ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛОВ
LIGHTING DEVICE FOR FLOORS

Изобретение относится к осветительному устройству, содержащему светоизлучающий блок и соответствующий блок управления, который позволяет обнаруживать ближние объекты. Кроме того, оно относится к системе управления движением, содержащей такое осветительное устройство, и к способу управления объектом, несущим устройство беспроводной связи, например радиометкой и/или устройством на основе ближней радиосвязи (NFC).
Половая плитка, которая содержит светоизлучающий блок и датчик давления, описана в US 6603082B1. Когда датчик давления обнаруживает, что человек наступил на плитку, он может начать процедуру взаимодействия, содержащую активацию светоизлучающего блока, а также связь с соседними плитками. Таким образом, можно, например, избирательно направлять пешеходов для равномерного распределения их потока через несколько равноценных проходов.
В US 200325609A1 раскрыта система, имеющая совокупность приемоответчиков, к которым можно индивидуально обращаться с помощью компьютера по линии радиосвязи, чтобы они излучали ультразвуковые (УЗ) импульсы. Посредством набора пространственно распределенных приемоответчиков можно регистрировать УЗ импульсы приемоответчика для обеспечения определения местоположения приемоответчика. Затем управляющими действиями, например, включением/выключением освещения можно управлять из произвольно расположенных областей в помещении, что позволяет реализовать виртуальные переключатели освещения.
В EP 1400878A1 раскрыта система управления электропитанием для здания, причем система содержит датчики, камеры и/или устройства чтения идентификационных карт для определения присутствия людей в здании и средство управления ресурсами, например осветительными приборами, имеющими разные состояния активности.
Исходя из этого, задачей настоящего изобретения является обеспечение осветительного устройства с дополнительными функциональными возможностями.
Эта задача достигается за счет осветительной плитки по п.1 и системы управления движением по п.9. Предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах.
Осветительное устройство согласно настоящему изобретению представляет собой осветительную плитку, которая содержит светоизлучающий блок для управляемого излучения света, которое может, например, кодировать некоторую информацию и/или просто освещать область. Осветительный блок может содержать один или несколько отдельных светоизлучателей, например, в виде светодиода (СИД), СИД с фосфорным преобразователем, органического СИД (ОСИД), лазера, лазера с фосфорным преобразователем, цветной люминесцентной лампы, галогенной лампы, снабженной (цветным) светофильтром, разрядной лампы высокой интенсивности (HID), снабженной (цветным) светофильтром, и/или лампы сверхвысокого давления (UHP), снабженной (цветным) светофильтром. Кроме того, осветительная плитка содержит соответствующий блок управления, который управляет параметрами (включением, выключением, яркостью, цветом, пространственным шаблоном активации и т.д.) осветительного блока. Блок управления содержит следующие компоненты:
a) Модуль датчиков для обнаружения присутствия первого ближнего объекта, включая человека. Расстояние, на котором объект обнаруживается как "ближний", может зависеть от конкретного применения и обычно находится в пределах диаметра осветительной плитки; в типичных вариантах осуществления объект должен дотронуться до модуля датчиков, чтобы быть обнаруженным.
b) Приемный модуль для приема беспроводных сигналов от устройства беспроводной связи, реализующего второй ближний объект. Обычно второй объект является неким особым устройством, например радиометкой и/или устройством на основе NFC, которое переносится первым объектом. Расстояние, на котором второй объект считается "ближним", обычно соответствует расстоянию, на котором первый объект является "ближним"; оно, конечно, может быть ограничено дальностью беспроводной связи между вторым объектом и приемным модулем.
В отличие от известных тактильных осветительных устройств, которые реагируют на присутствие ближнего (первого) объекта, предложенная осветительная плитка дополнительно позволяет принимать данные от ближнего второго объекта. Эти данные можно, например, использовать для проверки результата обнаружения с помощью датчика, или для идентификации (второго и/или первого) объекта. Идентификация объекта позволяет блоку управления инициировать объектно-специфические процедуры, например, помечать разрешенные и запрещенные области соответствующими световыми сигналами или направлять пассажира в нужное место.
