CN108702832B - 用于远程控制照明设备的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于远程控制照明装置，特别是应急照明装置(12)的装置，包括：设有至少一个白光源的发送器装置，所述白光源具有受控激活；用作数字光信号接收器(16)的接收器设备，其集成了由软件程序(14)管理的控制、编程和管理***；以及照明装置(12)，其并入包括接收器光传感器(13)的接收电路；发送器装置由智能手机(11)构成，所述智能手机利用被集成在所述智能手机(11)中的光源的接通和关断的调制过程，以经编码的发光消息或根据特定的光学代码的强度控制和持续时间控制的光变化序列的形式和在不同的亮度水平下来驱动针对照明装置(12)的光学命令。

Description

用于远程控制照明设备的装置和方法

技术领域

本发明通常涉及用于远程控制照明装置，特别是应急照明装置的装置和相关方法。

更具体地，本发明涉及一种装置，其使用集成在智能手机中的部件(二极管、LED、显示器、照相机以及光传感器)以用于与照明装置特别是应急照明装置进行通信(询问和/或编程)，并且还用于关于技术规则和法律适用条款对“云”技术***的维护日志进行管理；以这种方式，可以对装置中的任何故障执行立即和详细的诊断，并立即和自动地发送维护干预和/或交换零件的请求。

背景技术

本发明的技术解决方案提供了应急照明装置，其设有合适的光传感器、内部解码电路和用于引导的光学歧管(manifold)，使得其可以通过来自智能手机的适当调节和组成的发光信号来控制，继而在一些功能中由特殊应用程序进行控制。

应急照明装置还集成了受逻辑电路控制的LED模块，以便生成指向接收器装置并通过集成在其中的光设备借此捕获的数字光信号。

为了解释本文提出的关于应急照明装置的本发明的潜力，强调这些设备旨在用于人员的安全并且对于从位置调节其出口是必不可少的，尤其是在由普通照明***的故障造成的紧急情况和危险的情况下。

因此，其可服务性的适当状态是关键元素，其必须通过定期周期性维护并还通过周期性检查(这允许使总体状况处于控制之下)来确保。

为此，随着时间推移，已经开发了自动***，其能够在由被集中和远程控制点建立的命令之后根据预定时间表来执行测试。

然而，经常存在以下情况：由于各种原因，***用传统的应急照明装置(即没有自诊断仪器)来制造，并且其功能和因此***安全性的检查由负责***的人员或由此指定的人员手动执行。

用于检查自供电类型(即具有并入的车载电池)的应急照明装置的功能的测试通常使用以下程序来执行：

-使用装置外部的按钮执行的测试；该测试包括在装置的供电线路上***测试按钮(NC)，以便强制致使网络故障并随后接通装置；

-使用产品的车载按钮执行的测试；该按钮被定位在装置的主体上，有时被定位在保护盖下方，且操作员必须直接激活按钮，或者如果可能的话，借助于诸如轴的致动器来激活按钮；

-使用“REED”电磁命令执行的测试；在外壳(casing)的外表面附近通过激活被定位在产品内部的电磁按钮来执行测试，并且如在前面的情况中那样，其被直接激活；

-通过无线电命令执行的测试；在这种情况下，使用遥控器将无线电信号发送到装置，并且由于该装置设有特殊的解码和致动电路，所以该装置执行命令以实施测试；

-使用红外命令设备执行的测试；功能类似于使用无线电命令进行控制的情况。

然而，对此所描述的所有程序仍然是不切实际的和/或昂贵的，这是因为测试被手动执行且执行时间显著；此外，它们要求用于执行简单测试功能的特定***零件，以及用于执行测试的专业操作员的技能，并且在对具有本地诊断的设备正在执行测试的情况下，其了解由装置发送的测试结果的视觉信号的重要性(典型地借助于彩色LED)。

此外，上述测试程序不包括使关于装置状态的信息对用户可用的可能性。

发明内容

本发明的目的是制造一种用于远程控制照明装置(典型地是应急装置)的装置，其允许在不需要对照明装置本身实现手动操作的情况下，通过利用设有有源部件(能够生成和接收光信号)的普通可编程远程设备诸如例如被称为智能手机的通信设备，对上述装置进行实际且经济地编程和/或询问和编程。

本发明的另一目的是制造一种用于远程控制应急照明装置的装置，其允许关于现有规则对***的维护日志进行管理。

本发明的另一目的是制造一种用于远程控制应急照明装置的装置，其尤其允许根据功能程序和/或方向立即发起诊断程序和/或改变编程；所提出的创新还允许针对照明装置的功能状态对照明装置进行询问、获取功能参数、检测任何可能故障并允许照明装置自动发送对必要的更换零件的请求和/或建议操作员执行任何维护操作。

本发明的另一目的是建立一种用于远程控制应急照明装置的方法，相对于现有技术，该方法允许更快速地和更安全地以及更精确地进行装置的检查和周期性维护。

本发明的另一目的是对借由智能手机闪光灯(flash)发送的光学命令的接收进行优化，以便在将环境光干扰降至最低的同时获得极大的使用便利和使用的较宽的频谱。

本发明的另一目的是减少由安装应急照明装置的相同环境中存在的普通光源生成的流量波动的干扰。

本发明的另一目的是制造一种用于远程控制照明装置的装置及相关方法，其可靠且安全并且也可以由非专业用户使用。

通过本发明的用于远程控制应急照明装置的装置，并且通过使用根据本发明的装置的方法，获得在阅读本说明书期间可以被更充分地评估的这些目的和其它目的。

本发明的装置和相关方法的其它详细技术特征被包括在本发明中。

该装置有利地允许使用在智能手机中集成的LED二极管(闪光灯)和/或显示器、照相机和/或光传感器以用于与应急照明装置进行通信(询问和编程)。

根据本发明，由于安装在智能手机上的特定应用程序，安装者和/或维护技工可以与根据本发明实现的照明装置和应急照明装置进行对话，以便发送和接收信息。

除了控制使用所述类型的装置制成的***中的诊断功能之外，本发明还允许对通过分配明确的地址而考虑的***和/或***组内的单个装置进行编程和识别。

应用程序通过允许安装者具有经安装***的视图(布置，产品类型和编程)来获取该地址，即使其是使用独立装置制造的也是如此。

应用程序可以针对每个装置来关联数据串，其包括用于认出***内的灯的位置的“描述”字段、还允许视觉地识别环境中的装置的“照片”字段、以及“灯的代码和描述”字段(其可以在编程期间利用对灯的响应而自动编译)。

