本發(fā)明涉及LED智能調(diào)光系統(tǒng)，尤其涉及一種基于非視覺光生物效應(yīng)的智能LED照明系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著照明技術(shù)的發(fā)展，健康節(jié)能的智能照明已經(jīng)成為一大趨勢，近年來非視覺生物效應(yīng)研究表明光照不僅會(huì)產(chǎn)生視覺效應(yīng)，還會(huì)引起某些非視覺效應(yīng)，人的多項(xiàng)生理參數(shù)均呈晝夜節(jié)律變化，照明光可以影響人的疲勞度、工作和學(xué)習(xí)效率等。人們?cè)谠O(shè)計(jì)照明系統(tǒng)時(shí)不僅應(yīng)該考慮其視覺功效，更應(yīng)該考慮其對(duì)人體健康的影響。不同的人群需要不同的光照環(huán)境，同時(shí)人們?cè)诓煌纳瞽h(huán)境、不同的時(shí)間段中也需要不同的光照，而我們現(xiàn)在所用到的照明燈幾乎都是恒定照度和色溫，少數(shù)可調(diào)燈具也只能間斷地調(diào)節(jié)幾種固定的模式，少見有考慮到光生物效應(yīng)和能滿足個(gè)性化需求的照明設(shè)計(jì)。

目前光生物效應(yīng)的研究日漸受到業(yè)界重視，各種基于褪黑素、皮質(zhì)醇、血壓、體溫等參數(shù)的模型相繼被提出，但始終沒有一個(gè)公認(rèn)的評(píng)價(jià)模型；同時(shí)每個(gè)人都有個(gè)體參數(shù)差異，對(duì)光照需求也有一定的差別。有研究表明人體對(duì)光照的主觀感受能在一定程度上反映光生物效應(yīng)的影響，因此，從主觀感受出發(fā)基于光生物效應(yīng)模型構(gòu)建微調(diào)系統(tǒng)，能使調(diào)光系統(tǒng)更加科學(xué)、更加符合人們的差異化需求，而建立在微調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)上的數(shù)據(jù)分析與挖掘，能有效地建立針對(duì)某個(gè)群體或個(gè)體的最佳舒適度照明模式。

智能化是當(dāng)今電氣設(shè)備發(fā)展的主流方向，如何讓照明設(shè)備在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上更加符合人們的健康照明需要，是照明領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展反向。當(dāng)前照明技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入半自動(dòng)化時(shí)期，但基于非視覺生物效應(yīng)的智能化調(diào)節(jié)還遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)。影響人體生理狀態(tài)的因素很多，如自然光、室溫、季節(jié)、人體活動(dòng)等，而目前設(shè)計(jì)的照明系統(tǒng)很少考慮到這些因素，所以有必要去設(shè)計(jì)一種可以智能識(shí)別環(huán)境因素并進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)光的智能調(diào)光系統(tǒng)，該調(diào)光系統(tǒng)通過多路傳感器及控制器與家具設(shè)備互聯(lián)采集外部信息，經(jīng)系統(tǒng)分析與模式識(shí)別，判斷用戶的活動(dòng)狀態(tài)，并以此為依據(jù)來進(jìn)行調(diào)光。

