本發(fā)明屬于照明控制，具體為一種基于ai的環(huán)境照明控制數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著智能建筑和智慧城市的發(fā)展，環(huán)境照明控制逐漸從傳統(tǒng)的手動調(diào)節(jié)向自動化和智能化方向邁進(jìn)；在停車場、照明控制區(qū)域、工廠及倉庫等公共區(qū)域，合理調(diào)節(jié)照明強(qiáng)度和分布，不僅可以提升用戶的舒適性，還能夠顯著降低能源消耗；

2、辦公樓、工廠等公共場所中具有多種空間區(qū)域，例如工作區(qū)、會議室、走廊等；目前，公共區(qū)域的照明仍然依靠手動或根據(jù)預(yù)設(shè)的固定時(shí)間進(jìn)行控制，忽略了對不同空間區(qū)域中實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)的感知，特別是在區(qū)域內(nèi)設(shè)置有放映屏幕或者投影幕布等屏幕設(shè)備的公共區(qū)域中，傳統(tǒng)的照明控制難以適應(yīng)這種需求多樣化照明的區(qū)域，導(dǎo)致區(qū)域的光線強(qiáng)度不適宜，影響照明效果以及人員的照明體驗(yàn)；

3、因此，人們急需一種基于ai的環(huán)境照明控制數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于ai的環(huán)境照明控制數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于ai的環(huán)境照明控制數(shù)據(jù)分析方法，該方法包括以下步驟：

4、s1、在照明控制區(qū)域設(shè)置傳感器，通過傳感器采集照明控制區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)記錄并存儲；提取照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)記錄，計(jì)算照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的環(huán)境特征；

5、s2、根據(jù)照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的環(huán)境特征，對照明控制區(qū)域的照明場景進(jìn)行判斷，所述照明場景包括第一場景、第二場景、第三場景及第四場景；

6、s3、當(dāng)照明場景為第一場景時(shí)，獲取照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)，生成第一場景的照明控制方案；當(dāng)照明場景為第二場景時(shí)，根據(jù)照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)記錄，計(jì)算照明控制區(qū)域的第二場景照明值，生成第二場景的照明控制方案；當(dāng)照明場景為第三場景時(shí)，根據(jù)照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)記錄，計(jì)算照明控制區(qū)域的第三場景照明值，生成第三場景的照明控制方案；當(dāng)照明場景為第四場景，利用照明控制區(qū)域的圖像傳感器，獲取區(qū)域人員的面部圖像，計(jì)算區(qū)域人員的面部光強(qiáng)均值，結(jié)合照明設(shè)備的最小照明值，計(jì)算照明控制區(qū)域的第四場景照明值，生成第四場景的照明控制方案；根據(jù)照明控制方案，對照明設(shè)備進(jìn)行控制。

7、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s1包括如下：

8、s1-1、設(shè)置在照明控制區(qū)域的傳感器每進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集，生成一項(xiàng)照明控制區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)記錄并存儲在數(shù)據(jù)庫中，所述環(huán)境數(shù)據(jù)記錄包括室內(nèi)光強(qiáng)值、室外光強(qiáng)值、區(qū)域人數(shù)、噪聲強(qiáng)度及屏幕光強(qiáng)值；

9、照明控制區(qū)域是設(shè)置有放映屏幕或者投影幕布等公共區(qū)域，如會議室、放映室等；傳感器設(shè)置在照明控制區(qū)域，并且傳感器的采集范圍覆蓋對應(yīng)照明控制區(qū)域，用于采集照明控制區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)；

10、室內(nèi)光強(qiáng)值表示照明控制區(qū)域內(nèi)當(dāng)前環(huán)境的光照強(qiáng)度，室外光強(qiáng)值是指照明控制區(qū)域外部的光照強(qiáng)度，使用光強(qiáng)傳感器包括照度傳感器或光電傳感器進(jìn)行獲取，這類傳感器通?；诠怆娦?yīng)，能夠感知到環(huán)境中的光照并輸出相應(yīng)的電信號，信號的大小與光強(qiáng)成正比，傳感器安裝在照明控制區(qū)域內(nèi)的墻壁天花板或者窗戶外等附近，能夠?qū)崟r(shí)感應(yīng)到光線的變化；

11、屏幕光強(qiáng)值指的是照明控制區(qū)域中放映屏幕或者投影幕布等屏幕的亮度強(qiáng)度，使用圖像傳感器，捕捉到屏幕圖像并分析圖像的亮度數(shù)據(jù)，從而得到屏幕光強(qiáng)值；