Приемный модуль осветительной плитки может быть постоянно активным или "бодрствовать" для приема беспроводных сигналов от возможного (второго) ближнего объекта, или может активироваться периодически с некоторой частотой (например, от 0,1 до 10 Гц). В предпочтительном варианте осуществления блок управления способен активировать приемный модуль, если модуль датчиков обнаруживает присутствие первого ближнего объекта. Это, в частности, полезно, если первый ближний объект связан со вторым ближним объектом (и должен идентифицироваться с его помощью). Такая избирательная активация может быть лишь одним вариантом активации приемного модуля, или ее можно применять в дополнение к другим схемам активации.
В предпочтительном варианте осуществления осветительной плитки приемный модуль способен определять интенсивность беспроводных сигналов, принятых от второго ближнего объекта. Если используется совокупность осветительных плиток, сравнение интенсивностей сигналов, принятых их приемными модулями, позволяет определить положение второго объекта относительно осветительных плиток. Если критические рабочие параметры, например интенсивность передатчика во втором объекте известны, можно даже оценить абсолютное расстояние между вторым ближним объектом и приемным модулем.
До сих пор предполагалось, что приемный модуль может лишь принимать беспроводные сигналы. Однако в предпочтительном варианте осуществления приемный модуль также содержит передатчик для передачи беспроводных сигналов, например, на второй ближний объект. Это позволяет осуществлять двустороннюю связь со вторым объектом, который можно, в необязательном порядке, использовать для инициации связи приемным блоком. Таким образом, можно, например, активно запрашивать идентификацию радиометки и/или устройства на основе NFC, если присутствие (первого) ближнего объекта обнаружено модулем датчиков.
Как уже было упомянуто, второй объект может, в частности, содержать приемоответчик радиочастотной идентификации ("радиометку") и/или устройство, способное осуществлять связь согласно стандарту ближней радиосвязи (Near Field Communication) (NFC), например, с помощью современного мобильного телефона, т.е. приемный модуль может быть способен осуществлять связь с таким устройством. Технология RFID приобретает все большую важность во многих применениях, и соответствующие устройства (приемоответчики, считывающие устройства) становятся все более доступными за меньшую цену. Поэтому в будущем многие объекты будут снабжаться радиометками, что позволит использовать эту технологию с небольшими дополнительными затратами или без них. Технология NFC описана, например, в ISO 18092, ECMA 340 и ETSI TS 102 и обычно работает на частоте около 13,56 МГц с ограниченной дальностью около 20 см. Она уже используется в общественном транспорте и портативных устройствах, например мобильных телефонах, КПК и т.д. NFC можно использовать в качестве самостоятельной проверки идентификации/разрешения или совместно с технологией RFID.
Модуль датчиков блока управления может базироваться на любой подходящей технологии, которая позволяет обнаруживать первый ближний объект. В частности, модуль датчиков может содержать датчик давления для обнаружения веса объекта, касающегося его, емкостной датчик для обнаружения изменений электрической емкости, вызванных присутствием объекта, индуктивный датчик для обнаружения изменений электрической индуктивности, вызванных присутствием объекта, или оптический датчик, который обнаруживает оптические изменения, вызванные объектом (например, свойств пропускания или отражения света).
Осветительная плитка может, в необязательном порядке, содержать блок памяти для хранения информации, относящейся к истории взаимодействий с ближними объектами, т.е. истории обнаружений датчиком ближних первых объектов и истории сеансов беспроводной связи с ближними вторыми объектами. Информация может, например, представлять время, прошедшее после последнего обнаружения объекта, или (скользящее) среднее количество обнаружений объектов. Затем светоизлучающим блоком можно управлять согласно сохраненной информации, например, предполагая, что яркость или цвет изменяется пропорционально времени, прошедшему после последнего взаимодействия с объектом.
Согласно другому варианту осуществления изобретения блок управления может предполагать режим программирования, в котором его "нормальный" режим эксплуатации можно изменять в зависимости от взаимодействия (т.е. обнаружения или беспроводной передачи данных) с ближним (первым или вторым) объектом. Активный режим эксплуатации блока управления может, в необязательном порядке, определяться внутренней переменной состояния, которая хранится в блоке памяти. Одним применением этого варианта осуществления является, например, программирование трасс в матрице осветительных плиток на полу, просто шагая по ним в режиме программирования. Режим программирования можно инициировать, например, внешней командой, путем идентификации конкретного второго объекта приемным модулем, путем обнаружения конкретного шаблона модулем датчиков (например, ряда быстро следующих контактов с первым объектом) и т.п.