目前主流的調(diào)光方式主要有可控硅調(diào)光、模擬調(diào)光、PWM調(diào)光等，在LED可調(diào)光系統(tǒng)領(lǐng)域，PWM調(diào)光應(yīng)用得比較廣泛。PWM調(diào)光原理大致為對(duì)單一光源通過改變一個(gè)PWM信號(hào)計(jì)數(shù)周期有效電平的占空比來控制光源的亮度，對(duì)多色光源通過改變各種色光的比例來調(diào)節(jié)光源總體色溫。然而，現(xiàn)階段PWM調(diào)光還不成熟，應(yīng)用場合也比較有限，市場還有待開發(fā)，首要原因是利用普通PWM調(diào)光在調(diào)節(jié)色溫及照度的過程中二者會(huì)相互影響，不能有效分離對(duì)二者的調(diào)節(jié)控制。單通道照度調(diào)節(jié)過程中電流的頻繁通斷以及多通道色溫調(diào)節(jié)過程引起的電流幅度多級(jí)跳變，容易導(dǎo)致電源驅(qū)動(dòng)單元的損壞，大規(guī)模使用時(shí)供電主干電流會(huì)產(chǎn)生高次諧波污染，對(duì)電網(wǎng)極為有害。同時(shí)，PWM調(diào)光過程中，二極管的連續(xù)開關(guān)容易引起高頻噪聲，LED燈的連續(xù)亮滅會(huì)引起光源的頻閃現(xiàn)象，雖然人眼無法察覺燈光的高頻閃爍，但長久積累對(duì)視力也會(huì)有很大損傷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種基于非視覺光生物效應(yīng)的智能LED照明系統(tǒng)及其控制方法，綜合考慮不同人群在不同生活模式，不同時(shí)間和環(huán)境因素下的照明需求，利用一種高精度調(diào)光方式實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，并利用基于深度學(xué)習(xí)的反饋調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)滿足個(gè)體差異化需求的照明系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于非視覺光生物效應(yīng)的智能LED照明系統(tǒng)，包括調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器、WIFI單元、系統(tǒng)控制單元、多路傳感器模塊、桌面控制臺(tái)、調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路單元和LED燈，所述系統(tǒng)控制單元通過WIFI單元連接調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器，所述多路傳感器模塊、桌面控制臺(tái)均通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)控制單元連接，所述LED燈通過調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路單元與系統(tǒng)控制單元連接，其中

所述調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器用于建立基于光生物效應(yīng)研究的調(diào)光模型，存儲(chǔ)和分析來自各個(gè)系統(tǒng)控制單元的調(diào)光數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立符合個(gè)體差異的照明模型，配置和優(yōu)化各個(gè)控制系統(tǒng)；

所述WIFI單元用于調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器與系統(tǒng)控制單元之間的通信連接；

所述系統(tǒng)控制單元用于控制調(diào)節(jié)整個(gè)照明子系統(tǒng)，包括對(duì)各路傳感器的工作狀態(tài)控制和數(shù)據(jù)采集、對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)節(jié)、通過系統(tǒng)服務(wù)器上傳或下載調(diào)光數(shù)據(jù)以及通過服務(wù)器優(yōu)化控制系統(tǒng)自身并擴(kuò)展其功能；

所述多路傳感器模塊用于處理LED照明系統(tǒng)的各種參數(shù)信息，包括采集光環(huán)境分布及光照參數(shù)、監(jiān)測周圍環(huán)境溫度、監(jiān)測人體位置、識(shí)別用戶行為模式以及語音控制；

所述桌面控制臺(tái)用于包括：提供客戶交互界面以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行照度、色溫、顯色性的調(diào)節(jié)，同時(shí)，監(jiān)測并顯示工作面光照參數(shù)并將參數(shù)發(fā)送給系統(tǒng)控制單元進(jìn)行定點(diǎn)反饋調(diào)節(jié)；

所述調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路單元用于驅(qū)動(dòng)LED燈并對(duì)其進(jìn)行調(diào)光控制。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)控制單元采用STM32主控制器，所述STM32主控制器包括分頻器單元、實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、定時(shí)器單元和PWM信號(hào)發(fā)生器單元；其中，所述分頻器單元用于將系統(tǒng)時(shí)鐘分頻后提供給所述PWM信號(hào)發(fā)生器單元做信號(hào)源，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元用于給控制器提供晝夜時(shí)刻和季節(jié)時(shí)間，所述定時(shí)器單元用于記錄光照啟動(dòng)時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間，所述PWM信號(hào)發(fā)生器單元用于將系統(tǒng)提供的調(diào)光數(shù)據(jù)調(diào)制為PWM信號(hào)輸出。

進(jìn)一步地，所述多路傳感器模塊包括光照度傳感器、溫度傳感器、紅外人體感應(yīng)傳感器、視圖像傳感器和語音輸入輸出模塊；其中，所述光照度傳感器用于采集周圍光環(huán)境參數(shù)，所述溫度傳感器用于采集周圍環(huán)境溫度，所述紅外人體傳感器用于監(jiān)測人體位置，所述視圖像傳感器用于人物識(shí)別和人物活動(dòng)識(shí)別，所述語音輸入輸出模塊用于進(jìn)行語音控制。

