技术领域
[0001] 本
发明属于照明技术领域，尤其涉及一种楼宇智能化辅助照明控制系统及方法。
背景技术
[0002] 智能照明系统是利用先进电磁调压及
电子感应技术，对供电进行实时监控与
跟踪，自动平滑地调节
电路的
电压和
电流幅度，改善照明电路中
不平衡负荷所带来的额外功耗，提高功率因素，降低
灯具和线路的
工作温度，达到优化供电目的照明控制系统。智能家居照明系统隶属于智能家居中的一个子系统，也可以单独使用。智能家居照明系统能控制不同生活区域不同场合的各种照明效果轻松解决家居节能问题、提高生活品质。生活中常常遇到这样的问题，当在客厅中看电视或读书时并不需要太强烈的照明光线不得不关掉客厅大灯开启光线相对较暗用于满足看电视或读书需要的其他灯具。为了满足不同场合的照明要求，需要安装多种灯具，这给灯具控制带来极大的不方便，智能照明系统能轻松解决这个问题。只要按下手中的遥控器就能换转场景灯光照明。然而，现有照明系统调节是将输入的目标
亮度值直接通过脉冲调光或模拟调光进行调节，在调光过程中容易出现调光抖动的问题；同时，现有照明中使用的高能效的白光LED都是基于蓝光发光机制,在夜间摄入过量蓝色光会带来各种负面影响：干扰人的睡眠，降低免疫
力等等，长久地暴露在夜晚蓝光下，会导致人体
生物钟紊乱，产生各类心理生理
疾病。
[0004] 现有照明系统调节是将输入的目标亮度值直接通过脉冲调光或模拟调光进行调节，在调光过程中容易出现调光抖动的问题；同时，现有照明中使用的高能效的白光LED都是基于蓝光发光机制,在夜间摄入过量蓝色光会带来各种负面影响：干扰人的睡眠，降低免疫力等等，长久地暴露在夜晚蓝光下，会导致人体生物钟紊乱，产生各类心理生理疾病。
[0005] 现有技术不能有效降低光感
传感器中
磁强计的测量误差，降低光感传感器的测量
精度，无法实时精准检测楼宇灯光强度数据信息的效果；现有技术对红外线探测器的非均匀性没有进行校正，不能有效提高红外探测器的探测
质量，不能有效实现对生物体移动行为进行精准探测，无法获取准确的
信号数据。
发明内容
[0006] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种楼宇智能化辅助照明控制系统及方法。
[0007] 本发明是这样实现的，一种楼宇智能化辅助照明控制方法，所述楼宇智能化辅助照明控制方法包括以下步骤：
[0008] 步骤一，通过基于高斯
牛顿
迭代法的磁强计校正的光感传感器实时检测楼宇灯光强度数据信息；通过具有盲元补偿功能的红外线探测器对生物体移动行为进行探测，获取信号数据；通过
定时器设定触动照明系统提供的照明时间；
[0009] 步骤二，利用无线发射器发射无线信号与智能手机进行无线连接；通过窗帘电动
控制器接入ZigBee网络进行无线控制；
[0010] 步骤三，利用亮度调节电路对照明进行亮度调节；利用数字电路精准调节
光源发光
光谱优化照明；
[0011] 步骤四，通过显示器显示照明光强、感应信息、时间设定的数据信息。
[0012] 进一步，所述步骤一中通过基于高斯牛顿迭代法的磁强计校正的光感传感器，传感器校正模型如下：
[0013]
[0014] 式中：b1、b2、b3为磁强计各轴零偏；k1、k2、k3为各轴刻度因子；α、β、γ为非
正交误差
角度，Bm＝[Bm1，Bm2，Bm3]T为实际磁强计测量值；B＝[B1，B2，B3T为理想传感器测量值；表示为：
[0015]
[0016] 式中包含9个未知参数，对式两边进行平方：
[0017]
[0018] 式中：
[0019]
[0020] 当测量N组值后，可以建立N个非线性方程，采用高斯牛顿法求解，可计算出9个未知参数，将参数估计值带回式，实现传感器的校正。
[0021] 进一步，所述步骤一中通过盲元补偿对红外线探测器的非均匀性进行校正，盲元补偿值计算如下：
[0022]
[0023] 式中：(h,k)表示权值。
[0024] 本发明的另一目的在于提供一种实施1所述楼宇智能化辅助照明控制方法的楼宇智能化辅助照明控制系统，所述楼宇智能化辅助照明控制系统包括：
[0025] 光强检测模
块，与主控模块连接，用于通过光感传感器实时检测楼宇灯光强度数据信息；
[0026] 感应模块，与主控模块连接，用于通过红外线探测器探测生物体移动行为，获取信号数据；
[0027] 时间设定模块，与主控模块连接，用于通过定时器设定触动照明系统提供的照明时间；
[0028] 主控模块，与光强检测模块、感应模块、时间设定模块、
无线通信模块、窗帘控
制模块、亮度调节模块、照明优化模块、显示模块连接，用于通过
单片机控制各个模块正常工作；
[0029] 无线通信模块，与主控模块、智能手机连接，用于通过无线发射器发射无线信号与智能手机进行无线连接；
[0030] 窗帘
控制模块，与主控模块连接，用于通过窗帘电动控制器接入ZigBee网络进行无线控制；
