具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0041]基于被動(dòng)式人體傳感網(wǎng)的無縫隙智能照明系統(tǒng)，包括由照明單元組成的多個(gè)照明節(jié)點(diǎn)，在每個(gè)照明節(jié)點(diǎn)上集成微控制器、人體熱釋電傳感器和zigbee無線收發(fā)模塊并組成zigbee網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)照明節(jié)點(diǎn)上的人體熱釋電傳感器信號(hào)及微控制器信號(hào)通過
[0042]zigbee網(wǎng)絡(luò)在各照明節(jié)點(diǎn)間交互，使各個(gè)分立的人體熱釋電傳感器組成傳感網(wǎng)、各個(gè)分立的照明單元組成照明網(wǎng)、各個(gè)分立的微控制器組成分布式計(jì)算系統(tǒng)，分布式計(jì)算系統(tǒng)通過傳感網(wǎng)的輸入信號(hào)判斷人體的運(yùn)動(dòng)行為后對(duì)照明網(wǎng)進(jìn)行照明無縫切換控制。
[0043]如附圖1所示，每個(gè)照明燈作為一個(gè)照明單元，首先將樓宇內(nèi)的每個(gè)照明單元設(shè)為照明節(jié)點(diǎn)，在每個(gè)照明節(jié)點(diǎn)上集成微控制器、人體熱釋電傳感器和zigbee無線收發(fā)模塊，使得照明燈受微控制器控制，并在樓宇內(nèi)組成zigbee網(wǎng)絡(luò)。Zigbee網(wǎng)絡(luò)是一種自組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)模塊故障時(shí)具有自恢復(fù)能力，不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)整體性能，微控制器與zigbee模塊通過串口通信，故每個(gè)照明節(jié)點(diǎn)中的人體熱釋電傳感器數(shù)據(jù)及燈光的控制均可以通過串口接入網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而組成傳感網(wǎng)與照明網(wǎng)。如附圖2中所示，為本發(fā)明的系統(tǒng)模型示意圖，當(dāng)人體進(jìn)入該網(wǎng)絡(luò)時(shí)，傳感網(wǎng)將檢測(cè)并定位該人體的位置，并將傳感數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)融合，通過小范圍泛洪協(xié)議發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)的微控制器，微控制器收到網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包后根據(jù)燈光控制算法決定是否開燈或關(guān)燈，從而完成照明無縫切換的功能。
[0044]本發(fā)明的傳感網(wǎng)通過移動(dòng)通信中的越區(qū)切換思想可以將各個(gè)獨(dú)立的人體熱釋電傳感器通過zigbee網(wǎng)絡(luò)組建成無縫的傳感網(wǎng)絡(luò)，再利用數(shù)據(jù)融合方法將傳感網(wǎng)中不同時(shí)段不同節(jié)點(diǎn)的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，確保對(duì)系統(tǒng)輸入準(zhǔn)確而無冗余的人體判定信號(hào)。
[0045]本系統(tǒng)中用于構(gòu)建傳感網(wǎng)的傳感器為人體熱釋電紅外傳感器。人體熱釋電傳感器是一種能檢測(cè)人發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器。該類傳感器本身是一個(gè)并不精確的傳感器。該傳感器有兩大致命缺點(diǎn)導(dǎo)致其在傳統(tǒng)認(rèn)知上不能用于人體定位:
[0046]1、傳感器檢測(cè)人體的檢測(cè)原理決定了雙元被動(dòng)式人體熱釋電傳感器無法檢測(cè)到靜止人體。
[0047]2、對(duì)于較弱的人體熱信號(hào)，傳感器容易發(fā)生漏檢或信號(hào)波動(dòng)，而市場上為了解決該問題往往采用增加采樣次數(shù)(增長采樣時(shí)間)的辦法，導(dǎo)致傳感器變得“反應(yīng)遲鈍”，檢測(cè)界限模糊。
[0048]因此針對(duì)以上的問題，本發(fā)明采用將人體熱釋電傳感器安裝在步進(jìn)電機(jī)上的方案，步進(jìn)電機(jī)與微控制器連接，由于運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，因此在傳感器無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，從傳感器的視角來看不存在所謂的靜止人體。在步進(jìn)電機(jī)的控制下，人體熱釋電傳感器可以圍繞電機(jī)軸線作圓周運(yùn)動(dòng)，這樣在需要判斷是否存在靜止人體時(shí)便可以對(duì)電機(jī)輸入一個(gè)控制信號(hào)，使得傳感器可以轉(zhuǎn)動(dòng)一小段時(shí)間。