此外，在设备上电的情况下，可以一直修改应急照明装置的操作程序(即，非永久模式；具有低照明、昏暗等的永久模式，其中这些定义在可适用的技术规则中被定义)和紧急情况的持续时间(1小时(h)、2h、3h等)。

被安装在智能手机上的应用程序可以尤其允许创建***的寄存器(日志)，其中不仅是被自动登记的所描述类型的装置的状态，而且是***已经经历的特征事件(在测试日期、测试中电池的持续时间、电池电荷状态、装置的代码和描述、程序设置、由装置上可能存在的多色LED发信号通知的错误类型方面以及更多)；在这种情况下，用户可以立即知道由多色LED发信号通知的错误的含义，并且可能直接从智能手机获得关于要进行的可能解决方案的指示。

登记所述灯所产生的数据可以自动输入到或叠加在被包括在安装时的房间的方案(plan)中，目的是明确地识别装置在***中的物理位置，以便不允许维护技工和专门人员对***中的装置的更快的识别。

例如，通过在安装步骤期间向装置发送一系列经编码光学命令(使用安装在智能手机上的特定应用和集成在智能手机中的闪光灯或显示器)，可以对装置进行编程以确定操作类型(SE、SA、PS)以及在应急照明装置的特定情况下指定紧急模式下的操作持续时间(1h、2h、3h等)。

在周期性维护步骤期间或者如果信令LED指示故障，技工可以发起所述类型的装置的测试程序和/或发送请求以获得装置的识别数据、错误的取消、与通过经由智能手机发送经编码的命令再次检测到的功能状态(例如电池电荷状态)和错误(LED错误、电池错误等)有关的数据的保存(在智能手机上)；技工还可以推迟执行测试、检测装置的类型和代码(如果有的话)，以及装置软件的版本。

与每个单个装置有关的数据可以从应用程序发送到位于特殊服务器上的“云”(从简单地远程保存***上的数据的用户发送到开放维护服务的第三方)以便能够开发大量的功能。考虑到每个装置已经在智能手机和云上登记了其日志，所有数据总是可从任何位置并实时地获得。

此外，第三方操作员可以使用保存在云上的日志来在当需要在***上执行操作时将及时信号发送给客户，并提供有用的信息，诸如需要维护的灯(位置、ID、以及类型)、所需维护的类型(更换电池、装置等)、必要更换的确切代码以及可能有的任何提升以鼓励维护等。

本发明的装置基本上由两个设备组成：

-发送器装置，包括设有能够发出具有期望持续时间和强度的光信号的元件的设备(例如闪光灯和/或显示器)，其还设有适于捕获数字光信号的传感器(照相机和/或光传感器)，并集成了控制和编程***以及用于分配特制软件的存储器，

-应急照明装置，所述应急照明装置并入了由与解码和控制电路相关联的光敏元件组成的接收器设备，所述解码和控制电路能够与装置的主电路对接以便致动测试和/或执行其它功能(诸如，将对应急照明装置的配置的归属)，并且其还可以集成由适当的Mosfet串联控制的LED模块，以用于生成所期望的数字光信号。

尤其地，本发明包括使用智能手机作为发送器装置，以经由被集成在智能手机中的闪光灯和/或显示器的接通的调制而将命令发送到照明装置；为此目的，使用特殊算法来重置由发送器设备(闪光灯或显示器)所经受的延迟而自然失真的命令***序列的结构(延迟是存在于闪光灯和/或显示屏的接通/关断步骤期间的延时时间)。

更具体地说，智能手机表征为高度可变的并且对硬件和软件的原始特性以及在“后台”模式中打开的应用(其是操作***的负担)的数量非常强烈地依赖的延迟时间。

延迟时间的广泛可变性能够损害传输***的效率，从而改变关于所需命令发送的信号，并因此，出于此原因，所使用和要求的算法允许在命令的构造中引入变量，包括对从智能手机的闪光灯的第一状态变化而测量到的延迟时间的移动平均数开始的延迟时间的估计。

此外，光学命令的接收基于的是光敏元件的使用，其能够参考光敏元件上的入射光来调制其状态和/或行为。

本发明提出的解决方案旨在基于所述光敏部件特别是光电晶体管的使用而组成特殊电路部分，位于能够将具有与光成比例的振幅的信号转变成状态的变化(经由电容器的充电电路及其与参考值的比较)的电路中，其频率与光敏设备上的入射光相关。

以这种方式，消除了传统***中的设备可能经受的饱和问题，并且还解决了其它干扰因素，诸如在典型地安装了应急照明***的位置中存在的人造照明的“闪烁”现象。

并入在本文所描述的照明装置中的光学歧管(optical manifold)能够将来自智能手机的闪光灯和/或显示器的光的部分通过放大其而传送到光传感器；歧管还解决了在区域中存在多个装置的情况下对将信号明确地指向单个装置的需求有关的任何问题。

附图说明

本发明的其它特性和优点将从以下涉及用于远程控制照明装置和应急照明装置的装置的优选实施例的描述中更全面地显现，本发明的目的通过借助于附图的非限制说明的方式被提供，在附图中：

