CN115278989A - 一种灯光亮度自适应调节方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灯光亮度自适应调节方法和***，属于灯光控制领域。针对现有技术中存在的缺乏灵活性和多场景适用性，而且前期需要进行大量的个性化数据收集整理，可行性较差的问题，本发明提供了一种灯光亮度自适应调节方法和***，基于二分法和动态区间的方法：实现了空间灯光调节范围区间划分与空间光照度范围划分并建立逻辑关系，只需要获取实时的亮度关系进行判断，既可以快速的进行空间灯光亮度调节。它可以实现实时动态的调整灯光亮度，响应速率高，稳定性好。

Description

一种灯光亮度自适应调节方法和***

技术领域

本发明涉及灯光控制领域，更具体地说，涉及一种灯光亮度自适应调节方法和***。

背景技术

当前，物联网的发展应用到了我们生活的方方面面，比如我们常见的智能家居、智慧办公以及智能园区等等行业。物联网的快速发展给我们的生活带来了很多便捷，但是物联网在不同的应用场景中也面临到了各种各样的问题。比如通过调节区域灯光亮度来满足区域照明要求，因为区域光照度受外界干扰较大，所以按照固定的灯光亮度设置的方式经常出现区域光照度不满足需求的现象，从而导致客户体验较差的问题。

针对于上述问题，现有技术也有一些相关的设计，如中国专利申请，申请号202111249691.5，公开日2022年2月15日，公开了一种灯光亮度自适应调节***及方法，包括：智能照明灯具、光照传感器、网关、集中控制器、管理及控制软件模块；所述智能照明灯具、光照传感器通过有线或无线网络方式与所述网关或所述集中控制器进行连接；所述管理及控制软件模块对所述光照传感器数据进行对比处理，计算出智能照明灯具应该设置照明亮度参数，并向所述智能照明灯具发送亮度控制指令，对所述智能照明灯具的亮度进行调节控制。此方法基于区域要求照明度以及当前实际照明度计算光照度偏差，通过指定步长来调节灯具亮度解决灯光亮度自动调节以及灯光忽亮忽暗的问题，但是该方法的灯光控制步长固定，没有考虑控制效率问题，可能会导致控制请求次数过多从而引起底层网络阻塞。

还有中国专利申请，申请号201610591042.6，公开日2016年9月21日，公开了一种调节灯光亮度的方法及装置，所述方法包括：统计在预定时间段内每一个单位时间段通过照明设备所在位置的人流信息；根据人流信息，制定预定时间段内每一个单位时间段的调节灯光亮度的决策信息；根据决策信息，调节照明设备的灯光亮度。通过事先统计不同地区不同时段的人流信息，并获取平均值，然后根据其不同地区不同时段的平均人流信息，形成合理的调节灯光亮度的控制策略，根据策略适当调整灯光亮度。该方法基于模式匹配的方式，前期进行大量的数据收集和整理进行特定区域特定时间模式固定的方式来调节灯光，数据需求大，可行性和灵活性欠佳。

在中国专利申请，申请号202010976000.0，公开日2021年1月22日，公开了一种基于人工智能的物联网智能中控***及控制方法，涉及楼宇照明技术领域，解决了照明灯的光亮程度调节为固定设置，不同的住户对光亮程度有不同的需求，无法满足大部分住户的需求的问题，其包括：获取当前所处时间段；确定符合更多人意愿的灯光亮度；定时发送灯光亮度情况给到楼层单元号负责人；获取楼层单元号负责人对灯光亮度的调节需求信息；若未接收到楼层单元号负责人对灯光亮度的调节需求信息，则楼层楼道的照明灯基于符合更多人意愿的灯光亮度作调节；反之，楼层灯光基于楼层单元号负责人所发送的调节需求信息作相应调节。此申请具有改善存在有楼层的照明灯光亮强度无法满足大部分住户需求的缺陷的效果。此专利和“一种调节灯光亮度的方法及装置”类似，只是这里的区域个性化需求来自于住户。