Светоизлучающий блок может предпочтительно иметь такую конструкцию, чтобы он мог активироваться блоком управления в состояниях освещения, имеющих разные интенсивности света и/или разные цвета света. Такие разные состояния освещения можно, например, использовать для адаптации интенсивности света к необходимому уровню освещенности или для кодирования информации для пользователя. Светоизлучающий блок может, в частности, содержать, по меньшей мере, два светоизлучателя (например, СИД разных цветов), которые можно избирательно активировать по отдельности или одновременно.
Блок управления может, в необязательном порядке, содержать, по меньшей мере, один интерфейс связи с внешними компонентами. Эту связь можно, например, использовать для перевода осветительной плитки в ранее упомянутый режим программирования, для передачи информации от блока управления на некоторый центральный блок обработки данных для дальнейшего оценивания, или для управления осветительным блоком извне. Интерфейс связи предпочтительно является двусторонним, что обеспечивает возможность связи с аналогичными осветительными плитками и/или с внешним компонентом, который совместно используется несколькими аналогичными осветительными плитками. В этом случае можно построить матрицу идентичных или аналогичных осветительных плиток, которая сможет скоординировано реагировать на присутствие объектов.
Осветительная плитка предпочтительно имеет форму плитки, которую можно устанавливать совместно с соответствующими плитками для заполнения определенной области практически без зазоров. В простом случае плитка имеет прямоугольную или шестиугольную форму. Однако возможны и более сложные формы, включая случай, когда для заполнения области без зазоров необходим набор нескольких разных форм.
Изобретение также относится к системе управления движением, которая содержит, по меньшей мере, одну осветительную плитку вышеописанного вида (т.е. осветительную плитку со светоизлучающим блоком и соответствующим блоком управления, который содержит модуль датчиков и приемный модуль) и, по меньшей мере, одно устройство беспроводной связи, в частности радиометку и/или устройство на основе NFC, совместимое с приемным модулем осветительной плитки. За дополнительной информацией о деталях, преимуществах и усовершенствованиях этой системы управления движением следует обратиться к вышеприведенному описанию осветительной плитки.
Кроме того, изобретение относится к способу управления объектом, несущим устройство беспроводной связи, в частности радиометку и/или устройство на основе NFC, в области, содержащему этапы, на которых
a) обнаруживают присутствие объекта в, по меньшей мере, одном месте обнаружения в области;
b) идентифицируют объект с помощью его устройства беспроводной связи;
c) изменяют состояние, по меньшей мере, одного осветительного блока (например, включая или выключая его или изменяя его яркость или цвет) в зависимости от идентификации объекта и от места обнаружения, где он был обнаружен.
Система управления движением и вышеупомянутый способ реализуют конкретное применение осветительной плитки вышеописанного вида, причем положение объектов в области определяется с помощью датчиков, и объекты идентифицируются с помощью радиометки. Затем осветительные блоки активируются в зависимости от определенных положения и идентификации объекта, например в направлении, в котором определенный пассажир должен идти, чтобы достичь определенного индивидуального места назначения. Кроме того, осветительные блоки могут, например, подавать сигнал тревоги, если в критической зоне обнаружено неуполномоченное лицо.
Эти и другие аспекты изобретения явствуют из и пояснены со ссылкой на описанные ниже варианты осуществления. Эти варианты осуществления описаны в порядке примера с помощью прилагаемых чертежей, на которых:
фиг.1 - схематический вид в перспективе области пола с осветительными плитками, отвечающими настоящему изобретению;
фиг.2 - схема осветительной плитки, отвечающей настоящему изобретению;
фиг.3 - схема совокупности осветительных устройств, подключенных к внешним считывающему устройству и контроллеру;
фиг.4 - иллюстрация принципа определения положения объекта путем оценивания интенсивностей беспроводных сигналов;
фиг.5 - пример осветительных устройств с емкостными модулями датчиков;
фиг.6 - иллюстрация указания пути следования пассажиру с помощью осветительных устройств.
Одинаковые числовые обозначения или числовые обозначения, отличающиеся сотнями, обозначают на фигурах одинаковые или сходные компоненты.