12、s1-2、所述環(huán)境特征包括內(nèi)外差異值、屏幕影響值及活躍值；從數(shù)據(jù)庫中提取照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)記錄，根據(jù)照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的室內(nèi)光強(qiáng)值和室外光強(qiáng)值，利用公式：a1＝|ae-ao|，計(jì)算照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的內(nèi)外差異值，其中，a1表示照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的內(nèi)外差異值，ae表示照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的室內(nèi)光強(qiáng)值，ao表示照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的室外光強(qiáng)值；

13、內(nèi)外差異值用于衡量室內(nèi)光強(qiáng)值和室外光強(qiáng)值之間的差異，通過計(jì)算內(nèi)外差異值，系統(tǒng)可以判斷當(dāng)前室內(nèi)光照是否足夠，進(jìn)一步判斷是否需要對照明設(shè)備的控制；

14、根據(jù)照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的室內(nèi)光強(qiáng)值和屏幕光強(qiáng)值，利用公式：a2＝as/ae，計(jì)算照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的屏幕光強(qiáng)值，其中，a2表示照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的屏幕影響值，as表示照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的屏幕光強(qiáng)值；

15、當(dāng)室內(nèi)光強(qiáng)過強(qiáng)時(shí)，導(dǎo)致屏幕反射或屏幕可見性降低，影響人員的觀看體驗(yàn)，通過實(shí)時(shí)計(jì)算屏幕光強(qiáng)值，可以判斷當(dāng)前的光強(qiáng)分布是否對屏幕產(chǎn)生不良影響，從而動態(tài)調(diào)整照明條件，可以確保照明控制區(qū)域中顯示的內(nèi)容清晰可見，尤其是在會議室中人員進(jìn)行會議演示或者視頻會議時(shí)，照明控制尤為重要；

16、根據(jù)照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的區(qū)域人數(shù)和噪聲強(qiáng)度，利用公式：b＝α×n2+β×ln(c)，計(jì)算照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的活躍值，其中，b表示照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的活躍值，α表示人數(shù)權(quán)重，n表示照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的區(qū)域人數(shù)，β表示噪音權(quán)重，c表示照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的噪聲強(qiáng)度；

17、根據(jù)噪聲強(qiáng)度和區(qū)域人數(shù)的動態(tài)變化，獲取照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的活躍值，為判斷照明場景的判斷提供數(shù)據(jù)支持，從而優(yōu)化照明環(huán)境。

18、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s2包括如下：

19、s2-1、若照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的區(qū)域人數(shù)為零，則照明控制區(qū)域的照明場景為第一場景；

20、第一場景用于保證在照明控制區(qū)域無人時(shí)照明設(shè)備的關(guān)閉，以達(dá)到節(jié)能的效果，如會議室無人時(shí)照明設(shè)備仍然開啟等類似情況；

21、s2-2、若照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的區(qū)域人數(shù)不為零，且照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的活躍值大于等于第一閾值，且照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的屏幕光強(qiáng)值小于第二閾值，則照明控制區(qū)域的照明場景為第二場景；

22、第二場景可以是員工在辦公室內(nèi)休息，電腦屏幕處于關(guān)閉，人員間相互聊天這種場景，也可以是會議室中，不需要使用投影儀等進(jìn)行演示或者視頻會議，只進(jìn)行正常的工作商討這種場景等等，系統(tǒng)根據(jù)活躍度確保環(huán)境光充足；

23、s2-3、若照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的區(qū)域人數(shù)不為零，照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的活躍值小于第一閾值，且照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的屏幕光強(qiáng)值大于等于第二閾值，則照明控制區(qū)域的照明場景為第三場景；

24、第三場景可以是會議室或者演講室中，相關(guān)人員正在進(jìn)行演示，也可以是放映室中進(jìn)行電影放映，系統(tǒng)則會根據(jù)屏幕光強(qiáng)值適當(dāng)調(diào)節(jié)照明，以便更好地集中注意力于演示內(nèi)容，減少不必要的光線干擾；

25、s2-4、若照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的區(qū)域人數(shù)不為零，照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的活躍值大于等于第一閾值，且照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的屏幕光強(qiáng)值大于等于第二閾值，則照明控制區(qū)域的照明場景為第四場景；

26、第四場景可以是會議室中進(jìn)行視頻會議，雙方人員通過視頻進(jìn)行會議討論，也可以是商場匯演等，系統(tǒng)則會根據(jù)人員面部的光線適當(dāng)調(diào)節(jié)照明，以便更好地提升照明質(zhì)量，避免了因光線不均或陰影，影響人員的視覺體驗(yàn)。

