一种基于NB-IOT的室内灯具组合调控系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于NB‑IOT的室内灯具组合亮度调控系统及方法，其中系统包括多个图像采集节点多个灯具亮度控制节点、基站和云服务器。多个图像采集节点安装在教室上方不同位置，分多路采集教室内照度分布数据并通过基站将数据传输至云服务器，云服务器融合多路照度分布数据后运算处理输出控制信号并经基站传输至相应的灯具亮度控制节点，每个灯具亮度控制节点对应连接一路灯具，对灯具的亮度进行控制。本发明专利技术的每个节点设备可直接通过NB‑IOT通信入网，不需额外的汇聚网关，减少了设备成本，部署方便；同时采用多个图像采集节点协作采集室内照度信息，同时解决了有人场景下的遮挡问题，系统具有更强的鲁棒性，实现智能化管控。

A combined control system and method of indoor lamps based on nb-iot

【技术实现步骤摘要】
一种基于NB-IOT的室内灯具组合调控系统及方法
本专利技术涉及灯具亮度调控
，尤其涉及一种基于NB-IOT的室内灯具组合亮度调控系统及方法。
技术介绍
不合理的室内照明，会对人眼健康造成严重损害，准确获取室内光分布，并对照明灯具进行合理调节是非常有意义的。目前的教室灯具几乎都是采用手动控制的荧光灯或LED灯，不具备联网的功能，更不具备根据环境实时调节亮度的功能。因此一个着眼于学生视觉健康的智能化节能灯控系统是现在所急需的。相比于传统的Zigbee、蓝牙等短距离通信协议，NB-IOT具有更广覆盖海量连接的能力，更低功耗以及更低的模块成本，其单个模块就具有联入互联网的能力，不需要额外的网关，减少了硬件成本，部署方便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于NB-IOT的室内灯具组合亮度调控系统及方法，解决无人场景中对于室内光数据的准确采集和光照控制，而且在复杂有人场景中也能实现较精确的采集和控制。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于NB-IOT的室内灯具组合亮度调控系统，包括多个图像采集节点、多个灯具亮度控制节点、基站和云服务器，所述多个图像采集节点安装在教室上方不同位置，分多路采集教室内灯具照度分布数据并通过基站传输至云服务器，云服务器融合多路照度分布数据后运算处理并经基站将控制信号传输至对应灯具亮度控制节点，每个灯具亮度控制节点对应连接一路灯具，对灯具的亮度进行控制。进一步地，多个图像采集节点包括第一主控芯片、DRAM存储模块、第一NB-IOT通信模块、多个成像设备，每个成像设备安装在教室上方不同位置，将拍摄到的场景图像经第一主控芯片的DMA通道传输至DRAM存储模块存储，并读取每幅场景图像的曝光时间数值；第一主控芯片基于物体识别算法确定场景图像中的有效区域并通过成像设备的曝光时间和亮度相应曲线映射得到每个像素点对应的实际亮度值，计算得到实际场景的亮度矩阵，通过实际场景的亮度矩阵确定有效区域工作面的亮度，并根据有效区域物体表面材质的反射特性计算出有效区域工作面的实时照度。进一步地，多个灯具亮度控制节点包括第二主控芯片、第二NB-IOT通信模块和多个大功率MOS管，第二主控芯片通过第二NB-IOT通信模块接收云服务器的控制信号并将控制信号处理后产生对应频率和脉冲的PWM波，每个大功率MOS管根据PWM波的高低电平控制灯具的直流电，且PWM波频率控制在2000HZ以上。进一步地，本系统还包括与云服务器通信连接的上位机界面，实时从云服务器获取数据并显示各个图像采集节点和灯具控制节点的状态。进一步地，所述成像设备选用广角镜头，且设置成自动曝光调节模式。一种基于NB-IOT的室内灯具组合亮度调控方法，包括如下步骤：步骤一，采集教室场景图像，并记录每幅场景图像的曝光时间；步骤二，基于物体识别算法确定场景图像中的有效区域，根据曝光时间和成像设备亮度相应曲线映射得到每幅场景图像中每个像素对应的实际亮度值，计算得到实际场景的亮度矩阵；步骤三，根据实际场景的亮度矩阵确定有效区域工作面的亮度，并根据有效区域物体表面材质的反射特性计算有效区域工作面的实时照度；步骤四，根据实时照度分布数据判定是否调节灯具的亮度。多个图像采集节点安装在教室上方不同位置，分多路采集教室内照度分布数据并通过基站将数据传输至云服务器，云服务器融合多路照度分布数据后运算处理并经基站将控制信号传输至相应灯具亮度控制节点，对灯具的亮度进行控制。每个图像采集节点根据场景图像单位区域中识别到的有效区域的面积大小作为遮挡指数，并以此遮挡指数作为云服务器进行多个场景图像数据融合的权重。本专利技术采用上述技术方案与现有技术相比，具有如下技术效果：本专利技术的室内灯具组合调控系统，通信方式更加简洁，每个节点设备可直接通过NB-IOT通信入网，不需额外的汇聚网关，减少了设备成本，部署方便；本专利技术采用多个图像采集节点协作采集室内照度信息，同时解决了有人场景下的遮挡问题，系统具有更强的鲁棒性，实现智能化管控。