基于昼夜节律的智能照明控制系统技术方案

本发明专利技术一种基于昼夜节律的智能照明控制系统，包括控制输入参数模块、智能照明控制系统模块、物联网主控制单元、物联网照明终端节点集合和终端照明灯具集合；输入参数模块包括多种控制输入参数包括但不限于设备控制事件、色温传感器、亮度传感器和GPS传感器；物联网主控制单元通过负责智能照明控制系统模块和物联网照明终端节点之间实现通信。使用昼夜节律来调节色温，人工与系统相结合的方式来调节亮度使用数据分类预测技术来实现人工亮度调节的预测。使用智能手机自带的传感器，实施更方便，成本更低。

【技术实现步骤摘要】
基于昼夜节律的智能照明控制系统
本专利技术涉及智能照明领域，具体涉及一种基于昼夜节律的智能照明控制系统。
技术介绍
昼夜节律(circadianrhythm)是指生命活动以24小时左右为周期的变动。又称近日节律。人体生理功能，学习与记忆能力、情绪、工作效率等也有明显的昼夜节律波动。昼夜节律与人类的活动关系密切。生理节律遭扰乱，会导致人体生理功能，学习与记忆能力、情绪、工作效率等也有明显的昼夜节律波动。人类在长期的进化过程中，已经适应了自然光的昼夜节律变化，在人体内形成一个特殊的器官，具有控制生物节律的作用，称作生物钟。生物钟时刻接受着来自外界的明暗周期信号，调整自身的生理周期，以适应外界环境。但是随着人类的发展，城市化进程的发展，人们的活动空间慢慢以室内为主。研究表示，自然光照的缺乏是导致人体生理节奏紊乱，心里情绪障碍以及其他身体疾病的原因之一。所以，健康、高品质的照明系统应考虑人体昼夜节律的变化。研发动态的照明系统，能够根据一天内不同的时间对照度、色温、光谱等参数进行自动调节，以适应人体昼夜节律的变化。关于昼夜节律方面的研究非常多，主要有以下几个研究方向：一、照明硬件装置的改进2、提供一套照明硬件改进的装置实现照明设备满足昼夜节律的功能。二、模拟自然界光谱来调节照明使其吻合人体昼夜节律。3、提供一套系统通过分析自然界的光谱来动态调整照明参数，主要应该在医院。三、关于人体昼夜节律状态的检测及量化提供一套方法检测人的昼夜节律的是否与自然界的昼夜节律状态是否匹配，并可量化匹配度。现有技术的重点是在灯具设备硬件设施的改进上，其成本会相对较高。现有技术主要针对照射不到自然光的密闭区域的研究(如医院)，通过人力大量的采集光谱数据，效率低下。现有技术采集数据的方式不易实际推广。现有技术是针对RGBW彩灯的控制，没有针对普通LED灯。现有技术主要是针对色温的调节，未结合亮度的调节。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于昼夜节律的智能照明控制系统来模拟太阳光的亮度和色温，综合使用多种传感器，大大降低数据采集的难度。本专利技术的重点在软件系统的设计上，而非硬件层面，更通用。通过利用多种传感器借助物联网实现数据的采集，成本低，简单易行。通过传感器实时采集数据，数据更全面也更科学。主要针对普通的LED照明灯具，应用范围更广泛，使用场景也更多，如学校、办公等等；使用昼夜节律来调节色温，人工与系统相结合的方式来调节亮度使用数据分类预测技术来实现人工亮度调节的预测。使用智能手机自带的传感器，实施更方便，成本更低。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于昼夜节律的智能照明控制系统，包括控制输入参数模块、智能照明控制系统模块、物联网主控制单元、物联网照明终端节点集合和终端照明灯具集合；输入参数模块包括多种控制输入参数包括设备控制事件、色温传感器、亮度传感器和GPS传感器；所述智能照明控制系统模块包括前端配置客户端模块、昼夜节律时间表、人工调节亮度数据库模块和后台服务程序模块；物联网主控制单元通过负责智能照明控制系统模块和物联网照明终端节点之间实现通信；物联照明终端节点集合为配置在各个灯具设备上面的物联网模块实现照明设备和物联网主控制单元之间的通信；终端设备集合为多个灯具设备。在其中一个实施例中，所述智能照明系统模块包括：模块一：前端配置客户端模块，此模块用来配置昼夜节律时间表、以及手动调节灯具色温；模块二：昼夜节律时间表，此模块用来作为灯具色温调节的基准依据；模块三：人工调节亮度数据库模块，此模块用来记录人工调节亮度的历史纪录以作为后期自动调节依据；模块四：后台服务程序模块，由智能算法引擎负责执行昼夜节律方案，根据输入参数并结合人工调节亮度数据计算出合适的灯具照明色温值和亮度值进行照明控制。在其中一个实施例中，所述智能算法引擎具体流程包括：步骤1：先通过颜色传感器计算出当前的目标色温CCT1；步骤2：通过GPS传感器定位的位置信息；检索天气开关配置参数，如果天气开关打开，则通过天气api接口获取当前的天气信息，再匹配昼夜节律表获取所对应的合适的色温CCT2；反之，如果天气开关关闭，则匹配昼夜节律表的基准的时候则不考虑天气影响；步骤3：计算CCT1和CCT2的色温误差绝对值，即DNL1＝|CCT1-CCT2|，当超过误差时，则系统自动调节灯具的色温为CCT2；反之，则无需修正灯具色温；步骤4：最后通过亮度调节模型智能调节。在其中一个实施例中，亮度调节需要结合人工调节的历史数据来动态调整，通过数据挖掘的分类方法来实现亮度是否需要调节，分类步骤有二：第一步：训练阶段：步骤1：建立训练数据集，数据集由一组数据元组构成，将一天分成24个时段，日期以周历的形式展现，每个数据源组都有一个标签分类“Yes”或“No”；步骤2：统计每个时段的人工调节亮度的操作次数，并规定预设操作频率的操作时段内如果产生了人工调节亮度的动作，则就将此条数据标记为“Yes”，反之标记为“No”；第二步：评估阶段：步骤1：评估阶段需要使用第一阶段建立的模型对检验集数据元组进行分类，从而评估分类模型的预测准确率；步骤2：使用训练模型对未知数据元组进行分类。第三步：计算最终亮度。在其中一个实施例中，第三步：计算最终亮度，具体包括：步骤1：数据分类之后，即给每条人工调节亮度的操作数据贴上标签“Yes”或“No”；步骤2：如果为“No”，则无需调节灯具亮度；如果为“Yes”，则进入步骤3；步骤3：获取当前人工调节亮度Lux1；步骤4：亮度传感器获取当前环境亮度Lux2；步骤5：计算Lux1和Lux2的亮度误差绝对值，即DNL2＝|Lux1-Lux2|；当超过误差时，则系统自动调节灯具的亮度为Lux1；反之，则无需修正灯具的亮度。在其中一个实施例中，训练集数据从已有的数据中挑选2/3，剩下的1/3作为检验数据集。在其中一个实施例中，通过智能手机中的传感器来代替上述的颜色传感器和GPS传感器。在其中一个实施例中，GPS传感器用来通过接收卫星定位信息来获取当前的地区的经纬度信息，以及日落日出时间和气候情况；在一定范围内只需要安装一个GPS传感器即可，位置信息获取一次即可。在其中一个实施例中，位置信息的获取也可以通过在线地图来获取或者通过手持GPS设备来获取。在其中一个实施例中，物联终端节点支持主流的通信协议，包括Wi-Fi、RF2.4、433M、Zigbee。本专利技术的有益效果：利用物联网技术和智能算法的配合使用，综合昼夜节律调节色温，人工调节亮度与系统自动调节亮度相结合更优化；综合多种输入参数，决策更全面、更科学；智能控制让昼夜节律决定色温，人工调节亮度与系统自动调节亮度相结合，更符合实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于昼夜节律的智能照明控制系统，其特征在于，包括控制输入参数模块、智能照明控制系统模块、物联网主控制单元、物联网照明终端节点集合和终端照明灯具集合；输入参数模块包括设备控制事件、色温传感器、亮度传感器和GPS传感器；所述智能照明控制系统模块包括前端配置客户端模块、昼夜节律时间表、人工调节亮度数据库模块和后台服务程序模块；物联网主控制单元通过负责智能照明控制系统模块和物联网照明终端节点之间实现通信；物联照明终端节点集合为配置在各个灯具设备上面的物联网模块实现照明设备和物联网主控制单元之间的通信；终端设备集合为多个灯具设备。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于昼夜节律的智能照明控制系统，其特征在于，包括控制输入参数模块、智能照明控制系统模块、物联网主控制单元、物联网照明终端节点集合和终端照明灯具集合；输入参数模块包括设备控制事件、色温传感器、亮度传感器和GPS传感器；所述智能照明控制系统模块包括前端配置客户端模块、昼夜节律时间表、人工调节亮度数据库模块和后台服务程序模块；物联网主控制单元通过负责智能照明控制系统模块和物联网照明终端节点之间实现通信；物联照明终端节点集合为配置在各个灯具设备上面的物联网模块实现照明设备和物联网主控制单元之间的通信；终端设备集合为多个灯具设备。