進(jìn)一步地，所述桌面控制臺(tái)包括顯示器和光參數(shù)監(jiān)測器，所述顯示器用于顯示光照參數(shù)并提供一個(gè)良好的人機(jī)交互界面；所述光參數(shù)檢測器用于監(jiān)測工作面光照參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)工作面的定點(diǎn)反饋調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步地，所述調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路包括通道選擇電路和LED驅(qū)動(dòng)電路，所述LED燈包括至少三路色光LED燈，所述通道選擇電路包括與門芯片，所述與門芯片連接三路色光LED燈；所述LED驅(qū)動(dòng)電路包括整流橋電路和DC-DC降壓恒流單元，DC-DC降壓恒流單元連接整流橋電路與三路色光LED燈，所述DC-DC降壓恒流單元用于將電壓降低至合適值并為LED燈提供穩(wěn)定的直流驅(qū)動(dòng)；所述整流橋電路連接外部電路，用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)控制單元至少同時(shí)產(chǎn)生三路PWM信號(hào)，所述三路PWM信號(hào)頻率相同，經(jīng)同步電路保持同步，并采用混合邊緣對(duì)齊和中間對(duì)齊模式，使三路PWM信號(hào)有效電平在一個(gè)計(jì)數(shù)周期分時(shí)復(fù)用，總占比為1；所述通道選擇電路根據(jù)三路PWM信號(hào)的高低電平觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路與三路色光LED燈的連接。

進(jìn)一步地，所述三路PWM信號(hào)的脈沖頻率大于20KHZ。

進(jìn)一步地，所述調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器采用Windows Server 2012的Hyper-V作為服務(wù)器基本平臺(tái)，其運(yùn)行多個(gè)子服務(wù)器且每個(gè)子服務(wù)器任務(wù)相對(duì)獨(dú)立；其中，所述子服務(wù)器包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和深度學(xué)習(xí)服務(wù)器；所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為客戶應(yīng)用提供服務(wù)，包括用戶數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)、事務(wù)管理以及安全及更新；所述深度學(xué)習(xí)服務(wù)器支持在線模式識(shí)別功能，其所用算法包括統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別法、決策樹算法以及SVM算法。

本發(fā)明另一目的是提供一種基于非視覺光生物效應(yīng)的智能LED照明系統(tǒng)的控制方法，包括下述步驟：

S1、初始化LED照明系統(tǒng)：用戶通過系統(tǒng)控制單元設(shè)置相關(guān)特性參數(shù)，所述相關(guān)特性參數(shù)包括時(shí)間特性、人群特性或區(qū)域特性；

S2、信號(hào)的采集：系統(tǒng)控制單元首先通過多路傳感器模塊采集相關(guān)信號(hào)，然后根據(jù)相關(guān)信號(hào)設(shè)置在不同光照環(huán)境和不同用戶需求下的光照模式，所述相關(guān)信號(hào)包括光信號(hào)、溫度信號(hào)、人體位置信號(hào)或語音信號(hào)；

S3、通過光參數(shù)監(jiān)測器實(shí)時(shí)采集工作面光照參數(shù)并發(fā)送至系統(tǒng)控制單元，系統(tǒng)控制單元對(duì)工作面光照參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)與反饋；同時(shí)，用戶在系統(tǒng)預(yù)設(shè)的不同光照模式下進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)，使其達(dá)到最契合個(gè)體的生活或工作光照環(huán)境；

S4、系統(tǒng)控制單元在長期的工作過程中定時(shí)采集用戶的調(diào)光數(shù)據(jù)，并發(fā)送到調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器，調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器對(duì)調(diào)光數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，且綜合改進(jìn)光照模型并反饋給系統(tǒng)控制單元，使其進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化和更新。

進(jìn)一步地，所述時(shí)間特性包括人體生理節(jié)律隨晝夜光照時(shí)刻變化特性、光照時(shí)間累計(jì)變化特性、季節(jié)變化光照特性以及自然光照變化特性；

所述人群特性為不同身體狀況人群導(dǎo)致對(duì)照明模式的不同需求，不同身體狀況人群包括老人、兒童、青少年、孕婦和色盲；

所述區(qū)域特性為不同環(huán)境下的不同區(qū)域?qū)е聦?duì)照明模式的不同需求，包括：辦公樓里的工作室、會(huì)議室和休息室；醫(yī)院里的手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室和家屬等待區(qū)；以及家居、教室、車載或舞臺(tái)；

所述光照模式包括在時(shí)間特性、區(qū)域特性、人群特性或自然光環(huán)境特性下的調(diào)光模式；所述自然光環(huán)境特性包括一天之中外界自然光照變化特性和自然光在室內(nèi)的分布特性；