附图说明构成说明书一部分的附图描述了本专利技术的实施例，并且连同描述一起用于解释本专利技术的原理，参照附图，可以更加清楚地理解本专利技术：图1为本专利技术基于NB-IOT的室内灯具组合调控系统的结构示意图；图2为本专利技术教室空间结构的整体布局图；图3为本专利技术图像采集节点的结构示意图；图4本专利技术为成像设备的亮度响应曲线图；图5本专利技术为灯具控制节点的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。如图1，本专利技术的一种基于NB-IOT的室内灯具组合亮度调控系统，包括多个图像采集节点多个灯具亮度控制节点、基站和云服务器。多个图像采集节点安装在教室上方不同位置，分多路采集教室内照度分布数据并通过基站将数据传输至云服务器，云服务器融合多路照度分布数据后运算处理输出控制信号并经基站传输至相应的灯具亮度控制节点，每个灯具亮度控制节点对应连接一路灯具，对灯具的亮度进行控制。如图3所示，多个图像采集节点包括第一主控芯片、DRAM存储模块、第一NB-IOT通信模块、多个成像设备，其中成像设备选用广角镜头，安装在教室上方不同位置且设置成自动曝光调节模式。将拍摄到的场景图像经第一主控芯片的DMA通道存储至DRAM存储模块，并读取每幅场景图像的曝光时间数值；第一主控芯片基于物体识别算法确定场景图像中的有效区域并通过成像设备的曝光时间和亮度相应曲线映射得到每个像素点对应的实际亮度值，计算得到实际场景的亮度矩阵，通过实际场景的亮度矩阵确定有效区域工作面的亮度，并根据有效区域物体表面材质的反射特性计算出有效区域工作面的实时照度。如图5所示，多个灯具亮度控制节点包括第二主控芯片、第二NB-IOT通信模块、多个大功率MOS管和与每个大功率MOS管电连接的灯具。每个灯具控制节点还包括电源模块，电源模块将市电220V交流转化为5V直流和36V直流，5V直流用于给第二主控芯片以及第二NB-IOT通信模块供电，36V直流电接在大功率MOS管上，用于给灯具供电。每个灯具控制节点通过NB-IOT模块接收灯具亮度的控制信号，经第二主控芯片处理后，产生对应频率和脉宽的PWM波传输至MOS管，MOS管根据PWM波的高低电平对供给灯具的直流电进行通断。基于人眼感知闪烁的频率极限和LED灯具存在的频闪效应、幻影效应，PWM波调光频率应该至少为2000HZ。同时考虑到在改变灯具亮度时，突然的亮度变化会引起人眼的不适，造成视疲劳，在调整灯具亮度时采用软调整方式，即当要提高灯具亮度时通过在一段时间内逐步提高PWM波脉宽的方式达到目标亮度值；当要降低灯具亮度时通过在一段时间内逐步减小PWM波脉宽的方式达到目标亮度值。本控制系统还包括与云服务器通信连接的上位机界面，实时从云服务器获取数据，显示各个图像采集节点和灯具控制节点的状态，并可实现手动调控。如图2所示的教室布局符合现有多数中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NB-IOT的室内灯具组合亮度调控系统，其特征在于：包括多个图像采集节点、多个灯具亮度控制节点、基站和云服务器，所述多个图像采集节点安装在教室上方不同位置，分多路采集教室内灯具照度分布数据；每个图像采集节点经基站与云服务器通信连接，所述云服务器经基站与多个灯具亮度控制节点通信连接，每个灯具亮度控制节点对应连接一路灯具，对灯具的亮度进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IOT的室内灯具组合亮度调控系统，其特征在于：包括多个图像采集节点、多个灯具亮度控制节点、基站和云服务器，所述多个图像采集节点安装在教室上方不同位置，分多路采集教室内灯具照度分布数据；每个图像采集节点经基站与云服务器通信连接，所述云服务器经基站与多个灯具亮度控制节点通信连接，每个灯具亮度控制节点对应连接一路灯具，对灯具的亮度进行控制。


2.根据权利要求1所述的基于NB-IOT的室内灯具组合亮度调控系统，其特征在于：多个图像采集节点包括第一主控芯片、DRAM存储模块、第一NB-IOT通信模块、多个成像设备，每个成像设备安装在教室上方不同位置，将拍摄到的场景图像经第一主控芯片的DMA通道传输至DRAM存储模块存储；第一主控芯片通过第一NB-IOT通信模块与云服务器通信连接，用于传输室内照度分布数据。


3.根据权利要求1所述的基于NB-IOT的室内灯具组合亮度调控系统，其特征在于：多个灯具亮度控制节点包括第二主控芯片、第二NB-IOT通信模块和多个大功率MOS管，所述第二主控芯片通过第二NB-IOT通信模块与云服务器通信连接，云服务器将接收的控制信号转换成对应频率和脉冲的PWM波，所述云服务器与多个大功率MOS管电连接，每个大功率MOS管根据PWM波的高低电平控制灯具的直流电。


4.根据权利要求1所述的基于NB-IOT的室内灯具组合亮度调控系统，其特征在于：还包括与云服务器通信连接的上位机界面，实...

【专利技术属性】
技术研发人员：何乃龙，郦光选，张宇宁，
申请(专利权)人：南京东晖光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32