-图1和图2是根据本发明的用于远程控制应急照明装置的装置的相关通信过程的相应示意图；

-图3是与在根据本发明的控制装置中使用的智能手机的闪光灯的接通和随后关断的执行相关的流程图；

-图4是示出了智能手机的闪光灯的时基和可能行为的曲线图；

-图5是根据本发明目的的控制方法给到装置的指令的列表；

-图6是图3的流程图，其中延时变量被用于减少对闪光灯的接通和关断的延迟影响；

-图7说明了根据本发明的在引入延时管理算法之后变化的图4的曲线图；

-图8和9示出了可以用在本发明的控制装置中的接收器的两个示意性实施例；

-图10示出了可以用在本发明的控制装置中的接收器的另一示意性实施例；

-图11是根据本发明的参考图10的硬件解决方案的闪光灯随时间的发光变化的示意图；

-图12、13以及14是根据本发明的图10的硬件解决方案的电路细节；

-图14A是根据本发明的图14的电路变体；

-图15A和15B说明了全部由图1和2中的参考数字18指示的光学歧管的两个垂直示意图；

-图16示意性地说明了图15的光学歧管从其接收并运送光信号的立体角的一半的空间限制；

-图17示意性地说明了通过可能被集成在根据本发明的照明装置中的发送器设备将数字信号转导成光学数字信号的原理；

-图18是根据本发明的通过如由接收器设备经由其传感器所解释的对图17的光学数字信号进行转置的示例的方式的视图；

-图19说明了用以扫描图像的智能手机设有的照相机典型地所使用的获取机制；

-图20示意性地说明了根据本发明的曲线图，示出了与图14A中由C表示的电容器的再充电随时间的进展相关的供电电流随时间的分布。

具体实施方式

特别参考图1和2，根据本发明的用于远程控制(具有单向和/或双向通信)本文所述类型的照明装置，特别是应急照明装置12的装置是基于智能手机11的闪光灯10和/或显示器19用作数据传输的和被***在本文所述类型的应急照明装置12中的特定电路部分的源，其设有作为接收器设备的特定光传感器13。

特别地，光传感器13由光电晶体管和/或光电二极管组成，所述光电晶体管和/或光电二极管被***在电子电路中，所述电子电路能够通过使用能够使环境闪烁最小化的解决方案来从其减去由于自然光和人造环境光而导致的偏移来解释闪光灯10和/或显示器19的调制信号；另一方面，智能手机设备11的闪光灯10和/或显示器19具有最小特性，并且由特定软件“app”14控制的上述智能手机11允许发送根据本文所述的示例的应急照明装置12的所有者协议所编码的信号，使得智能手机11到照明装置12的通信以几十Hz的频率使用闪光灯10和/或显示器19的开/关(ON/OFF)循环完成。

对于传输步骤，创建了在智能手机11内部起作用的app(软件应用)14，其能够发送通过调制智能手机11的闪光灯10和/或显示器19的接通和关断来创建的光学命令。

该app 14是专门在安卓操作***中开发的，但它可以在任何平台(IOS、Windows等)上开发，且旨在利用照相机16、21和/或光传感器20，经由闪光灯10和/或显示器19发送经编码的发光消息，和接收通过所述类型的应急照明装置12发送的另外经编码的发光消息。

“app”14还解码(以图像或视频的形式)所收集的数据并将其转换成用户可理解的消息，以及管理所收集的数据，以便通过收集与装置12的性能有关的信息并自动编译上述照明***的日志(具有在远程“云”17中传递和管理数据的可能性)来规划对整个照明***的管理。

本文所述的照明装置12设有专用LED模块和/或可以提供安全照明15的LED模块，所述安全照明15以用于将产品的数据和其它功能数据发送到由智能手机设备11的照相机16、21和/或光传感器20组成的接收器设备的专有协议而起作用；由特定软件app 14控制的智能手机11允许从装置12开始传输的时刻，例如以产品的图像的形式，获取由照明装置12发送的数字光信号(所收集的图像或视频包括由装置12发送的信息)。

由闪光灯10和/或显示器19发送的命令由ON/OFF切换的序列或通常由光变化来表示，所述光变化根据所确定的代码在持续时间方面被适当地控制。

关于强度，为了生成消息的帧，通常可以使用各种水平的亮度以便增加在所述帧的每个时间元素中发送的信息量。

下面提供智能手机11与所述类型的照明装置12和/或应急照明装置之间的各种通信可能性的详细描述。

以调制光的形式在应急照明装置12和智能手机11之间的信息的传递在下面两个方向上进行：

-以对智能手机11的部分进行询问的形式从智能手机11到装置12；

-以装置12对询问的响应的形式从装置12到智能手机11。

关于智能手机11到照明装置12的通信，根据使用条件，可以使用智能手机11(或另一类似设备，诸如平板电脑)的闪光灯10和显示器19的LED作为智能手机11的发光设备。闪光灯LED 10具有更多的指示性特性并允许到达更远离智能手机11的照明装置12，而如果显示器19用作电光设备，则由于显示器19的“朗伯(Lambertain)”类型的光学发射特性而如果要求将命令发送到相同环境中的多个照明装置12是可能的。

使用显示器19代替闪光灯10特别有助于将本发明的使用范围扩展到没有并入闪光灯的设备，诸如在一些设有大而非常亮的显示器的平板电脑的情况下。

关于照明装置12到智能手机11的通信，响应于询问，可以使用各种替代方法将数据从照明装置12发送到智能手机11和/或平板电脑。

主要地，可以使用智能手机11的照相机并执行对利用单个照片-快照(photo-snap)获取的单帧的分析。

特别地，获取命令被给到集成在智能手机11中的照相机16、21，并且图像处理器激活构成矩阵的像素的地址解码，以便逐个获取与单个像素相对应的发光信号，从而将相机16、21的单个数字模拟转换器连续地连接到组成图像的各个像素。

从左到右，从图像顶部处的第一行开始和以图像底部处的最后一行结束来完成扫描(如图19所示)。

举例来说，可以以27MHz像素时钟读取的5兆像素图像传感器(例如2592×1944像素)要求大约96μs的时间来完全扫描一行2592个像素；要扫描1944行的整个图像，要求1944*96μs＝186.6ms。

为了将数据发送到智能手机11，所述示例的应急照明装置12使用OOK(开关键控)方法来调制由其LED发出的光；可以利用与LED模块15串联连接的适当Mosfet来执行操作。

由此控制的LED模块15产生的光信号可以仅通过示例的方式，利用以例如2.08KHz的具有480μs的光周期的最小时间的位时钟被调制；例如，使用曼彻斯特类型代码，这对应于960μs的位时间(如附图17所示)。

