基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统的制作方法

本发明属于半导体照明技术领域，尤其是室内智能照明系统领域，涉及照明对人体生理节律的调控的基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统。

背景技术：

一天之中，在不同纬度的地区自然光色温随着太阳的照射角度和大气温度升高和降低会发生一定的变化，千百年来人类已经适应了自然光色温和照度的调节，起到对生理的积极调节作用、促进生产。同时阴天、晴天等不同的天气情况下总体色温也有所不同。日出时色温在2500～3500k范围内，朝阳的暖黄光给人以一种温馨的感觉，对身体的各器官具有促进唤醒的作用；清晨色温在4000～4500k范围，身体由睡眠状态转入清醒状态、较高的色温进一步促进人体机能的提升，为一天的工作生活做好准备。白天色温维持在5000-5400k的范围，阴天和高纬度地区色温更高，达到6500～8000k。傍晚、随着太阳偏西和大气温度的变化，色温回落到4000～4500k，在一天的工作之后给人一种温馨、满足舒适的感觉；促进人体器官和身体机能的调节，恢复到休息状态。日落时，色温进一步回落到2000-3000k，人也进入一天的休息时间。整体情况下、一天之中色温是周期性的变化，人体机能也随着色温而进行着周期性的变化。清晨苏醒、上午精神饱满的工作、经过午时短暂的休息下午继续精力充沛的工作、傍晚进入休息状态。暖白光色温在3000k左右，给人以舒适温馨的感觉；自然白光色温4000k左右，最接近正午的阳光，有较高的显色性；冷白光6000k左右，较亮的白光适合学习和思考的氛围。

目前，室内、办公环境内广泛应用的半导体led照明技术取代了传统照明技术，其能效高、尺寸小、光谱灵活的优点克服了传统照明的缺点。同时，大量的led半导体照明设备的不规范使用造成了过度照明的情况，其节能效率可通过一定的控制策略进一步提高；室内人员由于缺乏自然光的照射。在长时间暴露在led光源的情况下，还会造成人员生理不适、舒适感低、工作效率低下的问题。而良好的、健康的、符合人体生理节律的光照环境便能解决上述问题。

室内智能照明系统对室内光照环境的调节包括对区域照度、总体照度，区域色温、总体色温，区域色彩及总体色彩的调节来满足不同的照明指标，同时通过传感器节点反馈数据做到能量的最优控制。目前，常规的室内照明系统仅能实现对led照明设备的启停控制、远程和本地控制，其调节效果主要依赖于实施控制的主体人员单一主观感受，很难满足整体环境下的照明环境指标，同时也存在违背客观生理规律的情况。此种传统的室内照明系统虽然一定程度上兼顾了使用人员的个性化需求和便捷控制，但同时在节能效率和符合人体生理规律照度、色温等调节上不具备合理的控制策略。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明公开了基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统，该系统可根据场景需求的不同、人员数量不同、时间不同及室内光照度、色温的不同来控制照明设备营造舒适的、符合生理节律的光照场景。同时，该系统还能够根据场景需要预设模式，例如：上午，需要充分激发员工的活力提升工作效率，设定唤醒模式，灯光色温整体调节为冷白光；中午，短暂的午休时间，将模式设定为午休模式，灯光色温整体调节到暖白光，促进员工休息和放松；下午，下班时分将模式设定为日落模式，灯光色温整体调节到暖光，为工作一天之后的员工营造一种舒适、温馨如家的感觉。倘若需要加班，可将模式设定为加班模式，调节灯光色温以促进员工工作效率，争取早结束早回家。同时根据本地交互面板还能实现关闭节律调节的功能，直接控制任一灯具或区域内所有灯具的亮度和色温控制，支持多项选择。

本发明公开的基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统，其实现节律照明的主要方法为：对基于人体生理对自然光应激节律、传感器节点提供的室内外环境参数(包括光照度、色温、温湿度等)及具体使用场景(如，办公、娱乐、睡眠等)、用户使用体验反馈量化指标进行数学建模，通过pca算法对系统参数降维分析，得出关键参数；并使用优化算法对系统关键参数进行寻优、形成自适应控制算法，实现照明色温、亮度的节律曲线在线学习，用户使用时长越长，效果越好。

本发明公开的基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统，包括分布式传感器、led设备、云端服务器、本地主机以及数据传输设备，其中