[0031] 亮度调节模块，与主控模块连接，用于通过亮度调节电路对照明进行亮度调节；
[0032] 照明优化模块，与主控模块连接，用于通过数字电路精准调节光源发光光谱优化照明；
[0033] 显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示照明光强、感应信息、时间设定的数据信息。
[0034] 本发明的另一目的在于提供一种应用所述楼宇智能化辅助照明控制方法的计算机。
[0035] 本发明的优点及积极效果为：
[0036] 本发明通过亮度调节模块预先将亮度差值进行分段，不同段的亮度差值匹配不同的PID参数，在对灯光进行亮度调节时，根据计算的亮度差值匹
配对应的PID参数，利用PID
算法计算得到调整值和实际输出值，发送与输出值对应的脉冲信号至驱动电路调节灯
光亮度，该方法通过对亮度差值进行PID计算，从而能够达到平滑的控制灯光效果，减少抖动现象；同时，通过照明优化模块采用混色发光的机制，可以用数字电路精准调节光源发光光谱，结合智能算法既可以很大程度上弥补消除蓝光之后视觉上和
能量效率上的弊端；提供的多色LED混光照明系统，采用非蓝光发光机理，用多种有色LED混合发出白光，由于有色LED的光谱范围可以选择，可以更彻底的消除有害蓝光；适用于夜间的家庭夜间照明，商用夜间照明，和需要夜间工作的公共机构，在提供高视觉质量，高能量效率以及高一致性的照明地同时，不干扰人体褪黑素分泌，提高人体睡眠质量，增强免疫力，提高整体健康
水平。
[0037] 本发明通过基于高斯牛顿迭代法的磁强计校正的光感传感器，有效降低光感传感器中磁强计的测量误差，提高光感传感器的测量精度，实时精准检测楼宇灯光强度数据信息的效果；本发明通过盲元补偿对红外线探测器的非均匀性进行校正，有效提高红外探测器的探测质量，实现对生物体移动行为进行精准探测，获取准确的信号数据。
附图说明
[0038] 图1是本发明
实施例提供的楼宇智能化辅助照明控制方法
流程图。
[0039] 图2是本发明实施例提供的楼宇智能化辅助照明控制系统结构示意图；
[0040] 图中：1、光强检测模块；2、感应模块；3、时间设定模块；4、主控模块；5、无线通信模块；6、智能手机；7、窗帘控制模块；8、亮度调节模块；9、照明优化模块；10、显示模块。
具体实施方式
[0041] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
[0042] 下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
[0043] 如图1所示，本发明提供的楼宇智能化辅助照明控制方法，具体包括以下步骤：
[0044] S101：通过基于高斯牛顿迭代法的磁强计校正的光感传感器实时检测楼宇灯光强度数据信息；通过具有盲元补偿功能的红外线探测器对生物体移动行为进行探测，获取信号数据；通过定时器设定触动照明系统提供的照明时间；
[0045] S102：利用无线发射器发射无线信号与智能手机进行无线连接；通过窗帘电动控制器接入ZigBee网络进行无线控制；
[0046] S103：利用亮度调节电路对照明进行亮度调节；利用数字电路精准调节光源发光光谱优化照明；
[0047] S104：通过显示器显示照明光强、感应信息、时间设定等数据信息。
[0048] 步骤S101中，本发明实施例提供的通过基于高斯牛顿迭代法的磁强计校正的光感传感器，有效降低光感传感器中磁强计的测量误差，提高光感传感器的测量精度，实时精准检测楼宇灯光强度数据信息的效果；传感器校正模型如下：
[0049]
[0050] 式中：b1、b2、b3为磁强计各轴零偏；k1、k2、k3为各轴刻度因子；α、β、γ为非正交误差角度，Bm＝[Bm1，Bm2，Bm3]T为实际磁强计测量值；B＝[B1，B2，B3T为理想传感器测量值；式(1)可表示为：
[0051]
[0052] 式(2)中包含9个未知参数，对式(2)两边进行平方：
[0053]
[0054] 式中：
[0055]
[0056] 当测量N组值后，可以建立N个非线性方程，采用高斯牛顿法求解，可计算出9个未知参数，将参数估计值带回式(2)，从而实现传感器的校正。
[0057] 步骤S101中，本发明实施例提供的通过盲元补偿对红外线探测器的非均匀性进行校正，有效提高红外探测器的探测质量，实现对生物体移动行为进行精准探测，获取准确的信号数据；盲元补偿值计算如下：
[0058]
[0059] 式中：(h,k)表示权值。
[0060] 如图2所示，本发明提供的楼宇智能化辅助照明控制系统包括：光强检测模块1、感应模块2、时间设定模块3、主控模块4、无线通信模块5、智能手机6、窗帘控制模块7、亮度调节模块8、照明优化模块9、显示模块10。
[0061] 光强检测模块1，与主控模块4连接，用于通过光感传感器实时检测楼宇灯光强度数据信息；