通过以上分析，现行的方法主要还是通过对特定区域的数据收集、整理生成固定模式、最后结合区域状态进行灯光亮度调节。这种模式缺乏灵活性和多场景适用性，而且前期需要进行大量的个性化数据收集整理，可行性较差。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的缺乏灵活性和多场景适用性，而且前期需要进行大量的个性化数据收集整理，可行性较差的问题，本发明提供了一种灯光亮度自适应调节方法和***，它可以实现实时动态的调整灯光亮度，响应速率高，稳定性好。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种灯光亮度自适应调节方法，步骤如下：

S100：初始化数据；

S102：获取当前空间光照度；

S104：判断当前空间光照度是否符合空间目标光照度区间要求，如果符合则执行步骤S102，否则执行步骤S106；

S106：依据当前光照度illumination_current和初始化的空间光照度区间分布，查找其所属光照度区间索引，

S108：依据查找的光照度区间索引获取关联的空间灯光亮度调节区间；

S110：设置灯光亮度为灯光调节区间的中值；

S112：获取当前空间光照度illumination_current并判断设置的灯光亮度是否符合空间目标光照度区间要求；符合则执行步骤S102，不符合执行步骤S114；

S114：进行光照度判断，如果当前空间光照度的值大于空间目标光照度区间最大值，则执行步骤S116，否则执行步骤S126；

S116：设置灯光亮度为

获取illumination_current并判断是否符合空间目标光照度区间要求；如果符合则重置灯光调节区间；如果符合则重置灯光调节区间，令

为第k个空间灯光亮度调节区间最小值，

为第k个空间灯光亮度调节区间最大值；brightness_set为设置灯光亮度；

然后执行步骤S102；如果不符合，则执行步骤S118；

S118：判断illumination_current是否大于空间目标光照度区间最大值，如果是，则重置灯光亮度调节区间，令

为第k-1个空间灯光亮度调节区间最小值，

为第k-1个空间灯光亮度调节区间最大值；

然后执行步骤S110；如果否，则重置灯光亮度调节区间，执行步骤S120；

S120：设置灯光亮度为灯光调节区间的中值，执行步骤S122；

S122：获取illumination_current并判断是否符合空间目标光照度区间要求，如果是，则执行步骤S102，否则执行步骤S124；

S124：根据当前空间光照度值与空间目标光照度区间关系，重置灯光调节区间，即判断illumination_current是否大于空间目标光照度区间最大值，如果是，则令：

并执行步骤S126；否则令：

并执行步骤S126；

S126：设置灯光亮度,获取illumination_current并判断是否符合空间目标光照度要求,如果是则重置灯光调节区间，令

然后执行步骤S102；如果不符合则执行步骤S128；

S128：根据当前空间光照度值与空间目标光照度区间关系，判断illumination_current是否小于空间目标光照度区间最小值，

如果是，则重置灯光调节区间，令

为第k+1个空间灯光亮度调节区间最小值，

为第k+1个空间灯光亮度调节区间最大值；

并执行步骤S130；

如果否，则重置灯光调节区间，令

并执行步骤S130；

S130：设置灯光亮度为灯光亮度调节区间的中值，并执行步骤S130；

S132：获取illumination_current并判断是否符合空间目标光照度区间要求，如果是，则执行步骤S102，否则执行步骤S134；

S134：根据当前空间光照度值与空间目标光照度区间关系，判断illumination_current是否小于空间目标光照度最小值，如果是，则重置灯光调节区间，令：

否则重置灯光调节区间，令：

完成整体灯光调节。

更进一步的，初始化数据具体步骤为；根据历史统计数据获取空间光照度变化区间[illumination_min,illumination_max]；这里的illumination_min表示空间光照度变化区间最小值，illumination_max表示空间光照度变化区间最大值，读取自定义的空间目标光照度可接受阈值illumination_threshold，根据公式计算空间光照度区间集合数量

