智能照明系统、用于控制照明的方法及照明控制系统技术方案

智能照明系统、用于控制照明的方法及照明控制系统。一种使用扰动调制光和分布式非成像颜色传感器来估计占用的智能照明系统和方法。公开了一种系统，该系统包括：多个非成像颜色传感器；多个彩色可控灯；扰动空间内的所述彩色可控灯的系统；从所述非成像颜色传感器收集获得的颜色信息，并且基于收集的颜色信息来构建光传输模型的系统；估计空间内的占用模式或分布的系统；以及调节模块，其基于所述光传输模型和预定的控制策略来调节所述彩色可控灯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的主题涉及空间中的照明的智能控制，更具体地，涉及使用扰动调制光和分布式非成像颜色传感器来提供占用(occupancy)感测的智能照明系统。
技术介绍
响应于诸如外部的(即，自然的)照明变化和房间占用模式的变量在空间中的随时间推移的照明(具体地，合成照明)的智能控制有可能带来能耗、人类舒适度和幸福感，以及工人生产力方面的益处。现有的系统具有各种不足，包括：(1)它们常常只检测人的存在，而不检测他们在房间中的数量和空间分布；以及(2)他们通常使用摄像机或其他高分辨率传感器，其产生针对实时操作的高计算负载并且可能存在重大的隐私或安全问题。需要以有成本效益的方式识别并且响应于房间的占用者(例如，集群中的一个工作组与围坐在会议桌前的多个人)的空间分布以实现合成光的最佳空间和光谱分布。遗憾的是，当前的系统不能够提供这样的结果。
技术实现思路
本公开利用分布于整个空间的颜色可控照明和非成像颜色传感器来估计人在该空间中的空间分布，以进行实时照明调整。提供了其中引入了对颜色可控光的小扰动的解决方案。这些扰动被设计并且排序为人类察觉不到，但可以由颜色传感器准确地测量。在照明中的不同扰动下，用传感器进行快速的一系列测量，并且使用这些测量来估计光传输模型。该光传输模型包含随颜色(例如，红、绿、蓝(RGB))的变化而变化的各灯具-传感器对之间的光通量的测量。这是以使得从模型中减去(例如，来自窗的)环境照明从而只留下关系的线性(可控)部分这样的方式进行的。当确定了光传输模型时，提供用于估计房间中的占用模式的各种选项。在第一方面，本专利技术提供了一种智能照明系统，该智能照明系统包括：多个非成像颜色传感器；多个彩色可控灯；扰动空间内的所述彩色可控灯的系统；从所述非成像颜色传感器收集获得的颜色信息并且基于收集的颜色信息来构建光传输模型的系统；估计空间内的占用的系统；以及调节模块，其基于所述光传输模型和预定的控制策略来调节所述彩色可控灯。在第二方面，本专利技术提供了一种用于控制在具有多个颜色传感器和多个彩色可控灯的空间中的照明的方法，该方法包括以下步骤：向所述彩色可控灯输出控制值，以使得在空间内产生基础光；周期性地输出另外的控制值，以扰动所述空间内的所述彩色可控灯；从所述颜色传感器收集获得的颜色信息；基于所述颜色信息来构建光传输模型；(要么直接地，要么相对于初始模型被改变的)利用所述光传输模型来计算所述空间的估计的占用；以及响应于所估计的占用和预定的控制策略来调节所述基础光。在第三方面，本专利技术提供了一种基于所估计的占用来调节一组颜色可控LED灯的照明控制系统，该系统包括：照明控制器，其向所述一组颜色可控LED灯输出值，以在所述空间内生成基础光并且使得扰动被加入到所述基础光中；传感器数据管理器，其从位于所述空间内的多个非成像颜色传感器接收感测到的颜色信息；光传输建模器，其将所感测到的颜色信息和相关联的扰动信息存储在光传输模型中；以及占用估计系统，其(要么直接地，要么相对于基础模型被改变的)基于所述光传输模型来计算所述空间的估计的占用，其中，所述估计的占用被提供至所述照明控制器以调节所述基础光。附图说明通过以下结合附图对本专利技术的各种方面进行的详细描述，将更容易理解本专利技术的这些和其他特征，其中：图1描绘了根据实施方式的具有用于实现感测阶段的系统的智能照明房间。图2描绘了根据实施方式的具有用于实现调节阶段的系统的图1的智能照明房间。图3描绘了根据实施方式的具有照明系统的计算机系统。图4描绘了根据实施方式的空间内的一组光路。图5描绘了根据实施方式的4×3子矩阵的聚集体。图6描绘了根据实施方式的LED装置的光度图(luminosityplot)。图7描绘了根据实施方式的LED装置的光度图。图8描绘了根据实施方式的光反射模型。图9描绘了根据实施方式的被加入到基础光中的扰动的示图。图10描绘了根据实施方式的用于实现智能照明的方法的流程图。附图不一定是按比例绘制。附图仅仅是示意性表示，不旨在描述本专利技术的具体参数。附图旨在只描绘本专利技术的典型实施方式，因此不应该被视为限制本专利技术的范围。在附图中，相同的编号表示相同的元件。具体实施方式如本文中所详述的，提供了一种占用敏感的智能照明系统，使得当房间的占用改变时，系统产生最适于当前占用场景的照明条件，以使舒适度最佳并且使能耗最小。“占用”通常是指人在诸如房间、走廊、楼梯、封闭空间等空间中的数量和/或空间分布。然而，它还可以指可移入或移出空间或围绕空间移动并影响照明的其他类型的物体(例如，动物、机器人等)的数量和空间分布。为了实现占用敏感的智能照明，实现控制策略模块和占用感测模块，它们分两个阶段工作：感测阶段和调节阶段。