所述調(diào)光數(shù)據(jù)包括：用戶設(shè)置的個(gè)體分類信息，系統(tǒng)進(jìn)行的模式識(shí)別分類信息，用戶自主開燈關(guān)燈時(shí)間、調(diào)光頻率，以及用戶根據(jù)舒適感在原光照模型上進(jìn)行的微調(diào)數(shù)據(jù)。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明以人體健康為出發(fā)點(diǎn)，兼顧考慮LED照明的視覺效應(yīng)和非視覺效應(yīng)，提供了一種基于非視覺光生物效應(yīng)的LED智能照明系統(tǒng)，并根據(jù)不同人群、不同時(shí)間、不同環(huán)境的照明需求，設(shè)計(jì)了一種具有自適應(yīng)功能的智能調(diào)光控制系統(tǒng)；

(2)本發(fā)明提供一種混合PWM調(diào)光與模擬調(diào)光的新型調(diào)光方法，在調(diào)節(jié)光源照度和色溫時(shí)，能夠保證二者相對(duì)獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。同時(shí)，該方法能夠解決PWM調(diào)光過程中的高頻噪聲問題和頻閃問題，有效防止PWM調(diào)光大規(guī)模使用過程中，驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生的高次諧波污染對(duì)電網(wǎng)的危害；

(3)本發(fā)明提供一種基于云端調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器的數(shù)據(jù)分析與挖掘方法，在現(xiàn)有光生物效應(yīng)評(píng)價(jià)模型及光譜響應(yīng)函數(shù)的基礎(chǔ)上，利用統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別法，綜合計(jì)算出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的光生物效應(yīng)調(diào)光模型，能有效解決現(xiàn)階段光生物評(píng)價(jià)模型不一的問題。同時(shí)，主控制器在用戶長期照明過程中采集用戶微調(diào)數(shù)據(jù)并發(fā)送至服務(wù)器，機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)利用決策樹算法和SVM算法研究用戶個(gè)體差異，并據(jù)此制定滿足不同人群需求的差異化照明模式；

(4)本發(fā)明提供的智能照明系統(tǒng)將主調(diào)光系統(tǒng)設(shè)置在服務(wù)器端，STM32主控制器系統(tǒng)為中間調(diào)光系統(tǒng)，這樣能大大減少用戶端設(shè)備成本和復(fù)雜度，豐富調(diào)光系統(tǒng)功能，使用戶利用相對(duì)簡潔的調(diào)光系統(tǒng)獲得節(jié)能高效的智能照明服務(wù)。同時(shí)，主調(diào)光系統(tǒng)設(shè)置在調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器端有利于系統(tǒng)的更新維護(hù)，將STM32主控制器接入以太網(wǎng)便能獲取最新的調(diào)光模型，并對(duì)控制器系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展和優(yōu)化升級(jí)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于非視覺光生物效應(yīng)的LED智能照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框示意圖；

圖2為本發(fā)明基于非視覺光生物效應(yīng)的LED智能照明系統(tǒng)的調(diào)光驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明基于非視覺光生物效應(yīng)的LED智能照明系統(tǒng)的三路PWM信號(hào)控制圖；

圖4.1、圖4.2為普通PWM調(diào)光與本發(fā)明在驅(qū)動(dòng)電流幅值和光照度幅值上的對(duì)比示意圖；

圖5為本發(fā)明基于非視覺光生物效應(yīng)的智能LED照明系統(tǒng)的控制方法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖；

圖6.1、圖6.2為本發(fā)明基于的光譜響應(yīng)函數(shù)模型和人眼對(duì)可見光響應(yīng)函數(shù)模型圖。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互結(jié)合，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供一種基于非視覺光生物效應(yīng)的智能LED照明系統(tǒng)，如圖1所示，包括調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器、STM32主控制器、WIFI單元、多路傳感器模塊、桌面控制臺(tái)、調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路和LED燈，其中STM32主控制器通過WIFI單元連接調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器，多路傳感器模塊和桌面控制臺(tái)與STM32主控制器直接相連，LED燈通過調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路與STM32主控制器連。LED燈包括至少三路色光LED燈，三路色光LED燈光譜覆蓋全部可見光光譜，并且光譜分布相對(duì)均勻，它們的驅(qū)動(dòng)電壓基本相同，三路色光LED燈外置大小不同的電阻，保證在相同驅(qū)動(dòng)電壓下，三種LED燈照度基本相同。調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路單元用于驅(qū)動(dòng)LED燈并對(duì)其進(jìn)行調(diào)光控制，如通過改變驅(qū)動(dòng)電路PWM信號(hào)脈寬進(jìn)行色溫調(diào)節(jié)，通過改變驅(qū)動(dòng)電路電流進(jìn)行照度調(diào)節(jié)，通過改變多路色溫?zé)艟呖刂菩盘?hào)調(diào)整光譜分布，達(dá)到對(duì)顯色性的調(diào)節(jié)。