云端服务器：其，用于接受本地主机的请求，下载指令数据；

和/或，用于接受本地主机的数据反馈上传；

本地主机：其，用于访问并请求云端服务器，并由云端服务器获取指令数据；

和/或，用于按照指令数据执行对led设备的控制；

和/或，用于按照指令数据执行对分布式传感器的控制；

和/或，用于接收分布式传感器的数据反馈；

和/或，用于按照指令执行对云端服务器进行数据上传；

分布式传感器：其，用于执行对环境和/或led设备的监控，并获取其工作区域内的环境数据和/或led设备的相关数据；这种监控可以为按照操作指令的需求对目标实施即时的非连续监控，也可以为固定的对目标执行连续监控。

led设备，其用于按照本地主机的指令在其工作区域范围内实施照明作业，以实现对其工作区域内的色温、光照强度、照射范围、光照时间的控制；

数据传输设备，其用于分布式传感器和/或led设备和/或云端服务器和/或本地主机中至少两者之间的数据传输；

本地主机在与云端服务器保持网络连接时，则按照由云端服务器实时下载的指令数据和/或由云端服务器下载并存储到本地的指令数据，而执行操作；本地主机在与云端服务器断开网络连接时，则按照由云端服务器下载并存储到本地的指令数据，而执行操作。

本发明公开的基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统的一种改进，本地主机按照指令对led设备的控制包括点亮/熄灭控制和/或亮度调节控制和/或色温调节控制。

本发明公开的基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统的一种改进，分布式传感器包括光照传感器、红外传感器、色温传感器、温度传感器中的至少一种。进一步优选的，分布式传感器采集的工作区域内的环境数据包括色温、光照强度、照射范围中至少一种。

本发明公开的基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统的一种改进，数据传输设备包括网关和/或路由器和/或网桥和/或交换机和/或集线器。

更优选的，基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统还包括开关设备，其用于在本地主机的指令控制下，对与开关设备连接的led设备进行点亮和/或熄灭和/或亮度调节控制。进一步优选的，开关设备包括感应开关或调光开关或遥控开关或智能开关或触摸开关或网络开关。

本发明公开的基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统的一种改进，led设备包括白光led或红光led或橙光led或黄光led或绿光led或蓝光led中一种或者多种的组合。

本发明方案的其中一种实施方案为：

利用云端服务器或本地主机下载指令实现控制照明设备；

利用网关及本地主机上载传感节点环境参数实现环境参数监测；

利用云端服务器或本地主机下载相应控制指令控制系统下各照明设备满足室内不同区域色温、照度的个性化需求，进一步提高室内照明节能效率；

通过实施生理节律控制策略有效提高室内人员生理舒适度、整体提高室内人员的工作效率，营造健康、绿色的照明工作环境。在离网状态下通过本地主机实现照明设备照度和色温自适应、协同控制，满足室内照明需求。

本地主机位于现场控制室可在离网状态下实现对照明设备的控制和传感节点的数据采集，优化了一般的照明系统断网情况下手动控制、数据丢失的情况，使得控制策略更有效。同时根据传感节点的环境参数的变化，实现对照明设备实时的自适应控制，达到色温和照度调节的功能。

本发明利用展呈设备/移动端app/微信小程序链接云端服务器可以实时远程下载指令控制照明设备和收集环境参数，实现一键启停所有/单个照明设备的功能，实现整个照明环境的便捷控制和节能实现。

本发明通过传感节点的照度反馈数据协同控制照明设备实现照明环境内的均匀照度或者差异照明，在满足照明参数情况下实现节能最优控制。

本发明的系统下照明设备、传感节点数量可扩展，实现建筑物集成总控。

本发明的系统可以通过照明设备网关监测并记录照明设备使用状态，生成用户的使用习惯实现智能控制。

附图说明

图1、本发明公开的基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统的一种实施例的示意图。

具体实施方式

下面具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

本实施例中，基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统，包括分布式传感器、led设备、云端服务器、本地主机以及数据传输设备，其中