以这种方式，由照相机16、21在单个帧中“捕获”的图像将是与由产品发出的“闪光”序列相关的行的更亮组和行的更暗组的交替(如图18所示)。

因此，在智能手机11上开发的软件能够解码图17中所示的信号，该信号输送示例性信息内容1、0、0、1、1、0、1(图18)。

在第二种情况下，照相机16、21在“影片(film)”模式中使用，并且以一定的所确定的获取速度来记录影片；在该传输模式中，应急照明装置12可以发送慢很多的位的序列，其中发出的光的每次闪光必须持续比照相机16、21的若干采集帧更长的时间。

举例来说，如果位具有至少5帧的持续时间，则将可以以大约6位/秒的速度发送(例如以每秒30帧输入的采集)，因此将可以在大约十秒钟内传输大约60位。

被集成在几乎所有智能手机11的显示器侧上的光传感器20也可用于接收光信号。

该传感器20通常在智能手机11中用作接近传感器，并因此具有非常快的响应。来自光传感器20的输入信号可以通过适当的算法来处理，该算法能够使由光信号引起的强度变化在传输之前的平均值处相关，并从而能够重建数字传输序列。

如上所述，应急照明装置12的部分上的接收被委托给基于光传感器13的电子检测电路，其被集成在照明装置12中并且能够解释从闪光灯10和/或从显示器19接收到的光学命令。

接收器(光传感器13)的任务是为了捕获其帧被组建的光变化并且为了将其转换成与照明体的动作(诸如自我诊断程序的接通、关断、启动等)相对应的数字序列。

存在能够向接收器光传感器13传送和放大光束的合适的光学附件(光学歧管)18，以便改善应急照明装置12中的功能。

本发明的装置的一个特征实际上是方向性方面；实际上，光学命令，特别是由智能手机11的闪光灯10生成的命令，必须精确地指向与照明装置12的光传感器13相关联的接收光学元件18。

项目的选择(尽管不是排他性的)实际上是进行点对点类型的连接，也允许对照明***(装置的分区)的虚拟细分，目的是提高***本身的操作安全性。

换句话说，用户可能能够使用智能手机11每次仅在一个照明装置12上执行动作，包括空间上地在电路的界限处存在多个装置12的情况下。

借由被***在装置12中的光学歧管18来获得方向性，该光学歧管18能够捕获仅在立体角α内发送的闪光灯10和/或显示器19的光消息，立体角α的顶点由点A表示，照明装置12上存在的接收器光传感器13位于该点A。

关于通信模式，在构成本发明的目的的元件中，存在识别和表征根据本发明的装置和方法的两个相关部分，而它们是：

-具有对延迟时间的校正的智能手机11的闪光灯10和/或显示器19的调制算法，和

-与光传感器13相关联并被集成在照明装置12中的接收电子电路的硬件/软件设计。

作为用于数据传输的光学***的智能手机11的闪光灯10和/或显示器19的使用中的限制与移动设备(智能手机11本身)的硬件和软件有关。

实际上，每个智能手机11特征在于其自己的意义明确的硬件平台且特征在于“高”水平的管理操作***，其可被视为用户可访问的应用与用于对智能手机11的硬件部分(照相机、闪光灯、GPS模块、Wi-Fi模块、触摸屏等)的管理的低水平固件之间的中间软件层。

因此，应该认为app 14将必须开发由底层操作***可用的软件可能性，但不允许干预设备的硬件部分上的直接命令。

因此，在创建app 14时要考虑的第一重要约束被关联于光学命令的传输速度，这是因为每个智能手机11都具有其自己的用于启用和关断闪光灯10和/或显示器19的时间，这对设备是固有的并且无法操作。

在根据本发明的装置的优选但非限制性实施例中，可以使用具有安卓5.0***的智能手机11，并且定义二进制光学代码以用于经由闪光灯10和/或显示器19来传输数据，作为非限制性示例，该代码具有以下特征：

-位＝0标识了从闪光灯＝关状态到闪光灯＝开状态的转变；

-位＝1标识了从闪光灯＝开状态到闪光灯＝关状态的转变。

该代码的定义是任意的，并且可以以类似的考虑应用所述位的逻辑状态与闪光灯10和/或显示器19的状况之间的任何其它关联。

还定义了诸如所确定的字节数的序列的命令。

从用户的角度来看，app 14包括与所定义的命令相关联的“按钮”或“图标”的存在。

通过从app 14菜单激活适当的功能，设备将根据例如上面报告的代码来激活智能手机11的命令(位序列)到闪光灯调制10的转换。

二进制命令到闪光灯10的接通和关断的转换发生在与app 14的GUI的主管理线程分开的线程中，并且字符串被传递到自主线程，该字符串由可识别为位(即，值0或1)的字符组成。

此外，逐字符地分析字符串，并且基于0或1值，决定要执行的闪光灯10的转变。

如前所述，由于没有实时***，所以在***接收和闪光灯10和/或显示器19的有效接通或关断之间存在不可忽略的延迟(延时)；大约是几毫秒的这个延时不能预先量化，并且在操作***的版本、应用运行的数量等的基础上，依赖于设备的硬件而变化。

除非决定在特别长的时间内接通和关断闪光灯10(对于开和关切换，大约百分之几ms)，否则不能忽略该延迟；然而，以这种方式，整个应用将失去意义，这是因为整个光学命令的运行时间将是几十秒，这对于要进行的***的实际使用是不可接受的条件。

因此，根据本发明，使用特殊传输算法来校正在使用智能手机11的闪光灯10和/或显示器16中的延迟。

通过非详尽的解释，假定每个位具有80ms的时间，其表征为，40sec的闪光灯开时间和相同的闪光灯关时间；通过考虑32位命令，总时间约为2.5秒。

如果我们认为所使用的***不是实时***，则闪光灯10的接通(T-开)和关断(T-关)的40ms持续时间是相对包含的时间跨度。然而，使用这些时间帧，软件指令的执行与闪光灯10和/或显示器19的实际接通(或关断)之间的延时不是无关紧要的。