[0062] 感应模块2，与主控模块4连接，用于通过红外线探测器探测生物体移动行为，获取信号数据；
[0063] 时间设定模块3，与主控模块4连接，用于通过定时器设定触动照明系统提供的照明时间；
[0064] 主控模块4，与光强检测模块1、感应模块2、时间设定模块3、无线通信模块5、窗帘控制模块7、亮度调节模块8、照明优化模块9、显示模块10连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；
[0065] 无线通信模块5，与主控模块4、智能手机6连接，用于通过无线发射器发射无线信号与智能手机6进行无线连接；
[0066] 窗帘控制模块7，与主控模块4连接，用于通过窗帘电动控制器接入ZigBee网络进行无线控制；
[0067] 亮度调节模块8，与主控模块4连接，用于通过亮度调节电路对照明进行亮度调节；
[0068] 照明优化模块9，与主控模块4连接，用于通过数字电路精准调节光源发光光谱优化照明；
[0069] 显示模块10，与主控模块4连接，用于通过显示器显示照明光强、感应信息、时间设定等数据信息。
[0070] 本发明提供的亮度调节模块8调节方法如下：
[0071] (1)接收输入的目标亮度值；
[0072] (2)获取灯光当前亮度值；
[0073] (3)确定所述目标亮度值与当前亮度值之间的亮度差值；
[0074] (4)根据亮度差值匹配对应的PID参数进行PID运算获得调整值；
[0075] (5)根据当前值与调整值计算输出值；
[0076] (6)发送与输出值对应的脉冲信号至驱动电路。
[0077] 本发明提供的亮度差值包括第一亮度差值和第二亮度差值，所述确定所述目标亮度值与当前亮度值之间的亮度差值的步骤包括：
[0078] 根据所述目标亮度值与当前亮度值计算第一亮度差值；
[0079] 将所述目标亮度值和当前亮度值转换为二进制数据；
[0080] 根据目标亮度值和当前亮度值的二进制数据计算第二亮度差值，所述第二亮度差值为二进制数据；
[0081] 所述根据亮度差值匹配对应的PID参数进行PID运算获得调整值的步骤包括：
[0082] 根据第二亮度差值匹配对应的PID参数；
[0083] 根据第一亮度差值和匹配的PID参数进行PID运算获得调整值。
[0084] 本发明提供的二进制数据为16位的二进制数据。
[0085] 本发明提供的PID算法为比例积分算法，其输入输出关系为：
[0086]
[0087] 其中，u(t)为调整值，e(t)为亮度差值，kP为比例控制参数，kI为积分控制参数。
[0088] 本发明提供的照明优化模块9优化方法如下：
[0089] 步骤1：提取各色LED的规格信息参数；所述各色LED至少包括3种有色LED，并包括至少1种紫光，所述紫光的波峰范围在410到420nm之间，并不包括波峰在440nm到480nm之间的蓝光LED及不包括蓝
光激发发光机制的白色LED，所述规格信息参数包括LED的发光光谱、伏安特性曲线及光通量，所述生物钟调节指数包括等效褪黑素亮度指数、褪黑素抑制比例指数、生物钟刺激指数及褪黑素刺激照度，所述光色彩学指标参数，包括光源色坐标、
色温、光通量、色坐标差异及
显色指数；
[0090] 步骤2：根据各色LED的光强度值计算出各色LED混合发光后的光源整体的光谱功率分布；
[0091] 步骤3：根据所述光率功率分布，计算生物钟调节指数和光色彩学指标参数；
[0092] 步骤4：分别将所述生物钟调节指数和光色彩学指标参数与对应的目标指标比较，并获取光色彩学指标差值与光生物学指标差值；
[0093] 步骤5：根据所述光色彩学指标差值与光生物学指标差值，计算目标函数的值；
[0094] 步骤6：判断所述目标函数的值是否小于当前设定的各色LED的亮度值，若所述目标函数的值小于当前设定的各色LED的亮度值，则认为符合应用场景的要求；若所述目标函数值大于设定值，则认为不符合应用场景的要求，并通过分析差值表的特征，决定合适的各色LED的光强度值，并返回步骤2。
[0095] 本发明工作时，首先，通过光强检测模块1利用光感传感器实时检测楼宇灯光强度数据信息；通过感应模块2利用红外线探测器探测生物体移动行为，获取信号数据；通过时间设定模块3利用定时器设定触动照明系统提供的照明时间；然后，主控模块4通过无线通信模块5利用无线发射器发射无线信号与智能手机6进行无线连接；通过窗帘控制模块7利用窗帘电动控制器接入ZigBee网络进行无线控制；通过亮度调节模块8利用亮度调节电路对照明进行亮度调节；通过照明优化模块9利用数字电路精准调节光源发光光谱优化照明；最后，通过显示模块10利用显示器显示照明光强、感应信息、时间设定等数据信息。
[0096] 以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单
修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