[0049]另外，作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明設(shè)計(jì)有API接口，開發(fā)者可以利用傳感網(wǎng)和照明網(wǎng)的API對(duì)每個(gè)照明節(jié)點(diǎn)讀取傳感器數(shù)據(jù)和輸出開關(guān)燈信號(hào)，進(jìn)而在該平臺(tái)上開發(fā)應(yīng)用程序，應(yīng)用程序運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)中唯一的一臺(tái)PC機(jī)上；開發(fā)的應(yīng)用程序包括多種，如:利用系統(tǒng)時(shí)鐘和傳感網(wǎng)可以發(fā)現(xiàn)夜間樓內(nèi)可以人員并進(jìn)行實(shí)時(shí)定位與數(shù)據(jù)回傳；利用傳感網(wǎng)通過全網(wǎng)泛洪與數(shù)據(jù)回傳可以完成故障線路的快速定位；利用照明網(wǎng)可以在大廳制造出舞臺(tái)燈光的效果等。
[0050]本系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案還包括如下的方法:
[0051 ] 對(duì)照明單元進(jìn)行區(qū)域劃分，完成照明區(qū)域的劃分后，標(biāo)定每個(gè)照明區(qū)域的所有友好區(qū)域并寫進(jìn)該照明區(qū)域的相關(guān)存儲(chǔ)區(qū)，完成照明網(wǎng)的搭建；
[0052]通過越區(qū)切換方法將各個(gè)獨(dú)立的人體熱釋電傳感器通過zigbee網(wǎng)絡(luò)組建成無縫的傳感網(wǎng)；
[0053]通過數(shù)據(jù)融合方法將傳感網(wǎng)中不同時(shí)段不同節(jié)點(diǎn)的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，確保對(duì)系統(tǒng)輸入準(zhǔn)確而無冗余的人體判定信號(hào)；
[0054]通過分布式計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行照明無縫切換算法，對(duì)照明網(wǎng)進(jìn)行區(qū)域控制。
[0055]本發(fā)明的技術(shù)方案中，照明網(wǎng)完成的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的區(qū)域控制，而非傳統(tǒng)的單燈控制。系統(tǒng)裝入某一幢樓宇之前，需要對(duì)樓宇的所有照明燈進(jìn)行區(qū)域劃分，劃分的依據(jù)是樓宇的實(shí)際布局。例如大廳內(nèi)所有的燈可以組成一個(gè)照明區(qū)域，再如某一條走廊上的燈可以組成一個(gè)照明區(qū)域等。照明塊劃分的越細(xì)，對(duì)照明燈的控制就越精細(xì)，系統(tǒng)就越省電，但是工程量就會(huì)越大(原因解釋見下文)。完成照明區(qū)域的規(guī)劃后，需要站在每個(gè)照明區(qū)域(比如區(qū)域A)內(nèi)找出視線所及的所有照明區(qū)域(比如區(qū)域B，區(qū)域M都滿足條件，定義為友好區(qū)域)，并將所有友好區(qū)域?qū)戇M(jìn)該照明區(qū)域的相關(guān)存儲(chǔ)區(qū)(即A內(nèi)所有微控制器都將B和M記錄為友好區(qū)域)，這也是照明塊劃分越細(xì)則工程量越大的原因。做完上述工作后，照明網(wǎng)便搭建完成了，此時(shí)zigbee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的照明控制信號(hào)可以用泛洪方式實(shí)現(xiàn)對(duì)某一塊照明區(qū)域的控制。
[0056]本發(fā)明的傳感網(wǎng)方案徹底拋棄市場上的延時(shí)方案，采用自主研發(fā)的“越區(qū)切換+數(shù)據(jù)融合”的新方案。