27、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s3包括如下：

28、s3-1、當(dāng)照明場景為第一場景時(shí)，從數(shù)據(jù)庫中提取照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)和照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)記錄，所述實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)包括開啟和關(guān)閉；

29、第一場景的照明控制方案如下：

30、若照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)為開啟，則控制照明設(shè)備，將照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)設(shè)置為關(guān)閉；

31、若照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)為關(guān)閉，利用照明控制區(qū)域的傳感器獲取照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的區(qū)域人數(shù)，當(dāng)傳感器獲取的照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的區(qū)域人數(shù)不為零，且照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的內(nèi)外差異值大于等于第三閾值時(shí)，則控制照明設(shè)備，將照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)設(shè)置為開啟，且照明設(shè)備的照明值設(shè)置為dsta；其中，dsta表示照明設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)照明值；當(dāng)傳感器獲取的照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的區(qū)域人數(shù)不為零，且照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的內(nèi)外差異值小于第三閾值時(shí)，則不控制照明設(shè)備；照明設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)照明值是系統(tǒng)預(yù)置參數(shù)；

32、確保在第一場景下能根據(jù)實(shí)際需求控制照明設(shè)備開關(guān)狀態(tài)，以避免浪費(fèi)能源。同時(shí)，通過光照差異判斷，確保即使在無會議活動時(shí)，有人員進(jìn)入照明控制區(qū)域也能在光照不足時(shí)自動開啟照明設(shè)備，且保持基本照明；

33、s3-2、當(dāng)照明場景為第二場景，照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)為關(guān)閉，照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的內(nèi)外差異值大于等于第三閾值時(shí)，根據(jù)照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的室內(nèi)光強(qiáng)值ae和照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的室外光強(qiáng)值ao，利用公式：d1＝(ae+ao)/2+δa，計(jì)算照明控制區(qū)域的第二場景照明值，其中，d1表示照明控制區(qū)域的第二場景照明值，δa表示照明補(bǔ)償值；

34、照明補(bǔ)償值δa用于調(diào)整光照不足或過強(qiáng)的情況，確保舒適的照明環(huán)境；通過智能補(bǔ)償和動態(tài)計(jì)算，系統(tǒng)能夠適應(yīng)室內(nèi)外光照的變化，確保會議環(huán)境的光線穩(wěn)定性；

35、從數(shù)據(jù)庫中提取所有對應(yīng)照明控制區(qū)域的第二場景照明值，計(jì)算對應(yīng)照明控制區(qū)域的第二場景照明值的平均值，記為d1’；

36、第二場景的照明控制方案具體如下：

37、若照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)為關(guān)閉，則控制照明設(shè)備，將照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)設(shè)置為開啟，且照明設(shè)備的照明值設(shè)置為d1；

38、若照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)為開啟，則控制照明設(shè)備，將照明設(shè)備的照明值調(diào)整為d1’。

39、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s3包括如下：

40、s3-3、當(dāng)照明場景為第三場景時(shí)，照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)為關(guān)閉，照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的內(nèi)外差異值大于等于第三閾值時(shí)，根據(jù)照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的室內(nèi)光強(qiáng)值ae和會議室實(shí)時(shí)的屏幕光強(qiáng)值as，利用公式：d2＝max{0，ae-as/2}，計(jì)算照明控制區(qū)域的第三場景照明值，其中，d2表示照明控制區(qū)域的第三場景照明值，max{0，ae-as/2}表示在0和ae-as/2中選取最大值；

41、s3-3-1、從數(shù)據(jù)庫中提取所有對應(yīng)照明控制區(qū)域的第三場景照明值，計(jì)算對應(yīng)照明控制區(qū)域的第三場景照明值的平均值，記為d2’；

42、s3-3-2、第三場景的照明控制方案具體如下：

43、若照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)為關(guān)閉，則控制照明設(shè)備，將照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)設(shè)置為開啟，且照明設(shè)備的照明值設(shè)置為d2；

44、若照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)為開啟，則控制照明設(shè)備，將照明設(shè)備的照明值調(diào)整為d2’。

45、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s3包括如下：

46、s3-4、當(dāng)照明場景為第四場景時(shí)，照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)為關(guān)閉，照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的內(nèi)外差異值大于等于第三閾值時(shí)，利用照明控制區(qū)域的圖像傳感器，獲取區(qū)域人員的面部圖像，并利用人臉檢測算法提取面部圖像中的人臉輪廓，將面部圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，計(jì)算面部圖像中人臉輪廓圍成區(qū)域的所有像素點(diǎn)的灰度值的平均值，作為對應(yīng)區(qū)域人員的面部光強(qiáng)均值；