得到空间光照度区间集合如下：

对应空间光照度结合中值数值，通过调节灯光亮度达到空间目标光照度区间的灯光亮度调节区间集合表示对应为，

为一个空间灯光亮度调节区间的最小值；

为一个空间灯光亮度调节区间最大值，空间光照度区间集合和灯光亮度调节区间集合通过索引的方式一一对应，读取自定义的空间目标光照度区间，单独的空间目标光照度区间用下式表示，[illumination_target-illumination_threshold,illumination_target+illumination_threshold]，illumination_target为各个空间目标光照度区间中值数值，完成初始化。

更进一步的，当前空间光照度illumination_current数据获取通过光照度检测装置设备获得。

更进一步的，步骤S104、S112、S116、S122、S126和S132中，判断，设置的灯光亮度是否符合空间目标光照度区间要求，具体为，判断是否符合如下公式，

illumination_target为各个空间目标光照度区间中值数值，illumination_threshold为空间目标光照度可接受阈值。

更进一步的，步骤S106中光照度区间索引具体为，[illumination_min+(k-1)×illumination_threshold，illumination_min+(k+1)×illumination_threshold]，其中k∈(1,number_section)。

更进一步的，步骤S110、S120和S130设置灯光亮度为灯光调节区间的中值，即设置灯光亮度为

一种基于所述的灯光亮度自适应调节方法的调节***，包括，

数据初始化单元，负责实现配置数据的读取以及空间光照度区间集合和灯光亮度调节区间集合的初始化工作；

光照度检测单元，负责实时监测空间光照度值；

数据处理单元，负责根据光照度的值、空间光照度区间集合和灯光亮度调节区间集合进行数据处理和灯光调低调节指令下发；

灯光控制单元，负责接收数据处理单元的灯光控制指令实现灯光的具体控制。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

基于二分法和动态区间的方法：实现了空间灯光调节范围区间划分与空间光照度范围划分并建立逻辑关系，解决了当前空间光照度与目标空间光照度产生偏差后，通过灯光亮度调节快速调整空间光照度的问题，实现了基于二分法的方式进行灯光亮度调节，相比于固定步长的调节方式，大大减少了灯光调节的次数，硬件的要求较低，避免了物联网底层设备通讯低速率网络带宽网络阻塞的现象，同时提升了空间光照度调节的响应速度，大大的提升了场景适用性。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

物联网的广泛应用，给人们的生活带来了极大的便捷，让我们的生活更智能，与此同时，实际应用中我们也发现很多需要优化和解决的问题，比如在构建指定需求的区域空间亮度的问题上，我们常常通过采用亮度可调节灯配合光照传感器来进行控制调节直至空间亮度满足需求，因为区域空间亮度受外界干扰较大且物联网底层设备通讯通常采用带宽很低的Zigbee和LoRa等通讯方式，所以如何实现高效的、动态自适应的灯光亮度调节方法是一个急需解决的问题。

本发明主要公开了一种基于动态区间和二分法的灯光亮度自适应调节方法，具体的实现流程附件图1所示。

定义：

空间目标光照度区间，指一个空间中，正常使用环境下它的光照度的要求；

空间光照度区间集合，是指对空间光照度一段时间统计下来的最大值和最小值按照客户可接受的光照度阈值进行划分的各个小区间组成的集合；

灯光亮度调节区间集合，是指当前空间光照度属于空间光照度区间集合中每一个区间的时候，通过调节空间灯光亮度达到空间目标光照度区间最大值和最小值形成的区间的集合；灯光亮度调节区间集合由若干个灯光亮度调节区间组成；

当前空间光照度，是指通过光照度检测装置如光照传感器等设备通过一定策略检测的当前空间的实时光照度。

S100：初始化数据

初始化数据；根据历史统计数据获取空间光照度变化区间[illumination_min,illumination_max]；这里的illumination_min表示空间光照度变化区间最小值，illumination_max表示空间光照度变化区间最大值，读取自定义的空间目标光照度可接受阈值

illumination_threshold，根据公式计算空间光照度区间集合数量

得到空间光照度区间集合如下：

每个区间的范围可以根据需求进行选择，根据调整不同的阈值，对应的区间的密集程度以及宽度会发成变化。通过用户自定义空间光照度阈值对空间光照度变化范围进行划分并建立对应划分区间灯光亮度调节区间集合，保证了空间光照度调节的高效性和实时性。