本系統(tǒng)的多路傳感器模塊包括光照度傳感器、溫度傳感器、紅外人體感應(yīng)傳感器、視圖像傳感器和語音輸入輸出模塊等，多路傳感器模塊通過有線或ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)連接STM32主控制器；光照度傳感器用于采集周圍光環(huán)境參數(shù)，溫度傳感器用于采集周圍環(huán)境溫度，紅外人體傳感器用于監(jiān)測人體位置，視圖像傳感器用于人物識(shí)別和人物活動(dòng)識(shí)別，語音輸入輸出模塊用于進(jìn)行語音控制。

如圖2所示，本發(fā)明的一種混合PWM調(diào)光與模擬調(diào)光的新型調(diào)光電路圖，STM32主控制器通過三個(gè)同步定時(shí)器產(chǎn)生三路PWM信號(hào)，三路PWM信號(hào)有效電平在一個(gè)計(jì)數(shù)周期分時(shí)復(fù)用，通過與門芯片連接三路PWM信號(hào)與LED驅(qū)動(dòng)電路，便能達(dá)到三路色光LED燈分時(shí)亮滅。通過STM32主控制器改變?nèi)稰WM信號(hào)脈寬比例調(diào)節(jié)光源色溫，通過STM32主控制器控制LED驅(qū)動(dòng)電路電流大小來調(diào)節(jié)光源照度。

圖3所示為本發(fā)明的三路PWM信號(hào)控制圖，定時(shí)器設(shè)定為向上計(jì)數(shù)模式，并取參數(shù)Ccr1與Ccr2，當(dāng)計(jì)數(shù)器值在0到Ccr1之間時(shí)，通道二輸出高電平；當(dāng)計(jì)數(shù)器值在Ccr1到Ccr2之間時(shí)，通道一輸出高電平；當(dāng)計(jì)數(shù)器值在Ccr2到Arr之間時(shí)，通道三輸出高電平，如此形成三路在一個(gè)計(jì)數(shù)周期分時(shí)取高電平的PWM信號(hào)。

如圖4.1與4.2所示，為本發(fā)明與普通PWM調(diào)光在驅(qū)動(dòng)電流幅值和光照度幅值上的對(duì)比示意圖。圖4.1中，普通PWM調(diào)光三路PWM信號(hào)相互疊加，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電流相互疊加，光源照度也會(huì)相互疊加，如此便會(huì)引起驅(qū)動(dòng)電路總電流的多級(jí)跳變，光源照度也會(huì)發(fā)生多級(jí)跳變。而圖4.1中，本發(fā)明的一種混合PWM調(diào)光與模擬調(diào)光的新型調(diào)光電路使三路PWM信號(hào)分時(shí)復(fù)用，并分離了LED驅(qū)動(dòng)電路與PWM控制信號(hào)，能夠保證驅(qū)動(dòng)電流總體穩(wěn)定與光源照度的基本恒定。同時(shí)，普通PWM調(diào)光無法有效分離對(duì)光源照度與色溫的調(diào)節(jié)，通過增加某一種色光PWM波脈沖寬度來對(duì)色溫進(jìn)行調(diào)節(jié)的同時(shí)，不可避免的增加了光源照度。而本發(fā)明的一種混合PWM調(diào)光與模擬調(diào)光的新型調(diào)光電路能夠獨(dú)立的調(diào)節(jié)光源照度及色溫，使控制單元能夠通過調(diào)節(jié)三路PWM信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)的占比來調(diào)節(jié)色溫，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路的電流來調(diào)節(jié)光源照度，實(shí)現(xiàn)二者的分離控制。