云端服务器：其存储有预先加载的操作指令等相关数据，用于接受本地主机的请求，下载指令数据；

在工作区域，如室内，设置有一台本地主机：其具有如下功能，通过互联网连接到云端服务器，访问并请求云端服务器，并由云端服务器获取指令数据；用于按照指令数据执行对led设备的控制，从而调节相关led设备的开关、光照强度和色温等；用于按照指令数据执行对分布式传感器的控制；用于接收分布式传感器的数据反馈；

分布式传感器：其，用于按照指令执行对环境和/或led设备的监控，并获取其工作区域内的环境数据和/或led设备的相关数据；传感器采用包括如下传感器在内的一种或者多种以及多功能传感器，光照传感器，用以实现目标区域的光照强度等的探测，如ha2003光照传感器等；红外传感器，用以实现目标区域的光照或者温度等的探测，如ohsp-300i等；温度传感器，用以实现目标区域温度等的探测，如ntc温度传感器等；色温传感器，用以实现对目标区域色温的探测；上述举例仅仅为示例，而非限定，其它型号的功能传感器也同样适用；此外，本方案实施时也可以根据实际需求采用其它类型的传感器或者传感器组合。

led设备，也就是设置于工作区域设置于有白光led灯或灯组、黄光led灯或灯组、红光led灯或灯组、橙光led灯或灯组、绿光led灯或灯组、蓝光led灯或灯组等，各灯或灯组，其根据需求或者控制指令的要求，按照本地主机的发出的控制指令在其工作区域范围内实施照明作业，以实现对其工作区域内的色温、光照强度、照射范围、光照时间的控制；

数据传输设备，如路由器将分布式传感器、led设备以及本地主机连接形成局域网，从而实现分布式传感器、led设备、本地主机中至少两者之间的数据传输；

本实施例中本地主机在工作时，与云端服务器始终保持网络连接，则按照由云端服务器实时下载的指令数据并加载到操作系统，而执行相关操作；此时，可以实时更新相关的指令数据。

实施例2

本实施例中，基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统，包括分布式传感器、led设备、云端服务器、本地主机以及数据传输设备，其中

云端服务器：其存储有预先加载的操作指令等相关数据，用于接受本地主机的请求，下载指令数据；

在工作区域，如室内，设置有一台本地主机，如手机或者电脑等，加载有运行本系统技术的电脑客户端或者app客户端：其具有如下功能，通过互联网连接到云端服务器，访问并请求云端服务器，并由云端服务器获取指令数据；用于按照指令数据执行对led设备的控制，从而调节相关led设备的开关、光照强度和色温等；用于按照指令数据执行对分布式传感器的控制；用于接收分布式传感器的数据反馈；

分布式传感器：用于按照指令执行对环境和/或led设备的监控，并获取其工作区域内的环境数据和/或led设备的相关数据；传感器采用包括如下传感器在内的一种或者多种以及多功能传感器，光照传感器，用以实现目标区域的光照强度等的探测，如ha2003光照传感器等；红外传感器，用以实现目标区域的光照或者温度等的探测，如ohsp-300i等；温度传感器，用以实现目标区域的温度等的探测，如ntc温度传感器等；上述举例仅仅为示例，而非限定，其它型号的功能传感器也同样适用；此外，本方案实施时也可以根据实际需求采用其它类型的传感器或者传感器组合；

led设备，也就是设置于工作区域设置于有白光led灯或灯组、黄光led灯或灯组、红光led灯或灯组、橙光led灯或灯组、绿光led灯或灯组、蓝光led灯或灯组，各灯或灯组，其根据需求或者控制指令的要求，按照本地主机的发出的控制指令在其工作区域范围内实施照明作业，以实现对其工作区域内的色温、光照强度、照射范围、光照时间的控制；

数据传输设备，如路由器将分布式传感器、led设备以及本地主机连接形成局域网，从而实现分布式传感器、led设备、本地主机中至少两者之间的数据传输；

本地主机在工作的开始阶段，获得与云端服务器网络连接，并下载相关运行操作指令并加载到操作系统，而后断开与云端服务器网络连接，再在离线状态按照由云端服务器下载并存储到本地的指令数据，而执行操作。

实施例3

本实施例中，基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统，包括分布式传感器、led设备、云端服务器、本地主机以及数据传输设备，其中