对应空间光照度结合中值数值，通过调节灯光亮度达到空间目标光照度区间的灯光亮度调节区间集合表示对应为，

为一个空间灯光亮度调节区间的最小值；

为一个空间灯光亮度调节区间最大值。

空间光照度区间集合和灯光亮度调节区间集合通过索引的方式一一对应。

读取自定义的空间目标光照度区间，后续的单独的空间目标光照度区间用下式表示，

[illumination_target-illumination_threshold,illumination_target+illumination_threshold]，illumination_target为各个空间目标光照度区间中值数值，完成初始化。

现有技术都是直接调整，不会考虑进行划分，整体数据运算量大，本方案通过初始化阶段根据自定义空间目标光照度要求可接受的阈值对空间统计光照度变化范围进行划分，并建立对应划分区间灯光亮度调节区间集合，避免了灯光调节区间过大从而导致灯光调节响应较慢的情况。

S102：初始化后，获取当前空间光照度illumination_current；这个数据获取可以通过光照度检测装置如光照传感器等设备获得，

S104：判断当前空间光照度是否符合空间目标光照度区间要求，

也即是否满足

如果符合则执行步骤S102，从头开始重新进行运行判断程序，否则执行步骤S106；illumination_current为当前光照度；

S106：依据当前光照度illumination_current和初始化的空间光照度区间分布，查找其所属光照度区间索引，[illumination_min+(k-1)×illumination_threshold，illumination_min+(k+1)×illumination_threshold]，其中k∈(1,number_section)；

S108：依据查找的光照度区间索引获取关联的空间灯光亮度调节区间

S110：设置灯光亮度为灯光调节区间的中值，即设置灯光亮度为

S112：获取当前空间光照度illumination_current并判断设置的灯光亮度是否符合空间目标光照度区间要求，也即是否满足

符合则执行步骤S102，不符合执行步骤S114；

S114：进行光照度判断，如果当前空间光照度的值大于空间目标光照度区间最大值，也即，illumination_current>illumination_target+illumination_threshold，则执行步骤S116，否则执行步骤S126；

S116：设置灯光亮度为

获取illumination_current并判断是否符合空间目标光照度区间要求，也即是否满足

如果符合则重置灯光调节区间，令

然后执行步骤S102；如果不符合则执行步骤S118；

S118：判断illumination_current是否大于空间目标光照度区间最大值，也即

illumination_current>illumination_target+illumination_threshold

如果是，则重置灯光亮度调节区间，令

意思是降低灯光亮度调节的最大范围，防止实际的光照强度大于设定的部分；保证最终的亮度在范围之内。

然后执行步骤S110；如果否，则重置灯光亮度调节区间，令

执行步骤S120；

S120：设置灯光亮度为灯光调节区间的中值，

执行步骤S122；

S122：获取illumination_current并判断是否符合空间目标光照度区间要求，也即是否满足

如果是则执行步骤S102，否则执行步骤S124；

S124：根据当前空间光照度值与空间目标光照度区间关系，重置灯光调节区间，即判断illumination_current是否大于空间目标光照度区间最大值，这一步是重置灯光亮度调节区间后，确认判断设置的调节值是否符合要求；