因此，有必要引入算法来将这种延时的影响降至最低。

为此，首先寻求精确的时基作为参考标准。

因此，生成第一变量，我们在这里将其标识为“起始时间(timestart)”，所述第一变量保存光线帧的第一开始指令的开始时刻(instant)，并生成第二变量，我们在此将其标识为“唤醒＝起始时间+周期”，其指示时钟的第一记号(tick)，即其精确地标识自开始以来已经过去40ms所处的时刻。

通过在每次发送闪光灯10和/或显示器19的接通或关断指令时将唤醒变量增加40ms，可以获得由初始的起始时间定义的精确时基。

实际上，在设置闪光灯10和/或显示器19的状态之后，直到实际时刻变得与利用唤醒＝起始时间+周期时基而建立的时刻相同为止，等待是足够的。

附图3中说明的流程图说明了在执行闪光灯10和/或显示器19的接通和随后的关断循环期间发生了什么。

通过这样做，获得了“T-开+T-关”的精确周期(80msec)，但是不确定在闪光灯10和/或显示器19的接通或关断期间发生了什么延时。

因此，所发生的是，尽管T-开+T-关时间是精确且被建立，但是由于固有延迟，闪光灯10和/或显示器19的T-开百分比以及闪光灯10和/或显示器19的T-关不是50％。

为了更好地理解这种延时或延迟的问题，可以分析图4的曲线图，其示出了智能手机11的闪光灯10和/或显示器19的时基和可能的行为。

如从曲线图中可以看出的，“闪光灯-开”命令和实际接通之间存在延时，同样的考虑对闪光灯-关命令是有效的；在这些条件下，非管理延迟的存在致使从照明装置12接收正确命令的不可能性，因此需要进行校正干预。

为了将上述延迟减少到最小，根据本发明，制定了以下初步假设：

-在设有特定操作***和软件环境的特定智能手机11上，闪光灯10接通步骤中的延时指示相同的实体，并且类似的推理对闪光灯10关断步骤期间的延时也是有效的；

-在线程内按顺序执行指令以用于生成光学命令；

-在线程内执行的每个指令都具有关于闪光灯10的接通和关断软件指示或命令(其对延时负责)的不显着的持续时间。

这些考虑允许确认了，一旦估计出接通和关断延时时间，就可以校正将执行接通和关断闪光灯10命令的该值的记号，以便具有更精确的光学通信时间。

延时时间的指示性检测可以通过计算从命令和前一命令的执行到命令本身的执行所检测到的时间之间的差值来执行。

为此，在执行闪光灯10和/或显示器19的接通或关断命令或指示之前的指令的时刻以及在执行指示之后的指令的时刻处，检测到时间推移(time passage)。

图5所示的框图示出了给定的指令列表。

因此，对于闪光灯10和/或显示器19的每次接通或关断，获得两个变量，称为“延时_开”和“延时_关”。

因此，在闪光灯10和/或显示器19的每次新的接通或关断时，将生成相应的新的延时_开和延时_关变量，所述延时_开和延时_关变量可以借由计算程序(routine)使用先前获取的数据调解。

也就是说，在连续演变中定义了两个值，称为“延时_平均_开”和“延时_平均_关”，其导出自在闪光灯10和/或显示器19的每个接通和关断循环处检测到的延时值的平均，这在每个光命令的发送期间发生。

因此，可以使用外部文本文件，这对于保存有用于生成绝对平均值(延时_平均_开和延时_平均_关)的数据是必要的。

然后以下列方式在闪光灯10和/或显示器19的每个接通和关断循环处使用“延时_平均_开”和“延时_平均_关”值：

-如果“延时_平均_开”>“延时_平均_关”，则计算由“延时_平均_开”-

“延时_平均_关”差值给出的绝对值“延时_abs”；

-如果“延时_平均_开”<“延时_平均_关”，则计算由“延时_平均_关”-

“延时_平均_开”差值给出的绝对值“延时_abs”。

图6示出了图3的流程图如何通过使用“延时_abs”变量进行变化，目的是将闪光灯10和/或显示器19的接通或关断的接通或关断延时的影响降至最小(在所示的情况下，假设延时_平均_开>延时_平均_关)。

从图表中可以看出，延时_abs值被添加到唤醒变量中，目的是利用所计算的延时来执行“设置闪光灯-关”指示或命令。

在相反的情况下，即延时_平均_开<延时_平均_关，将有必要在后续控制中增加延时_abs的唤醒变量，目的是用所计算的延迟来执行“设置闪光灯-开”指示。

图7示出了在引入延时管理算法之后图4的时间表的变化。

在旨在构成接收器设备13的特定电路部分中，必须使用能够将来自智能手机11的闪光灯10和/或显示器19的入射光的强度根据一定比例转换成电气幅值(诸如电压或电流)的设备。

要使用的光敏接收器元件13可以是光电二极管或光电晶体管。

在根据本发明的优选元件—光电晶体管的情况下，输出电流与入射光成比例，并因此，为了达到期望的目的，在图8的框图中示意性地表示可能的硬件解决方案。

针对构成了一种有源滤波器22的放大器20和滤波器21的输入块执行增加从光敏接收器元件13输出的电信号电平和仅从其中选择对传输有用的频带的功能。

然而，必须考虑的是入射在接收器光传感器13上的光L不仅是由智能手机11的闪光灯10/或显示器19发出的光，而且还是可以是自然光或人造光的环境光。

这构成了用于通信的干扰信号，本质出于两个原因：

1)入射在接收器光传感器13上的环境光L可以具有比可归因于由智能手机11的闪光灯10和/或显示器19发出的光的入射光强度高得多的绝对强度；

2)由人造光源(荧光灯或LED)发出的光中存在波动(闪烁)，虽然人眼察觉不到，但它实际上被光敏元件拦截并且它占据了实际上与有用信号相同的频带(这种频谱叠加是由于相对于电话性能的通信时间的限制，并由于人造光的闪烁和电力供应网络的频率之间存在的联系而引起的)。