Осветительное устройство, отвечающее настоящему изобретению, описано ниже применительно к конкретной реализации в качестве осветительной плитки, которую можно использовать для покрытия пола, стены, потолка и пр. На фиг.1 показана в связи с этим область пола 1, покрытая одинаковыми прямоугольными (или другой формы) осветительными плитками 100, отвечающими настоящему изобретению. Согласно нижеприведенному подробному описанию плитки 100 активируются (т.е. их излучение света включатся) под действием веса, например, когда пешеход 3 наступает на них.
Плитки 100 предпочтительно способны находиться в разных состояниях освещения, отличающихся, например, интенсивностью или цветом света. Эту способность можно, например, использовать для изменения состояния освещения в зависимости от времени, прошедшего после того, как человек в последний раз наступил на плитку. Согласно фиг.1 следы человека 3, идущего по полу 1, могут, таким образом, например, постепенно исчезать. Однако заметим, что действие, инициируемое обнаружением веса на плитке 100, не ограничивается включением соответствующего осветительного блока, но может, дополнительно или альтернативно, содержать выключение активного осветительного блока или изменение его цвета или интенсивности. Дополнительные примеры процедур, которые могут инициироваться обнаруженным весом, можно найти, например, в US 6603082B1.
На фиг.1 дополнительно указано, что пешеход 3 несет чемодан с радиометкой 2, причем метка идентифицируется посредством беспроводной связи с соответствующей плиткой 100. Таким образом, "первый объект" (пешеход 3) обнаруживается посредством своего веса, а "второй объект" (радиометка 2) идентифицируется посредством беспроводной передачи данных. Это позволяет системе различать между собой разные объекты и демонстрировать индивидуальные реакции на каждый из них.
В одном конкретном применении описанной системы пассажира 3 в общественном месте, например на вокзале, в аэропорту, в магазине, в гостинице, в учреждении и т.п., можно индивидуально направлять к его пункту назначения (например, на определенную платформу, к определенному выходу, продукту, в определенный кабинет и т.д.). Такое руководство может, например, обеспечиваться путем выделения тех плиток 100', на которые пассажир 3 должен наступить при следующем шаге, причем для указания путей разных людей и/или путей к разным пунктам назначения можно использовать разные цвета.
В другом применении описанной системы пол 1 из осветительных плиток 100 можно использовать для обнаружения присутствия неуполномоченных лиц (т.е. лиц, не имеющих надлежащей радиометки) и для инициирования соответствующего сигнала тревоги, например, путем мигания плиток вокруг этого человека.
На фиг.2 показан возможный вариант схемы осветительной плитки 100, отвечающей настоящему изобретению. Плитка 100 содержит светоизлучающий блок 10, содержащий два светодиода 11, 12 разных цветов, в частности ОСИД. Светодиоды 11, 12 избирательно включаются или выключаются исполнительной схемой 21 блока управления 20, который задает замкнутое состояние двух переключателей 27 и 28.
Блок управления 20 также содержит блок датчиков 24, подключенный к исполнительной схеме 21, который может обнаруживать присутствие ближнего объекта 3. С этой целью можно использовать различные принципы обнаружения, например:
- оценивание сигнала давления. Это оценивание может обеспечиваться дополнительными чувствительными средствами или, если осветительный блок 10 содержит ОСИД 11, 12, путем изменения их внутренней емкости;
- оценивание емкости синфазного режима (относительно окружающей среды);
- оценивание индуктивного эффекта близости;
- восприятие изменения света, отраженного на плитку 100.
Исполнительная схема 21 также подключена к приемному модулю 22. С помощью своей антенны 23 приемный модуль 22 может устанавливать беспроводную (одно- или двустороннюю) связь с внешней радиометкой 2. В зависимости от результата процедуры идентификации (включая случай, когда идентификация невозможна) режим эксплуатации блока управления 20 может изменяться.
Блок управления 20 также содержит блок памяти 25, например ОЗУ, ПЗУ, ЭППЗУ и т.п. Блок памяти 25 можно использовать для сохранения внутренней переменной состояния, информации о верных ID и/или информации, связанной с историей обнаружения для плитки 100.