云端服务器：其存储有预先加载的操作指令等相关数据，用于接受本地主机的请求，下载指令数据；并用于接受本地主机的数据反馈上传，对相关反馈数据进行云端存储或者更新；

在工作区域，如室内，设置有一台本地主机，如手机或者电脑等，加载有运行本系统技术的电脑客户端或者app客户端：其具有如下功能，通过互联网连接到云端服务器，访问并请求云端服务器，并由云端服务器获取指令数据；用于按照指令数据执行对led设备的控制，从而调节相关led设备的开关、光照强度和色温等；用于按照指令数据执行对分布式传感器的控制；用于接收分布式传感器的数据反馈；用于按照指令执行对云端服务器进行数据上传；

分布式传感器：其，用于按照指令执行对环境和/或led设备的监控，并获取其工作区域内的环境数据和/或led设备的相关数据；传感器采用包括如下传感器在内的一种或者多种以及多功能传感器，光照传感器，用以实现目标区域的光照强度等的探测，如ha2003光照传感器等；红外传感器，用以实现目标区域的光照或者温度等的探测，如ohsp-300i等；温度传感器，用以实现目标区域的温度等的探测，如ntc温度传感器等；上述举例仅仅为示例，而非限定，其它型号的功能传感器也同样适用；此外，本方案实施时也可以根据实际需求采用其它类型的传感器或者传感器组合；

led设备，也就是设置于工作区域设置于有白光led灯或灯组、黄光led灯或灯组、红光led灯或灯组、橙光led灯或灯组、绿光led灯或灯组、蓝光led灯或灯组，各灯或灯组，其根据需求或者控制指令的要求，按照本地主机的发出的控制指令在其工作区域范围内实施照明作业，以实现对其工作区域内的色温、光照强度、照射范围、光照时间的控制；

数据传输设备，如网关将分布式传感器、led设备以及本地主机连接形成局域网，从而实现分布式传感器、led设备、本地主机中至少两者之间的数据传输；

同样地，本实施例的技术方案的实施同样可以在主机始终通过网络连接云端服务器的情形下进行实施反馈；也可以在主机下载并加载了相关指令数据后，断开与云端服务器的联系而断网本地实施。

实施例4

如图1所示，其中各结构之间的连续表示可以存在数据传输或者控制连接关系，虚线结构表示非必要组成的系统结构部分，如传感器直接插接到本地电脑上而无需采用额外的设备进行辅助连接等；led灯通过内置驱动装置直接接受指令调控。

本实施例中，基于分布式传感节点的节律照明自适应控制系统，包括分布式传感器、led设备、云端服务器、本地主机以及数据传输设备，其中

云端服务器：其存储有预先加载的操作指令等相关数据，用于接受本地主机的请求，下载指令数据；并用于接受本地主机的数据反馈上传，对相关反馈数据进行云端存储或者更新；

在工作区域，如室内，设置有多台本地主机，各主机间通过交换机或者之间组成局域网交换传输数据，如手机或者电脑等，均加载有运行本系统技术的电脑客户端或者app客户端，其各自具有如下功能：其中一台作为访问备份机，通过互联网连接到云端服务器，访问并请求云端服务器，并由云端服务器获取指令数据；又一台作为执行操作机，其获取访问备份机下载的指令数据，并加载后，按照指令数据执行对led设备的控制，从而调节相关led设备的开关、光照强度和色温等；再一台作为监控主机，用于执行对分布式传感器的控制，并用于接收分布式传感器的数据，再将相关数据反馈到执行操作机，以供程序的执行；再有一台作为上传主机，用于由执行操作机处获取的执行操作等相关数据，对云端服务器进行数据上传反馈和更新；

分布式传感器：其，用于按照指令执行对环境和/或led设备的监控，并获取其工作区域内的环境数据和/或led设备的相关数据；传感器采用包括如下传感器在内的一种或者多种以及多功能传感器，光照传感器，用以实现目标区域的光照强度等的探测，如ha2003光照传感器等；红外传感器，用以实现目标区域的光照或者温度等的探测，如ohsp-300i等；温度传感器，用以实现目标区域的温度等的探测，如ntc温度传感器等；上述举例仅仅为示例，而非限定，其它型号的功能传感器也同样适用；此外，本方案实施时也可以根据实际需求采用其它类型的传感器或者传感器组合；

led设备，也就是设置于工作区域设置于有白光led灯或灯组、黄光led灯或灯组、红光led灯或灯组、橙光led灯或灯组、绿光led灯或灯组、蓝光led灯或灯组，各灯或灯组，其根据需求或者控制指令的要求，按照本地主机的发出的控制指令在其工作区域范围内实施照明作业，以实现对其工作区域内的色温、光照强度、照射范围、光照时间的控制；