47、目前人臉檢測算法如基于opencv、haar級聯(lián)分類器、mtcnn或深度學(xué)習(xí)等已經(jīng)很成熟，現(xiàn)有技術(shù)提取面部圖像中的人臉輪廓；

48、s3-4-1、計(jì)算所有區(qū)域人員的面部光強(qiáng)均值的平均值，記為e；設(shè)置第四閾值，記為f；

49、若e＜f，則利用公式：d3＝dsta+δ×(f-e)，計(jì)算照明控制區(qū)域的第四場景照明值，其中，d3表示照明控制區(qū)域的第四場景照明值，δ表示調(diào)節(jié)系數(shù)；

50、若e≥f，則利用公式：d3＝dsta+δ×(e-f)，計(jì)算照明控制區(qū)域的第四場景照明值；

51、根據(jù)實(shí)時(shí)的面部光強(qiáng)均值與設(shè)定閾值的差異，動態(tài)調(diào)整第四場景的照明值，保證光線均勻，避免不適的光強(qiáng)或陰影，提升視頻會議質(zhì)量；

52、s3-4-2、從數(shù)據(jù)庫中提取所有對應(yīng)照明控制區(qū)域的第四場景照明值，計(jì)算對應(yīng)照明控制區(qū)域的第四場景照明值的平均值，記為d3’；

53、s3-4-3、第四場景照明值的照明控制方案具體如下：

54、若照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)為關(guān)閉，則控制照明設(shè)備，將照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)設(shè)置為開啟，且照明設(shè)備的照明值設(shè)置為d3；

55、若照明設(shè)備的實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)為開啟，則控制照明設(shè)備，將照明設(shè)備的照明值調(diào)整為d3’。

56、一種基于ai的環(huán)境照明控制數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信息采集模塊、環(huán)境特征判斷模塊和照明控制模塊；

57、所述信息采集模塊用于采集照明控制區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)并存儲；所述環(huán)境特征判斷模塊用于根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前的照明場景；所述照明控制模塊用于根據(jù)照明場景，調(diào)整照明設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)和照明值。

58、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述信息采集模塊包括照明控制區(qū)域信息單元和照明設(shè)備信息單元；

59、所述照明控制區(qū)域信息單元用于通過傳感器實(shí)時(shí)采集照明控制區(qū)域的室內(nèi)光強(qiáng)值、室外光強(qiáng)值、噪聲強(qiáng)度、區(qū)域人數(shù)及屏幕光強(qiáng)值，并將環(huán)境數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，確保系統(tǒng)能夠持續(xù)更新環(huán)境狀態(tài)；所述照明設(shè)備信息單元用于實(shí)時(shí)監(jiān)控并記錄照明設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)和照明值，確保系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

60、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述信息處理模塊包括環(huán)境特征計(jì)算單元和照明場景判斷單元；

61、所述環(huán)境特征計(jì)算單元用于根據(jù)照明控制區(qū)域?qū)崟r(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)，計(jì)算內(nèi)外差異值、屏幕影響值和活躍值，作為環(huán)境特征；所述照明場景判斷單元用于根據(jù)環(huán)境特征，判斷當(dāng)前照明場景。

62、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述照明控制模塊包括方案生成單元和動態(tài)控制單元；

63、所述方案生成單元用于針對不同照明場景，生成對應(yīng)的照明控制方案；所述動態(tài)控制單元用于動態(tài)控制照明設(shè)備。

64、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

65、本發(fā)明通過實(shí)時(shí)采集和分析照明控制區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)記錄，基于ai技術(shù)動態(tài)調(diào)整環(huán)境照明，能夠根據(jù)不同照明場景智能優(yōu)化照明控制，顯著提高了照明控制區(qū)域照明的智能化水平，相比于傳統(tǒng)依靠手動控制或固定模式的照明系統(tǒng)，本發(fā)明能根據(jù)人員活動和室內(nèi)外光照差異智能調(diào)節(jié)照明設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)和照明值，進(jìn)一步降低了能源消耗，并且能夠靈活應(yīng)對不同會議需求，確保照明場景中光線的適宜性，提升了人員的舒適度和照明效果，同時(shí)，本發(fā)明通過精確的面部光強(qiáng)均值檢測和動態(tài)調(diào)節(jié)照明，有效提升了照明質(zhì)量，避免了因光線不均或陰影影響人員的視覺體驗(yàn)。