为了消除这些缺点并获得***的良好功能水平，这引入用于放大器20的自适应放大水平和与环境光关联的可变REF阈值是有帮助的；然而，这种放大可以引起饱和现象，从而使有效地通信变得不可能。

关于相对于定时的缺点，解决方案可能是增加相对于单个位的传输时间，以便促进入口滤波器的实现。

用于克服前述缺点的另一规范可以使用微控制器25(包括A/D转换器26、数字存储器27、延时块28、D/A转换器29、比较器23以及解码器30)来重建与已知没有正在进行传输的时刻处的环境光相关联的波形，并使用了在传输时刻处的用于比较的作为参考REF而创建的信号。

在该方法的基础处是假设干扰环境亮度在相对于传输时间的长时间内经受变化。

该可能方法的框图在图9中表示。

以这种方式，如果遵守假设，则在比较器23的输出处存在仅关联于差分光的信号，其可以追溯到闪光灯10和/或显示器19的传输。所述技术是确实可行的，但微控制器25的设计中是费力的，这关于硬件资源和关于执行速度都要求显著的性能水平，这是因为必须重建具有特定电平和特定谐波含量的模拟信号。

还可以引入滤波以用于衰减源自供电电网(grid)的频率分量(50和100Hz)，以便增加有用信号和干扰信号之间的比率，但是在强烈环境光的情况下这个过程不能解决与饱和关联的问题。

在本发明的优选实施例中，所提供的硬件解决方案基于关于前面提到的那些的不同的方法，并且能够避免所描述的限制。

实际上，再次考虑将光电晶体管作为光敏接收器元件13，解决方案基于连接到微处理器32(见图10所说明的框图)的多谐振荡器31的使用，该多谐振荡器的切换频率由入射光来确定。

再次地在环境光或亮度相对于帧的传输时间缓慢变化的假设中，在没有通信的状况下保存在特定时间间隔内的多谐振荡器31的切换次数对于微处理器32是很简单的，这是因为数量排他地取决于环境亮度。

在叠加来自智能手机11的闪光灯10和/或显示器19的光的时刻，相同时间间隔内的切换次数相对于初始值经历改变(如框图中的详细所示，包括闪光灯10的光和从图11的多谐振荡器31输出的信号的相对分布)。

通过采用适当的电路规格，可以使从环境亮度获得的信息独立，从而避免饱和现象。

特别地，从接收器光传感器13(在优选实施例中由光电晶体管构成)输出的电流具有对多谐振荡器31的电容器C充电的任务，从而致使其电压的增加(该电路解决方案在图12中详细说明)。

从电容器C未充电的状况开始，比较器33具有高输出电压；在这些状况下，晶体管T1接通而同时晶体管T2关断。

一旦电容器C电压达到了比较器33的非反相引脚电压的电平，比较器33的输出电压就改变状态，从而等同地使晶体管T1和T2的接通状态反相。

在这些状况下，比较器33的非反相引脚电压瞬间下降，而同时晶体管T2将电容器C放电直到其电压等于比较器33的反相引脚的电压的时刻；在这些状况下，照片-快照方向反转并重复该循环。

闪光灯10和/或显示器19的入射光越大，将对达到执行前述第一状态变化所需的电压电平所必要的时间越少。

利用这种解决方案，由强环境亮度给出的效果仅仅是致使多谐振荡器31以高的切换频率振荡：在接收消息的时刻处，无论环境亮度的水平如何，这都将引起频率的相同增加。

同时，由人造光源给出的干涉光的效果具有由于平均亮度水平而改变频率的效果，但是源自传输中的消息的闪光灯10和/或显示器19的入射光将在任何情况下都会导致相对于起始频率的正变化。

该解决方案可以通过使用微处理器34的内部资源来直接获得，如涉及替选的电路解决方案的图13所示。

通过适当地形成电路的尺寸，从而可以避免饱和现象。

因此可以得出结论，图12和13中说明的电路解决方案允许实现数字模拟转换电路；利用适当地形成尺寸(dimensioning)的电容器C和其它电路元件，可以获得能够防止转换器的输出变量(多谐振荡器振荡频率)的饱和现象的转换器的输出频率。以这种方式，可以有效地向电路12、13的输出应用能够实现合适数字滤波器的虚拟处理“机器”，所述数字滤波器能够衰减电网频率处的流量波动(闪烁)的效果，其是通常用于制造照明***的大多数人造灯的典型效果。

上述虚拟机可以例如在微控制器32、34内实现。

特别地，图14的版本中的微控制器32、34实现以下过滤功能。

在附图12和14的版本中的微控制器32、34能够命令电容器C的“重置”时刻，特别是解闭(unblocking)时刻(Q2的关断)，和因此启动电容器的充电时间的时间测量。

照明灯在电网频率(例如在欧洲为50Hz)处生成光波纹，并且本文所述的技术领域中的微控制器32、34使电容器C在电网频率处充电的开始时刻同步，其中每项被形成尺寸为以在同步周期结束时完成电容器C充电(例如，如果电网具有50Hz频率，则在10mS内)；实际上，被集成在应急照明装置12中的微控制器32、34连接到从电力电网Vcc，从其提取同步元素。因此，微控制器使电容器C的充电的开始时刻例如在电网频率的“零”处同步。

在不需要进一步处理图14的转换器33的输出信号的情况下，以这种方式消除闪烁变得完全且自动。

实际上，已将图14的转换器33与可能闪烁的原因同步的情况下，由照明装置发出的光的强度(如果存在的话)在图14的电路的每次转换时以相同的方式重复并且引入相对于由智能手机11的闪光灯10和/或显示器19发出的调制信号随时间恒定的或可变的偏移。

清楚的是，通过相对于有用信号是恒定或缓慢变化的，该偏移由微控制器32、34中实现的ASK接收器自动消除。因此，图14中的架构的优点是清楚的并简单且经济地解决了电网频率处可能饱和和存在闪烁的双重问题。