2.如权利要求1所述的基于昼夜节律的智能照明控制系统，其特征在于，所述智能照明系统模块包括：
模块一：前端配置客户端模块，此模块用来配置昼夜节律时间表、以及手动调节灯具色温；
模块二：昼夜节律时间表，此模块用来作为灯具色温调节的基准依据；
模块三：人工调节亮度数据库模块，此模块用来记录人工调节亮度的历史纪录以作为后期自动调节依据；
模块四：后台服务程序模块，由智能算法引擎负责执行昼夜节律方案，根据输入参数并结合人工调节亮度数据计算出合适的灯具照明色温值和亮度值进行照明控制。


3.如权利要求2所述的基于昼夜节律的智能照明控制系统，其特征在于，所述智能算法引擎具体流程包括：
步骤1：先通过颜色传感器计算出当前的目标色温CCT1；
步骤2：通过GPS传感器定位的位置信息；检索天气开关配置参数，如果天气开关打开，则通过天气api接口获取当前的天气信息，再匹配昼夜节律表获取所对应的合适的色温CCT2；反之，如果天气开关关闭，则匹配昼夜节律表的基准的时候则不考虑天气影响；
步骤3：计算CCT1和CCT2的色温误差绝对值，即DNL1＝|CCT1-CCT2|，当超过误差时，则系统自动调节灯具的色温为CCT2；反之，则无需修正灯具色温；
步骤4：最后通过亮度调节模型智能调节。


4.如权利要求3所述的基于昼夜节律的智能照明控制系统，其特征在于，亮度调节需要结合人工调节的历史数据来动态调整，通过数据挖掘的分类方法来实现亮度是否需要调节，分类步骤有二：
第一步：训练阶段：
步骤1：建立训练数据集，数...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞春，孙宝石，
申请(专利权)人：苏州数言信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32