基于太阳能的低能耗智能照明控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于太阳能的低能耗智能照明控制系统及方法。包括由太阳能供电的照明阵列，所述照明阵列由均匀安装在天花板且横纵分布数量分别为n、m的照明灯构成，且所述照明阵列的照明范围覆盖整个房间；所述该系统还包括房间分析模块、环境光检测模块、人数检测模块、用户定位模块、视角计算模块以及照明阵列控制模块；在人数不满足灯光控制的情况下，用户定位模块不会被触发启动，进而使得视角计算模块和照明阵列控制模块同样不会启动，有效降低整体的能耗和运算量。对保留区域和补光区域分别控制，在保留区域亮度充足的情况下，不进行补光照明，进而实现降低能耗以及保证亮度一致性的效果。

Low energy consumption intelligent lighting control system and method based on solar energy

【技术实现步骤摘要】
基于太阳能的低能耗智能照明控制系统及方法
本专利技术涉及照明控制领域，具体涉及基于太阳能的低能耗智能照明控制系统及方法。
技术介绍
由太阳能供电的照明系统主要原理是通过太阳能对蓄电池进行充电，在对与蓄电池连接的照明设备进行供电，其电量受天气影响较大，因此需要对照明设备的能耗进行管理，以具备更长的使用时间。现有技术中，授权公告号为CN104584692B的专利文件公开了用于太阳能供电的LED照明器系统的控制器的设计。控制单元包括控制器，该控制器具有切换网络，并且选择性地从太阳能电池板对电池进行充电并选择性地使电池放电以向照明器供电。照明器本身包括控制单元的第二部分，该第二部分防止电池的过充电和过放电状况。这可以利用LED和电阻器的低功率无源网络来实现，以使控制器本身仅执行切换。可以使由控制器以及LED照明器系统所消耗的电力总体上显著降低。公开号为CN101593352的专利文件公开一种基于面部朝向和视觉焦点的驾驶安全监测系统，其中具体公开了人脸朝向分析模块基于人脸和人眼特征检测，使用色彩空间转换提取人脸区域；采用Canny算子提取边缘特征，根据Hough变换提取瞳孔位置并判断嘴巴位置；根据通过数学建模得到人脸左右面积比与人脸朝向关系。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供基于太阳能的低能耗智能照明控制系统及方法，通过房间分析模块根据照明阵列中照明灯的横纵分布数量生成与照明灯投射在地面上圆形的光斑一一对应且呈矩阵分布的控制分区。并计算出各个控制分区的位置参数。配合环境光检测模块实现对用户定位模块的启动触发，在人数不满足灯光控制的情况下，用户定位模块不会被触发启动，进而使得视角计算模块和照明阵列控制模块同样不会启动，有效降低整体的能耗和运算量。通过用户定位模块得到用户在定位坐标系中的定位坐标，并根据各个控制分区的位置参数筛选出与用户的定位坐标所对应的控制分区；配合所述视角计算模块得到面部朝向信息，并根据面部朝向信息计算出视角中心线函数A(x)，进而计算出右侧视角分界线函数R(x)和左侧视角分界线函数L(x)。照明阵列控制模块根据右侧视角分界线函数R(x)以及左侧视角分界线函数L(x)，筛选出补光区域和保留区域；并对补光区域对应的照明灯进行亮度控制。能够保证用户在视线范围内保持充足的照明。为了进一步实现对补光区域对应的照明灯的控制，结合房间最低使用亮度c，对保留区域和补光区域分别控制，在保留区域亮度充足的情况下，不进行补光照明，进而实现降低能耗以及保证亮度一致性的效果。本专利技术所要解决的技术问题为：A.如何在保证正常使用的前提下，有效的降低太阳能供电的照明阵列的整体能耗。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：基于太阳能的低能耗智能照明控制系统，包括由太阳能供电的照明阵列，所述照明阵列由均匀安装在天花板且横纵分布数量分别为n、m的照明灯构成，且所述照明阵列的照明范围覆盖整个房间；所述该系统还包括房间分析模块、环境光检测模块、人数检测模块、用户定位模块、视角计算模块以及照明阵列控制模块；所述房间分析模块包括控制分区生成单元和控制分区位置参数计算单元；所述控制分区生成单元用于根据照明阵列中照明灯的横纵分布数量生成与照明灯投射在地面上圆形的光斑一一对应且呈矩阵分布的控制分区；所述控制分区位置参数计算单元用于建立定位坐标系，并计算出各个控制分区的四个端点在定位坐标系的坐标值，并根据四个端点的坐标值计算各个控制分区的位置参数；所述环境光检测模块包括n*m个与控制分区一一对应的光线传感器；每个光线传感器用于检测对应控制分区的亮度信息。