数据传输设备，如交换机将分布式传感器、led设备以及本地主机连接形成局域网，从而实现分布式传感器、led设备、本地主机中至少两者之间的数据传输；

同样地，本实施例的技术方案的实施同样可以在主机始终通过网络连接云端服务器的情形下进行实施反馈；也可以在主机下载并加载了相关指令数据后，断开与云端服务器的联系而断网本地实施。

包括而不限于上述实施例中，对于led设备的控制可以采用开关设备进行控制，其在本地主机的指令控制下，对与开关设备连接的led设备进行点亮和/或熄灭和/或亮度调节控制。开关设备可以包括而不限于如下所述的开关：感应开关，如红外感应开关，可以用于在感应到人员进入时，启动相关区域灯组，并向本地主机反馈信息开启系统运行，如fotek台湾阳明a3t-3mx；调光开关，可以对灯光亮度的不同需求进行亮度控制，如飞利浦philipspotentiometerlps100/00等；遥控开关，其用于操作人员向本地机组发出指令，以对目标区域led设备的工作状态进行调节；智能开关，其用于在本地机组发出指令的控制下，以按照指令智能对目标区域led设备的工作状态进行调节；触摸开关，用于通过操作人员的触摸发出向本地机组发出指令，而启动系统或者启动相关区域的设备进行工作；网络开关，其用于通过网络与本地机组或者操作人员的手机等实施网络连接，进而依据网络指令本地机组发出指令的控制下，以按照指令智能对目标区域led设备的工作状态进行调节。上述举例仅仅为示例，而非限定，其它型号的功能开关也同样适用；此外，本方案实施时也可以根据实际需求采用其它类型的开关或者组合开关。

有关数据传输和连接可以为各设备之间直接采用线缆连接，如传感器之间通过数据线插接到本地主机电脑上，也可以通过交换机、集线器、网桥、网关、路由器等实现连接。

本发明方案的系统运行原理，涉及分布式传感节点、传感器网关、开关驱动、开关网关、led驱动、led网关、本地主机、云端服务器、led设备组成。

云端服务器下载控制指令到本地主机，通过本地主机分发到各网关。

通过网关下载控制指令控制各系统下对应各设备。

通过传感器网关上载传感节点环境参数。

本地主机可以实现本地自适应/生理节律照明控制策略，也可以通过云端服务器实现远程控制。

实施例5为：

在北京市海淀区某一办公楼内，选取100平方米的室内办公室作为示范区域，合计设置一个50平方的大办公室——办公室i以及分别为20平方和30平方的两个小办公室——办公室ii和办公室iii。在该示范区域设置一台控制电脑，与各办公室的子系统连接，用于控制运行照明系统。办公室i、办公室ii和办公室iii各自均设只有独立的路由器、光照传感器ha2003、温度传感器ntc温度传感器、色温传感器intersilisl29125、红外传感器ohsp-300i、led灯组以及用于控制灯组的智能开关，灯组由多个白光led灯、黄光led灯组成，所有室内设施均按照装修设计、使用需求安装于相应的室内区域。在光照传感器ha2003、温度传感器ntc温度传感器、色温传感器intersilisl29125、红外传感器ohsp-300i、智能开关通过路由器与控制电脑通信连接，灯组与智能开关电连接后再连接到市电。每天早晨，上班时间，控制电脑按照预定程序，启动灯组调整室内色温至合适范围，如6000k左右，以满足工作的需求。当然在画图时，则在部分区域通过手动调节相应的开关，调整色温至4000k左右。午休时间，则调整至3000k左右。此外在非正常启动时间内，当红外传感器检测到有人员进入时，则智能开关同样控制相关区域的灯组进行工作，调整至合适的色温范围。采用3年平均计算的方式，本实施例与对照例采用常规led灯照明方式，全天常亮无调整相比，本实施例在一年时间内节能量与对照例相比节约耗电15-20％，同等条件下人员工作效率提高约10-15％，以人均产值计算。

本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及远程控制系统向云系统/服务器在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。