启用的采集单元所转换储蓄的电能达到阈值则直接启用所述照明灯组(200)进行照明，未达到所述阈值时则启动所述电源模块(400)进行供电的同时启动所述调光控制模块(300)进行所述照明灯组(200)的调节。

2.根据权利要求1所述的环境自适应光照控制系统，其特征在于：所述一段固有时间设置为5min。

3.根据权利要求1所述的环境自适应光照控制系统，其特征在于：所述能源采集装置(100)包括采集单元、计算单元和控制单元；

采集单元，用于采集太阳能并转换为电能进行存储；

计算单元，与太阳能采集单元连接，用于计算在任一所述一段固有时间内启用的太阳能采集单元所获取的能量是否达到阈值并作出判断；

控制单元，与所述计算单元连接，依据计算单元作出的判断进行相应模块的启用。

4.根据权利要求1所述的环境自适应光照控制系统，其特征在于：所述调光控制模块(300)包括检测单元和调节单元，所述的检测单元用于检测场馆内的亮暗程度；所述的调节单元与检测单元相连接，用于根据检测单元检测出的亮暗程度进行调节。

5.根据权利要求4所述的环境自适应光照控制系统，其特征在于：所述调节单元具体为驱动芯片和光电耦合器；检测单元和分析单元发送的PWM信号通过光电耦合器后输入驱动芯片，从而调节照明装置的亮度，即光电耦合器中发光体的负极连接检测单元和分析单元的相应输出端，所述光电耦合器的输出端连接驱动芯片的PWM输入端，所述驱动芯片的控制端连接场效应管的栅极，且通过所述场效应管控制输出电能。

6.根据权利要求4所述的环境自适应光照控制系统，其特征在于：所述检测单元可选包括光电管、光电倍增管、PIN管或雪崩光电二极管。

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