还可以包括能够借由智能手机11的闪光灯10(和/或适于功能的设备的另一部分)改善光学命令的接收的其它技术规格，以便获得更大的使用便利以及更广泛的使用范围。

为此，根据本发明，可以通过将自适应自动缩放(目的是获得关于存在的环境光的光学命令的最大灵敏度)和同步***(目的是减少由存在于同一环境中的普通光源生成的闪烁的干扰)引入到供电频率来增加接收部分的灵敏度并试图将环境光干扰减小到最小。

例如，在附图14A所说明的解决方案中，借由在微控制器32中生成的控制信号以规则的间隔激活晶体管Q2，并且在比较器33中将电容器C的充电电压与从直流值+Vcc开始生成的固定阈值进行比较。

然而，为了避免随着照明装置12被安装的为止存在的光的增加而逐渐丧失效率(归因于随着存在的环境光增加而对由智能手机11产生的光变化的检测减少，以及在强光条件下***的较差灵敏度，这是因为必须对其本身已经很短的时间检测最小时间变化)，根据本发明，更好的解决方案是通过自适应地改变比较阈值，或者换句话说，使电容器C再充电时间独立于环境光的贡献，而尽可能恒定地维持电容器C的充电时间。

在附图14A中详细提出并说明的技术方案是创建由微控制器32使用数字电位计40而数字地控制的比较器33的可变阈值；该阈值与由接收器光传感器13测量的绝对亮度值成反比地相关联，并且在微控制器32中被适当地解释和解决。

以这种方式，避免了必须辨别和识别在强光条件下接通闪光灯10的充电期间的困难，并因此***变得更精确并且光变化易于解释。

如果环境光基本上由以闪烁为特征的照明装置产生，并且如果晶体管Q2的激活频率相对于闪烁频率是异步的，则环境光干扰的问题更加明显。

在这些情况下，由于信息被包含在电容器C充电时间中，因此***可以解释环境光(诸如由闪光灯10和/或具有与智能手机相同功能的另一设备发送的光学命令的部分)的波动。

解决方案可以在没有光通信的情况下通过存储各种时间来对环境光的闪烁进行采样并因此重建波形；然而，该方法在计算时间和电路复杂性方面特别复杂和费力。

假设通常光源和应急光源的供电电流相同(或至少是等频率的(isofrequential))，可以重建、识别并精确评估作为电网闪烁结果的干扰光的闪烁；因此，根据本发明，在应急照明装置12的供电电流FT的频率(其分布在图20的曲线图中示出)和晶体管Q2的切换之间引入同步。

特别地，在图20的曲线图中，RC表示电容器C随时间再充电的分布，并且t1表示与电网供电电流FT同步的晶体管Q2的激活时间，并且t2表示电容器C的再充电时间。

该机制使电容器C的再充电时间t2独立于从光传感器18接收到的光变化，所述光变化是由与电网电流FT的所述频率相关联的波动引起的。

所测量的变化与不能归因于闪烁的亮度变化有关，且这有利于装置的设备之间的通信。

根据本发明的用于远程控制应急照明装置的装置和方法的技术特征清楚地从描述中显露出来，其优点也是如此。

特别地，这些优点通过以下来表示：

-应用于照明部(lighting sector)的通信技术的特性，并且特别是对应急照明而言；

-采用所发送信号的校正程序，以便重置被发送到有效期望的命令的信号的相干性(考虑到闪光灯的延迟)；

-通过接收电路的照明装置基于状态计数器电路(多谐振荡器)而采用，该状态计数器电路能够在静止情况(无信号)下和在通信情况(具有信号)下的状态变化频率之间执行微分运算，以最小化照明设备的安装地点中存在的自然光和人造光的影响；

-特殊光学设备的实现，旨在将智能手机的闪光灯的发光信号收集和引导到接收器光传感器，以解决与遥控***的跟踪和方向性相关联的缺点。

最后，很明显，在不脱离本文所表达的发明构思的新颖性原则的情况下，可以对本发明的装置和方法进行许多其它变型，同时还清楚的是，在本发明的实际致动中，所说明的材料、形状以及尺寸可以是任何类型，并且可以根据需要由其它技术上等效的元件替换。

Claims (20)

1.一种用于远程控制照明装置的控制装置，包括：

发送器装置，其由具有受控激活的智能手机(11)中的闪光灯(10)或显示器(19)来表示，

接收器设备，其用作数字光信号的接收器(16)，其集成了由软件程序(14)所管理的控制、编程和管理***；和

照明装置(12)，其并入了包括与解码和控制电路相关联的接收器光传感器(13)的接收电路，所述解码和控制电路能够与所述照明装置(12)的操作电路对接以便经由所述发送器装置远程地执行所述照明装置(12)的测试和/或功能，

其特征在于，所述智能手机(11)借由所述智能手机(11)中的所述闪光灯(10)或显示器(19)的接通和关断的调制过程，根据特定光学代码和各种亮度水平以强度控制的或持续时间控制的光变化序列的经编码发光消息的形式，来致动针对所述照明装置(12)的光学命令，

其中，算法被配置为重置所述光学命令的正确序列，所述正确序列由智能手机(11)的所述闪光灯(10)和/或显示器(19)所经受的延时或延迟的时间而自然失真。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述照明装置(12)集成专用LED模块和/或旨在提供安全照明(15)的LED模块，所述安全照明(15)由适当的Mosfet串联控制以便产生期望的数字光信号。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述发送器装置包括由光敏元件构成的至少一个光学接收器设备，其被编程以用于将来自所述照明装置(12)的信号接收和记录为经编码图像。

4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，光学设备被编程以用于接收和记录与来自所述照明装置(12)的信号同步的影片。

5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述光传感器(13)被耦合到放大器(20)并被耦合到滤波器(21)，所述放大器(20)和滤波器(21)增加了被输出到所述光传感器(13)的电信号的电平并仅选择对传输有用的频带、其输出被发送到比较器(23)和微处理器(24)。