所述人数检测模块用于实时统计房间内的人数，并将人数检测结果发送至用户定位模块；所述用户定位模块包括位置检测单元以及控制分区关联单元，所述位置检测单元用于在人数检测结果的值为1时，对用户在房间内的位置进行定位，得到用户在定位坐标系中的定位坐标，所述控制分区关联单元用于根据各个控制分区的位置参数筛选出与用户的定位坐标所对应的控制分区；所述视角计算模块包括面部朝向检测单元、视角中心线生成单元、视角范围计算单元；所述面部朝向检测单元用于在用户定位模块确定用户的定位坐标所对应的控制分区后，对用户的面部朝向进行分析，得到面部朝向信息；所述视角中心线生成单元用于根据面部朝向检测单元的位置信息、用户的定位坐标和面部朝向信息，计算出用户的视角中心线在定位坐标系中的函数，并记为视角中心线函数A(x)；所述视角范围计算单元用于计算出视角中心线函数A(x)以用户的定位坐标为中心顺时针转动α°后形成的函数，并记为右侧视角分界线函数R(x)，还用于计算出视角中心线函数A(x)以用户的定位坐标为中心逆时针转动α°后形成的函数，并记为左侧视角分界线函数L(x)；所述照明阵列控制模块包括补光区域获取单元、保留区域获取单元以及亮度控制单元；所述补光区域获取单元用于根据右侧视角分界线函数R(x)以及左侧视角分界线函数L(x)，筛选出包含在右侧视角分界线函数R(x)和左侧视角分界线函数L(x)之间夹角为2*α°的范围内对应的控制分区以及左侧视角分界线函数L(x)或右侧视角分界线函数R(x)中至少一个穿过的控制分区，并将其标记为补光区域；所述保留区域获取单元用于从环境光检测模块获取各个补光区域的亮度信息，并筛选出实时亮度最高的补光区域作为保留区域；所述亮度控制单元用于根据除补光区域以及保留区域外的所有控制分区的亮度信息以及保留区域的亮度信息，对补光区域对应的照明灯进行亮度控制。进一步的，所述人数检测模块包括设置在房间门框外侧的第一流量计数器和设置在房间门框内侧的第二流量计数器；且具体的计数方法如下：K1、当第一流量计数器检测到信号后的b秒内，第二流量计数器检测到信号，则记录为房间人数+1；K2、当第二流量计数器检测到信号后的b秒内，第一流量计数器检测到信号，则记录为房间人数-1。基于太阳能的低能耗智能照明控制方法，该控制方法包括如下步骤：S1、房间分析模块生成与照明灯投射在地面上圆形的光斑一一对应且呈矩阵分布的控制分区；并计算出各个控制分区在定位坐标系中的位置参数；S2、人数检测模块实时计算房间内的人数；在房间内的人数为1时，环境光检测模块实时检测各个控制分区的亮度信息；S3、用户定位模块获取用户在定位坐标系中的定位坐标；并计算出用户的定位坐标所对应的控制分区；S4、视角计算模块在用户定位模块确定用户的定位坐标所对应的控制分区后，识别出面部朝向信息，并根据面部朝向信息和用户的定位坐标计算出用户的视角中心线在定位坐标系中的视角中心线函数A(x)；再计算出视角中心线函数A(x)以用户的定位坐标为中心顺时针转动α°后形成的右侧视角分界线函数R(x)，以及以用户的定位坐标为中心逆时针转动α°后形成的左侧视角分界线函数L(x)；S5、照明阵列控制模块根据右侧视角分界线函数R(x)以及左侧视角分界线函数L(x)，筛选出包含在右侧视角分界线函数R(x)和左侧视角分界线函数L(x)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于太阳能的低能耗智能照明控制系统，包括由太阳能供电的照明阵列，所述照明阵列由均匀安装在天花板且横纵分布数量分别为n、m的照明灯构成，且所述照明阵列的照明范围覆盖整个房间，其特征在于：/n所述该系统还包括房间分析模块、环境光检测模块、人数检测模块、用户定位模块、视角计算模块以及照明阵列控制模块；/n所述房间分析模块包括控制分区生成单元和控制分区位置参数计算单元；所述控制分区生成单元用于根据照明阵列中照明灯的横纵分布数量生成与照明灯投射在地面上圆形的光斑一一对应且呈矩阵分布的控制分区；所述控制分区位置参数计算单元用于建立定位坐标系，并计算出各个控制分区的四个端点在定位坐标系的坐标值，并根据四个端点的坐标值计算各个控制分区的位置参数；/n所述环境光检测模块包括n*m个与控制分区一一对应的光线传感器；每个光线传感器用于检测对应控制分区的亮度信息；/n所述人数检测模块用于实时统计房间内的人数，并将人数检测结果发送至用户定位模块；/n所述用户定位模块包括位置检测单元以及控制分区关联单元，所述位置检测单元用于在人数检测结果的值为1时，对用户在房间内的位置进行定位，得到用户在定位坐标系中的定位坐标，所述控制分区关联单元用于根据各个控制分区的位置参数筛选出与用户的定位坐标所对应的控制分区；/n所述视角计算模块包括面部朝