[0057]首先，將人體熱釋電傳感器最原始的模擬采樣信號(hào)濾波后經(jīng)AD轉(zhuǎn)換送入MCU，設(shè)定一個(gè)最低閾值MIN_SIG，當(dāng)傳感器輸出信號(hào)大于MIN_SIG時(shí)才認(rèn)為是有效傳感信號(hào)。(注意MIN_SIG的值不能太大，要確保樓宇內(nèi)的每個(gè)角落都可以覆蓋到有效傳感信號(hào)，即要求傳感網(wǎng)必須無縫)；然后計(jì)算出每兩個(gè)傳感器中點(diǎn)處的人輻射到該兩個(gè)傳感器上的信號(hào)大小，設(shè)為中間值MIDDLE_SIG。再在MIN_SIG和MIDDLE_SIG之間取一值，即為越區(qū)切換的觸發(fā)值，設(shè)為CHANGE_SIG ;在某人從傳感器A的覆蓋范圍內(nèi)移動(dòng)到傳感器B的覆蓋范圍的過程中，僅當(dāng)傳感器A接收到的信號(hào)強(qiáng)度小于CHANGE_SIG時(shí)才認(rèn)為該人移動(dòng)到了傳感器B的覆蓋范圍內(nèi)(而不是在兩傳感器的中點(diǎn)MIDDLE_SIG處發(fā)生越區(qū)切換)，同樣，某人從傳感器B移動(dòng)到傳感器A時(shí)，也要當(dāng)傳感器B檢測(cè)到信號(hào)強(qiáng)度低于CHANGE_SIG時(shí)才認(rèn)為發(fā)生了越區(qū)切換。成功發(fā)生越區(qū)切換前(設(shè)甲試圖從A區(qū)移動(dòng)到B區(qū)，本說明書中A區(qū)、B區(qū)等指的是劃分后的照明區(qū)域A區(qū)、照明區(qū)域B區(qū))，相關(guān)微處理器會(huì)將網(wǎng)絡(luò)中的傳感器數(shù)據(jù)包貼上“無效”標(biāo)簽，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的有效數(shù)據(jù)包只有一個(gè)，即“甲位于A區(qū)”，而B區(qū)微控制器發(fā)出的“甲位于B區(qū)”的數(shù)據(jù)包失效，即數(shù)據(jù)融合原理。同樣的原理，越區(qū)切換完成之后，A和B區(qū)微控制器都會(huì)發(fā)出“甲位于B區(qū)”的數(shù)據(jù)包，此時(shí)在數(shù)據(jù)融合算法的作用下冗余的數(shù)據(jù)包失效，網(wǎng)絡(luò)中只會(huì)保留“甲位于B區(qū)” 一個(gè)有效數(shù)據(jù)包。
[0058]上述實(shí)例描述的為單人情況，本技術(shù)方案同樣適用于多人情況，分析如下:
[0059]假設(shè)A區(qū)人數(shù)不為0，B區(qū)人數(shù)也不為0，若甲從A區(qū)到B區(qū)發(fā)生越區(qū)切換后:
[0060]①A區(qū)和B區(qū)依然有人，則傳感器信號(hào)不發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)包；
[0061]②A區(qū)變?yōu)闊o人，B區(qū)依然有人，則從宏觀上看，最終結(jié)果同單人情況，不同的是此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中沒有產(chǎn)生冗余的數(shù)據(jù)包，只在A區(qū)微控制器的作用下產(chǎn)生了“甲位于B區(qū)”這個(gè)有效數(shù)據(jù)包。
[0062]假設(shè)A區(qū)人數(shù)不為0，B區(qū)人數(shù)為0，若甲從A區(qū)到B區(qū)發(fā)生越區(qū)切換后:①A區(qū)依然有人，B區(qū)變?yōu)橛腥?，則從宏觀上看，最終結(jié)果同單人情況，不同的是此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中沒有產(chǎn)生冗余的數(shù)據(jù)包，只在B區(qū)微控制器的作用下產(chǎn)生了“甲位于B區(qū)”這個(gè)有效數(shù)據(jù)包。
[0063]②A區(qū)變?yōu)闊o人，B區(qū)變?yōu)橛腥耍藭r(shí)模型完全等效于單人情況，即網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生了冗余的數(shù)據(jù)包，即在越區(qū)切換完成之前，B區(qū)變會(huì)發(fā)出“甲位于B區(qū)”的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包，但在上述越區(qū)切換算法的作用下該數(shù)據(jù)包會(huì)失效；越區(qū)切換完成之后，A和B區(qū)微控制器都會(huì)發(fā)出“甲位于B區(qū)”的數(shù)據(jù)包，此時(shí)在數(shù)據(jù)融合算法的作用下冗余的數(shù)據(jù)包失效，網(wǎng)絡(luò)中只會(huì)保留“甲位于B區(qū)”一個(gè)有效數(shù)據(jù)包。
[0064]實(shí)際情況下A區(qū)可能不止B區(qū)這一個(gè)鄰區(qū)，但在一個(gè)照明區(qū)域內(nèi)，A區(qū)的甲越區(qū)切換到B區(qū)、C區(qū)等任何鄰區(qū)帶來的宏觀效果是一樣的，即照明網(wǎng)的信號(hào)不會(huì)發(fā)生改變，因此若系統(tǒng)沒有產(chǎn)生冗余數(shù)據(jù)包或相互矛盾的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包，則某微控制器產(chǎn)生的唯一有效數(shù)據(jù)包都認(rèn)為是正確的(實(shí)際情況可能并不是這樣，但是如上所述，這并不會(huì)影響宏觀正確性，