illumination_current>illumination_target+illumination_threshold

如果是，则令：

并执行步骤S126；否则令：

并执行步骤S126；

S126：设置灯光亮度,获取illumination_current并判断是否符合空间目标光照度要求,也即是否满足

如果是则重置灯光调节区间，令

然后执行步骤S 102；如果不符合则执行步骤S128；

S128：根据当前空间光照度值与空间目标光照度区间关系，判断illumination_current是否小于空间目标光照度区间最小值也即

illumination_current<illumination_target-illumination_threshold

如果是，则重置灯光调节区间，令

并执行步骤S130

如果否，则重置灯光调节区间，令

并执行步骤S130；

S130：设置灯光亮度为灯光亮度调节区间的中值，

执行步骤S132；

S132：获取illuminatuon_current并判断是否符合空间目标光照度区间要求，也即

如果是，则执行步骤S 102，否则执行步骤S134；

S134：根据当前空间光照度值与空间目标光照度区间关系，判断illumination_current是否小于空间目标光照度最小值，也即

illumination_current<illumination_target-illumination_threshold

如果是，则重置灯光调节区间，令：

否则重置灯光调节区间，令：

完成整体灯光调节。

本方案通过上述调节方式，可以保证充分考虑空间光照度调节的实时性、高效性以及物联网环境中底层设备通讯的稳定性和空间光照度受外界干扰等因素，从减少灯光亮度控制次数和解决空间光照度受外界干扰等方向出发，基于二分法和动态区间的方法：实现了空间灯光调节范围区间划分与空间光照度范围划分并建立逻辑关系，解决了当前空间光照度与目标空间光照度产生偏差后，通过灯光亮度调节快速调整空间光照度的问题，实现了基于二分法的方式进行灯光亮度调节，相比于固定步长的调节方式，大大减少了灯光调节的次数，本方案对于硬件的要求较低，只需要获取实时的亮度关系进行判断，既可以快速的进行空间灯光亮度调节。避免了物联网底层设备通讯低速率网络带宽网络阻塞的现象，同时提升了空间光照度调节的响应速度，实现了空间灯光亮度调节区间动态自适应的方法，解决了空间光照度受外界干扰从而引起空间光照检测值与空间光照度目标值的逻辑关系变化的问题，大大的提升了场景适用性。

对应的本方案版包括如下控制单元，

数据初始化单元，负责实现配置数据的读取以及空间光照度区间集合和灯光亮度调节区间集合的初始化工作；

光照度检测单元，负责实时监测空间光照度值；

数据处理单元，负责根据光照度的值、空间光照度区间集合和灯光亮度调节区间集合进行数据处理和灯光调低调节指令下发；

灯光控制单元，负责接收数据处理单元的灯光控制指令实现灯光的具体控制；

上述模块之间是这样进行工作的：首先数据初始化单元读取配置数据，根据配置数据进行空间光照度区间集合和灯光亮度调节区间集合的计算和存储；光照度检测单元实时检测空间光照度值并传递给数据处理单元，数据处理单元根据空间的光照度值判断是否需要进行空间的灯光亮度调节，如果需要则根据空间光照度区间集合和灯光亮度调节区间集合找到灯光亮度调节区间通过二分法和区间边界的动态设置实现灯光指令参数获取并下发至灯光控制单元，灯光控制单元接收到灯光控制指令，解析出控制参数通过灯光驱动器完成灯光亮度调节。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (7)

1.一种灯光亮度自适应调节方法，步骤如下：

S100：初始化数据；

S102：获取当前空间光照度；

S104：判断当前空间光照度是否符合空间目标光照度区间要求，如果符合则执行步骤S102，否则执行步骤S106；

S106：依据当前光照度illumination_current和初始化的空间光照度区间分布，查找其所属光照度区间索引，

S108：依据查找的光照度区间索引获取关联的空间灯光亮度调节区间；

S110：设置灯光亮度为灯光调节区间的中值；

S112：获取当前空间光照度illumination_current并判断设置的灯光亮度是否符合空间目标光照度区间要求；符合则执行步骤S102，不符合执行步骤S114；

S114：进行光照度判断，如果当前空间光照度的值大于空间目标光照度区间最大值，则执行步骤S116，否则执行步骤S126；

S116：设置灯光亮度为

获取illumination_current并判断是否符合空间目标光照度区间要求；如果符合则重置灯光调节区间；如果符合则重置灯光调节区间，令

为第k个空间灯光亮度调节区间最小值，

为第k个空间灯光亮度调节区间最大值；brightness_set为设置灯光亮度；

然后执行步骤S102；如果不符合，则执行步骤S118；

S118：判断illumination_current是否大于空间目标光照度区间最大值，如果是，则重置灯光亮度调节区间，令

为第k-1个空间灯光亮度调节区间最小值，

为第k-1个空间灯光亮度调节区间最大值；

然后执行步骤S110；如果否，则重置灯光亮度调节区间，执行步骤S120；

S120：设置灯光亮度为灯光调节区间的中值，执行步骤S122；

S122：获取illumination_current并判断是否符合空间目标光照度区间要求，如果是，则执行步骤S102，否则执行步骤S124；

S124：根据当前空间光照度值与空间目标光照度区间关系，重置灯光调节区间，即判断illumination_current是否大于空间目标光照度区间最大值，如果是，则令：