6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述光传感器(13)被耦合到微控制器(25)，所述微控制器(25)包括A/D转换器(26)、数字存储器(27)、延时块(28)、D/A转换器(29)、比较器(23)以及解码构件(30)，其中A/D转换器(26)连接到数字存储器(27)，数字存储器(27)连接到延时块(28)，延时块(28)连接到D/A转换器(29)，D/A转换器(29)连接到比较器(23)并且比较器(23)连接到解码构件(30)，目的是模拟与环境亮度有关联的波形，并使得在所述比较器(23)的输出处存在仅与由智能手机(11)的所述闪光灯(10)和/或显示器(19)发送的光线有关联的信号。

7.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述接收电路包括多谐振荡器(31)，其具有被所述光传感器(13)上的入射光控制的切换频率，所述多谐振荡器(31)被连接到微处理器(32、34)或被集成在微处理器(32、34)中，所述微处理器(32、34)在所述闪光灯(10)和/或显示器(19)与所述照明装置(12)之间没有通信的情况下保存在特定时间范围内所述多谐振荡器(31)的切换次数，并且在由智能手机(11)的所述闪光灯(10)和/或显示器(19)发送光线的时刻处检测确定出的时间范围期间的切换次数的变化。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述微处理器(32、34)能够命令电容器(C)的时间测量的解闭和初始化时刻，目的是在同步周期的时间范围内完成对电容器(C)的充电。

9.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述光传感器(13)被耦合到光学歧管(18)，所述光学歧管在所述光传感器(13)上传送和放大由智能手机(11)的所述闪光灯(10)和/或显示器(19)在空间中产生的定额的发光信号，以便在特定区域中存在多个照明装置(12)的情况下将所述发光信号明确地指向单个照明装置(12)。

10.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，智能手机(11)的所述闪光灯(10)和/或所述显示器(19)以几十Hz的频率致动循环系列的接通和关断。

11.根据前述权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述智能手机(11)能够接收和记录由所述照明装置(12)经由LED发送器模块(15)所发送的经编码发光消息，所述LED发送器模块(15)将所述照明装置(12)的数据发送到所述智能手机(11)的接收设备(16、21)，这使得能够获取所述照明装置(12)的图像。

12.根据权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述智能手机(11)能够接收和记录由所述照明装置(12)发送的经编码发光影片。

13.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述光学代码将从智能手机(11)的关断状态和接通状态(10)的转变标识为位＝0并且将从智能手机(11)的所述闪光灯(10)的接通状态到关断状态的转变标识为位＝1，所述光学命令被定义为特定数量的位的序列。

14.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述微处理器(32、34)连接到第一晶体管(Q2)，所述第一晶体管(Q2)借助于在微处理器(32、34)中生成的控制信号以有规律的间隔被激活，并且在比较器(33)中将电容器(C)的充电电压与可变阈值进行比较，所述可变阈值被所述微处理器(32、34)数字地控制，使得所述阈值成反比地关联于由所述光传感器(13)测量的绝对亮度值。

15.根据权利要求14所述的控制装置，其特征在于，所述照明装置(12)的供电电流(FT)的频率与所述第一晶体管(Q2)的切换同步，使得所述电容器(C)的再充电时间(t2)独立于由光学歧管(18)接收到的光变化，所述光变化由与供电电流(FT)的所述频率关联的波动造成。

16.一种用于远程控制照明装置的控制方法，其中所述装置包括：

发送器装置，其由具有受控激活的智能手机(11)中的闪光灯(10)或显示器(19)来表示，

接收器设备，其用作数字光信号的接收器(16)，其集成了由软件程序(14)所管理的控制、编程和管理***；和

照明装置(12)，其并入了包括与解码和控制电路相关联的接收器光传感器(13)的接收电路，所述解码和控制电路能够与所述照明装置(12)的操作电路对接以便经由所述发送器装置远程地执行所述照明装置(12)的测试和/或功能，并且

其中，所述智能手机(11)借由所述智能手机(11)中的所述闪光灯(10)或显示器(19)的接通和关断的调制过程，根据特定光学代码和各种亮度水平以强度控制的或持续时间控制的光变化序列的经编码发光消息的形式，来致动针对所述照明装置(12)的光学命令，并且其中，算法被配置为重置所述光学命令的正确序列，所述正确序列由智能手机(11)的所述闪光灯(10)和/或显示器(19)所经受的延时或延迟的时间而自然失真，

其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

-根据所确定的光学代码并经由自主线程，从位序列转换成智能手机(11)的所述闪光灯(10)的调制，并因此转换成所述闪光灯(10)的接通和关断的周期，所述自主线程与所述软件程序(14)的主管理线程分离，

-对一串的字符分析，以便基于“0”或“1”的值决定执行所述闪光灯(10)从接通到关断或者从关断到接通的哪个转变。

17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，所述软件程序(14)包括算法，所述算法在光学命令的所述序列中引入对从延迟时间的移动平均数开始的延迟时间的估计，所述延迟时间由智能手机(11)的所述闪光灯(10)的状态的第一变化来测量。

18.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于，在闪光灯(10)的接通和关断期间，特定智能手机(11)上的所述延迟时间是相等的，并且在光学命令的生成线程内依次执行的指令相对于所述闪光灯(10)的软件接通和关断命令具有可忽略持续时间。

19.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于，从在被集成在智能手机(11)中的光源的所述接通命令或关断命令之前执行指令期间和在所述命令之后执行指令期间这二者获取了可变时间推移之后，对延迟时间的所述时间估计通过计算在执行接通或关断命令随后检测到的时间与在执行所述接通或关断命令之前检测到的时间之间的差值来执行，以便获得针对所述光源的每个接通或关断的相应延时变量，其与时间推移的所述变量经由平均计算程序被平均，目的是定义从在所述光源的每个接通和关断循环处检测到的所述延时变量的连续平均数中导出的平均值。

20.根据权利要求19所述的控制方法，其特征在于，绝对平均值在所述光源的每个接通和关断循环处以如下方式被使用：

-如果所述光源的第一平均接通值大于所述光源的第二平均关断值，则计算由所述第一平均接通值和所述第二平均关断值之间的差值所给出的第一绝对值进行；

-如果所述光源的第一平均接通值低于所述光源的第二平均关断值，则计算由所述第二平均接通值与所述第一平均关断值之间的差值所给出的第二绝对值进行。

Images