在感测阶段中，占用感测模块收集传感器读数来估计占用；在调节阶段中，控制策略模块基于所估计的占用来决定应该产生什么照明条件。图1和图2描绘了用于控制在智能房间10中的照明的智能照明系统11，在智能房间10中，估计房间10的占用16并相应地调节照明。智能照明房间10包括一组颜色可控的LED(发光二极管)灯具12和一组非成像颜色传感器14。非成像颜色传感器14通常包括低成本传感器，这些传感器不收集图像数据，而是替代地只感测并且收集颜色信息。在图1中示出的感测阶段中，设置控制策略模块18来生成进入房间10中的基础光x0并且设置占用感测模块20来估计房间10的占用。在图2中示出的调节阶段中，感测模块20使得控制策略模块18按照所估计的占用来更新进入房间10中的基础光x0。在感测阶段(图1)中，占用感测模块20使得一系列微妙的扰动被添加到(即“干扰”)彩色LED照明灯具12中的基础光。颜色传感器14感测针对被占用感测模块20存储并且处理的每个扰动的颜色信息，以估计房间的占用。更具体地，控制策略模块18将颜色可控LED装置12的基础光x0扰动成预定值。当前的LED技术允许LED装置12传递快速变化的照明条件，其可以由颜色传感器14感测到。在本文中描述的例示实施方式中，颜色可控LED装置12可用对三个颜色通道(红、绿、蓝(RGB))进行控制来实现。然而，应当理解，可同样地使用具有附加或不同颜色通道的LED装置。针对每个通道的控制值输入可以是0和1之间的标量值。因此，可用一组控制值来控制每个LED装置，以设置每个颜色分量，例如，RGBLED装置可接收诸如C＝[0.65,0.88,0.34]的多组控制值。在设置了初始基础光x0之后，占用感测模块20将一系列扰动δx添加到基础光x0，并且通过颜色传感器14来测量针对每个扰动的感测输出y0+δy。感测输出的收集被存储、分析并且随后被使用以在调节阶段中更新基础光。在典型的实施方式中，基础光将被控制为在大的颜色范围内缓慢地改变，而扰动将被控制为在小的颜色范围内快速地且理想地不可察觉地改变。这类似于其中低频信息附加在(rideon)高频载波上的电子通信中的幅度调制(AM)。不同之处在于，在本系统中，载波或基础光的强度类似于低频分量且扰动类似于高频分量。其示例在图9中示出，其中，一系列扰动90被添加到基础光92，使得提供具有感测阶段94、调节阶段96、下一个感测阶段98等的扰动调制光。可基于触发事件(例如，开门)等，以规则或不规则频率(例如，每2分钟、在工作时间期间更经常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能照明系统，所述智能照明系统包括：多个非成像颜色传感器；多个彩色可控灯；扰动空间内的所述彩色可控灯的系统；从所述非成像颜色传感器收集获得的颜色信息并且基于收集的颜色信息来构建光传输模型的系统；估计空间内的占用的系统；以及调节模块，所述调节模块基于所述光传输模型和预定的控制策略来调节所述彩色可控灯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.20 US 62/014,7451.一种智能照明系统，所述智能照明系统包括：多个非成像颜色传感器；多个彩色可控灯；扰动空间内的所述彩色可控灯的系统；从所述非成像颜色传感器收集获得的颜色信息并且基于收集的颜色信息来构建光传输模型的系统；估计空间内的占用的系统；以及调节模块，所述调节模块基于所述光传输模型和预定的控制策略来调节所述彩色可控灯。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述彩色可控灯包括发光二极管(LED)。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述LED包括多个颜色通道。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光传输模型包括光传输矩阵。5.根据权利要求4所述的系统，其中，基于利用监督学习来评价所述光传输矩阵中的数据的分类方法来估计所述占用。6.根据权利要求4所述的系统，其中，基于识别所述空间内的被阻挡的光路的三维(3D)场景估计方法来估计所述占用。7.根据权利要求4所述的系统，其中，基于评价反射光的占用图估计方法来估计所述占用。8.一种用于控制具有多个颜色传感器和多个彩色可控灯的空间中的照明的方法，所述方法包括以下步骤：向所述彩色可控灯输出控制值，以使得在空间内产生基础光；周期性地输出另外的控制值，以扰动所述空间内的所述彩色可控灯；从所述颜色传感器收集获得的颜色信息；基于所述颜色信息来构建光传输模型；利用所述光传输模型来计算所述空间的估计的占用；以及响应于所估计的占用和预定的控制策略来调节所述基础光。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述彩色可控灯包括发光二极管(LED)。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述LED包括多...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泉，张心驰，K·L·博耶，
申请(专利权)人：伦斯勒理工学院，
类型：发明
国别省市：美国;US