向检测单元、视角中心线生成单元、视角范围计算单元；所述面部朝向检测单元用于在用户定位模块确定用户的定位坐标所对应的控制分区后，对用户的面部朝向进行分析，得到面部朝向信息；所述视角中心线生成单元用于根据面部朝向检测单元的位置信息、用户的定位坐标和面部朝向信息，计算出用户的视角中心线在定位坐标系中的函数，并记为视角中心线函数A(x)；所述视角范围计算单元用于计算出视角中心线函数A(x)以用户的定位坐标为中心顺时针转动α°后形成的函数，并记为右侧视角分界线函数R(x)，还用于计算出视角中心线函数A(x)以用户的定位坐标为中心逆时针转动α°后形成的函数，并记为左侧视角分界线函数L(x)；/n所述照明阵列控制模块包括补光区域获取单元、保留区域获取单元以及亮度控制单元；所述补光区域获取单元用于根据右侧视角分界线函数R(x)以及左侧视角分界线函数L(x)，筛选出包含在右侧视角分界线函数R(x)和左侧视角分界线函数L(x)之间夹角为2*α°的范围内对应的控制分区以及左侧视角分界线函数L(x)或右侧视角分界线函数R(x)中至少一个穿过的控制分区，并将其标记为补光区域；所述保留区域获取单元用于从环境光检测模块获取各个补光区域的亮度信息，并筛选出实时亮度最高的补光区域作为保留区域；所述亮度控制单元用于根据除补光区域以及保留区域外的所有控制分区的亮度信息以及保留区域的亮度信息，对补光区域对应的照明灯进行亮度控制。/n...

【技术特征摘要】
1.基于太阳能的低能耗智能照明控制系统，包括由太阳能供电的照明阵列，所述照明阵列由均匀安装在天花板且横纵分布数量分别为n、m的照明灯构成，且所述照明阵列的照明范围覆盖整个房间，其特征在于：
所述该系统还包括房间分析模块、环境光检测模块、人数检测模块、用户定位模块、视角计算模块以及照明阵列控制模块；
所述房间分析模块包括控制分区生成单元和控制分区位置参数计算单元；所述控制分区生成单元用于根据照明阵列中照明灯的横纵分布数量生成与照明灯投射在地面上圆形的光斑一一对应且呈矩阵分布的控制分区；所述控制分区位置参数计算单元用于建立定位坐标系，并计算出各个控制分区的四个端点在定位坐标系的坐标值，并根据四个端点的坐标值计算各个控制分区的位置参数；
所述环境光检测模块包括n*m个与控制分区一一对应的光线传感器；每个光线传感器用于检测对应控制分区的亮度信息；
所述人数检测模块用于实时统计房间内的人数，并将人数检测结果发送至用户定位模块；
所述用户定位模块包括位置检测单元以及控制分区关联单元，所述位置检测单元用于在人数检测结果的值为1时，对用户在房间内的位置进行定位，得到用户在定位坐标系中的定位坐标，所述控制分区关联单元用于根据各个控制分区的位置参数筛选出与用户的定位坐标所对应的控制分区；
所述视角计算模块包括面部朝向检测单元、视角中心线生成单元、视角范围计算单元；所述面部朝向检测单元用于在用户定位模块确定用户的定位坐标所对应的控制分区后，对用户的面部朝向进行分析，得到面部朝向信息；所述视角中心线生成单元用于根据面部朝向检测单元的位置信息、用户的定位坐标和面部朝向信息，计算出用户的视角中心线在定位坐标系中的函数，并记为视角中心线函数A(x)；所述视角范围计算单元用于计算出视角中心线函数A(x)以用户的定位坐标为中心顺时针转动α°后形成的函数，并记为右侧视角分界线函数R(x)，还用于计算出视角中心线函数A(x)以用户的定位坐标为中心逆时针转动α°后形成的函数，并记为左侧视角分界线函数L(x)；
所述照明阵列控制模块包括补光区域获取单元、保留区域获取单元以及亮度控制单元；所述补光区域获取单元用于根据右侧视角分界线函数R(x)以及左侧视角分界线函数L(x)，筛选出包含在右侧视角分界线函数R(x)和左侧视角分界线函数L(x)之间夹角为2*α°的范围内对应的控制分区以及左侧视角分界线函数L(x)或右侧视角分界线函数R(x)中至少一个穿过的控制分区，并将其标记为补光区域；所述保留区域获取单元用于从环境光检测模块获取各个补光区域的亮度信息，并筛选出实时亮度最高的补光区域作为保留区域；所述亮度控制单元用于根据除补光区域以及保留区域外的所有控制分区的亮度信息以及保留区域的亮度信息，对补光区域对应的照明灯进行亮度控制。


2.根据权利要求1所述的基于太阳能的低能耗智能照明控制系统及方法，其特征在于，所述人数检测模块包括设置在房间门框外侧的第一流量计数器和设置在房间门框内侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏相飞，李运鹤，仇怀利，谢谦，
申请(专利权)人：安徽世林照明股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34