并执行步骤S126；否则令：

并执行步骤S126；

S126：设置灯光亮度，获取illumination_current并判断是否符合空间目标光照度要求，

如果是则重置灯光调节区间，令

然后执行步骤S102；如果不符合则执行步骤S128；

S128：根据当前空间光照度值与空间目标光照度区间关系，判断illumination_current是否小于空间目标光照度区间最小值，

如果是，则重置灯光调节区间，令

为第k+1个空间灯光亮度调节区间最小值，

为第k+1个空间灯光亮度调节区间最大值；

并执行步骤S130；

如果否，则重置灯光调节区间，令

并执行步骤S130；

S130：设置灯光亮度为灯光亮度调节区间的中值，并执行步骤S132；

S132：获取illumination_current并判断是否符合空间目标光照度区间要求，如果是，则执行步骤S102，否则执行步骤S134；

S134：根据当前空间光照度值与空间目标光照度区间关系，判断illumination_current是否小于空间目标光照度最小值，如果是，则重置灯光调节区间，令：

否则重置灯光调节区间，令：

完成整体灯光调节。

2.根据权利要求1所述的一种灯光亮度自适应调节方法，其特征在于，初始化数据具体步骤为；根据历史统计数据获取空间光照度变化区间[illumination_min，illumination_max]；这里的illumination_min表示空间光照度变化区间最小值，illumination_max表示空间光照度变化区间最大值，读取自定义的空间目标光照度可接受阈值illumination_threshold，根据公式计算空间光照度区间集合数量

得到空间光照度区间集合如下：

对应空间光照度结合中值数值，通过调节灯光亮度达到空间目标光照度区间的灯光亮度调节区间集合表示对应为，

为一个空间灯光亮度调节区间的最小值；

为一个空间灯光亮度调节区间最大值，空间光照度区间集合和灯光亮度调节区间集合通过索引的方式一一对应，读取自定义的空间目标光照度区间，单独的空间目标光照度区间用下式表示，[illumination_target-illumination_threshold，illumination_target+illumination_threshold]，illumination_target为各个空间目标光照度区间中值数值，完成初始化。

3.根据权利要求1或2所述的一种灯光亮度自适应调节方法，其特征在于，当前空间光照度illumination_current数据获取通过光照度检测装置设备获得。

4.根据权利要求1所述的一种灯光亮度自适应调节方法，其特征在于，步骤S104、S112、S116、S122、S126和S132中，判断，设置的灯光亮度是否符合空间目标光照度区间要求，具体为，判断是否符合如下公式，

illumination_target为各个空间目标光照度区间中值数值，illumination_threshold为空间目标光照度可接受阈值。

5.根据权利要求1所述的一种灯光亮度自适应调节方法，其特征在于，步骤S106中光照度区间索引具体为，[illumination_min+(k-1)×illuminati0n_threshold，illumination_min+(k+1)×illumination_threshold]，其中k∈(1，number_section)。

6.根据权利要求1或2或5所述的一种灯光亮度自适应调节方法，其特征在于，步骤S110、S120和S130设置灯光亮度为灯光调节区间的中值，即设置灯光亮度为

7.一种基于权利要求1-6任一所述的灯光亮度自适应调节方法的调节***，其特征在于，包括，

数据初始化单元，负责实现配置数据的读取以及空间光照度区间集合和灯光亮度调节区间集合的初始化工作；

光照度检测单元，负责实时监测空间光照度值；

数据处理单元，负责根据光照度的值、空间光照度区间集合和灯光亮度调节区间集合进行数据处理和灯光调低调节指令下发；

灯光控制单元，负责接收数据处理单元的灯光控制指令实现灯光的具体控制。

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