下面是幾種常見調(diào)光方式的特性比較表：

如圖5所示，為基于調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器主調(diào)光系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖。STM32主控制器一方面負(fù)責(zé)處理由多路傳感器采集到的信號(hào)，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；另一方面監(jiān)測用戶調(diào)光數(shù)據(jù)，并發(fā)送至調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行分類存儲(chǔ)。其中STM32主控制器是搭載意法半導(dǎo)體公司的STM32F4系列芯片來實(shí)現(xiàn)的，STM32主控制器部分的設(shè)計(jì)思路是：通過嵌入U(xiǎn)COSIII作為基本的操作系統(tǒng)，并搭載LWIP輕型TCP/IP協(xié)議棧以支持以太網(wǎng)通信。調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器采用Windows Server 2012的Hyper-V作為服務(wù)器基本平臺(tái)運(yùn)行多個(gè)服務(wù)器系統(tǒng)，主要包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，深度學(xué)習(xí)服務(wù)器。其中數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為客戶應(yīng)用提供服務(wù)，深度學(xué)習(xí)服務(wù)器，所用算法主要包括統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別法，決策樹算法，SVM算法。STM32主控制器通過WIFI與調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器相連，多路傳感器模塊通過ZigBee無線通信方式與STM32主控制器相連。STM32主控制器在智能調(diào)控整個(gè)照明系統(tǒng)的同時(shí)，定時(shí)將采集到的用戶調(diào)光數(shù)據(jù)傳送到調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器，調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，此外機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)利用決策樹算法和SVM算法研究用戶個(gè)體差異照明，并根據(jù)其制定符合個(gè)體差異化的照明調(diào)光模型。

調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心、數(shù)據(jù)分析與挖掘中心，其中數(shù)據(jù)分析挖掘中心在現(xiàn)有光生物效應(yīng)評(píng)價(jià)模型及光譜響應(yīng)函數(shù)基礎(chǔ)上，利用統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別法算法，綜合計(jì)算出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的光生物效應(yīng)調(diào)光模型。

其中評(píng)價(jià)模型主要包括：

(1)光生物效應(yīng)強(qiáng)弱的節(jié)律因子模型(acv模型)

(2)不同年齡人眼的節(jié)律因子模型(K_C(N)模型)

(3)褪黑激素的抑制程度模型(CL_A模型)

光譜響應(yīng)函數(shù)如圖6.1-6.2所示，主要包括人眼明視覺光譜響應(yīng)曲線、暗視覺光譜響應(yīng)曲線、非視覺光譜響應(yīng)曲線、藍(lán)光危害曲線模型等。

本發(fā)明還提供了一種基于非視覺光生物效應(yīng)的LED智能照明控制方法，所述方法包括以下步驟：

(1)用戶通過向STM32主控制系統(tǒng)設(shè)置時(shí)間特性、人群特性、區(qū)域特性等特性參數(shù)，初始化STM32主控制系統(tǒng)，如1號(hào)控制路線設(shè)置為書房，主要照明人群設(shè)置為中學(xué)生。

(2)STM32主控制器通過多路傳感器采集光信號(hào)、溫度信號(hào)、人體位置信號(hào)、語音信號(hào)等，進(jìn)一步設(shè)置不同光照環(huán)境、不同室溫、不同人群、不同區(qū)域、不同用戶要求下的各種光照模式。

(3)通過光參數(shù)監(jiān)測器實(shí)時(shí)采集工作面光照參數(shù)并發(fā)送至主控制器，主控制器在此基礎(chǔ)上進(jìn)行校準(zhǔn)與反饋；同時(shí)用戶在系統(tǒng)預(yù)設(shè)的不同模式光照下進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)，以達(dá)到最契合個(gè)體的生活或工作光照環(huán)境。

(4)STM32主控制系統(tǒng)在長期的工作過程中定時(shí)采集用戶調(diào)光數(shù)據(jù)，并發(fā)送到調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器。調(diào)光系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、綜合改進(jìn)光照模型并反饋給用戶主控制系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化及更新。長期監(jiān)控分析用戶開關(guān)燈時(shí)間可以讓系統(tǒng)自適應(yīng)用戶作息時(shí)間，并在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間替用戶完成開關(guān)燈的操作等，系統(tǒng)通過跟蹤分析用戶的微調(diào)數(shù)據(jù)可以逐步確定其最佳舒適度照明模式，為用戶提供契合個(gè)體的光照環(huán)境。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解的是，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種等效的變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同范圍限定。