Наконец, блок управления 20 содержит интерфейс связи 26, через который он может обмениваться информацией с соседними плитками и/или центральным компьютером. Таким образом, соседние плитки могут, например, узнавать, обнаружен ли объект блоком датчиков 24 и/или идентифицирован приемником 22, и реакции плиток можно координировать (как в случае выделенной плитки 100' на фиг.1).
Благодаря описанной конструкции осветительной плитки, в случае обнаружения и/или идентификации объекта можно инициировать различные процедуры, например:
- осветительный блок 10 и/или осветительные блоки окружающих плиток включаются, выключаются или меняют яркость;
- осветительный блок 10 и/или осветительные блоки окружающих плиток меняют цвет;
- состояние освещения регулируется вышеупомянутым способом, если блок датчиков 24 обнаруживает объект 3;
- состояние освещения сохраняется после того, как блок датчиков 24 обнаруживает объект 3, и возвращается к заранее заданной функции спустя заранее определенный период (след);
- состояние освещения представляет скользящее среднее событий обнаружения объекта;
- можно перейти в режим программирования или "режим записи", в котором программируемые следы можно "записывать", шагая по плиткам;
- состояние плитки может указывать "запрещенные области";
- в сочетании с RFID и/или устройством на основе NFC состояние плитки может указывать, например, неуполномоченных лиц или незарегистрированный багаж или неоплаченные товары в магазине.
Заметим, что вышеприведенный список возможных процедур далеко не полон. Предложенные осветительные плитки 100 можно, например, применять в магазинах, гостиницах, аэропортах, вокзалах, парках отдыха, общественных зданиях, офисных зданиях и т.д. в декоративных целях, для направления покупателей, для обеспечения безопасности, для маркетинга, комфорта или увеселения. Кроме того, они могут обеспечивать статистические данные о 'предпочтениях покупателей' в магазине.
На фиг.3 схематически показан конкретный вариант осуществления системы освещения пола. Она состоит из центрального средства управления 230 (например, микрокомпьютера) и одной или нескольких базовых станций RFID 222, совокупности аналогичных осветительных плиток 200 и мобильных этикеток (не показаны), переносимых людьми или мобильными объектами.
Плитки 200 содержат управляемые светильники 210, антенны 223, датчики давления 224, переключатели и локальные контроллеры. Датчик 224 может обнаруживать присутствие человека/объекта на плитке или непосредственно над ней. Это событие активирует (не показанную в плитке, очерченную жирной линией) антенну 223 для излучения радиосигнала для обнаружения какой-либо этикетки в пределах ее дальнодействия. Дальнодействие стандартных систем 13 МГц составляет, например, около 1 м.
РЧ устройство считывания, связанное с антенной 223, может быть установлено в каждой плитке 200. В показанном варианте осуществления базовая станция 222 РЧ устройства считывания, альтернативно, совместно используется группой плиток в целях экономии. В этом случае в каждой плитке установлены только антенны 223, которые осуществляют связь с РЧ устройством считывания 222 через преобразователи импеданса IT и линии 226. Если считывающее устройство 222 не подключено к каждой плитке 200 в отдельности, должно присутствовать средство наподобие мультиплексора для установления уникальной (и идентифицируемой) связи между считывающим устройством 222 и каждой плиткой.
Данные, полученные в результате действия RFID, также поступают на главный контроллер 230, который, в свою очередь, обрабатывает состояние освещения плитки, на которую наступили. Результат этой обработки передается либо по дополнительному сигнальному тракту 226', либо по РЧ тракту 226. Он активирует локальную исполнительную ИС, которая включает лампы 210 в плитке 200 покрытия для сохранения/изменения яркости/цвета этой плитки.
Вместо технологии RFID можно использовать системы идентификации на емкостной основе, например PAN ("персональную сеть (тела/человека)"), в которой тело или кожа используется в качестве среды передачи (см. применение Skinplex Ident Technology, Wessling, Germany). Ее преимущество состоит, прежде всего, в случае людей в возможности эффективно управлять радиусом действия в отношении расстояния от плитки до человека, поскольку само тело составляет часть среды приемоответчика. Во-вторых, такая система хорошо сочетается с определенным типом датчика, а именно с емкостным датчиком (что описано ниже со ссылкой на фиг.5). Однако по сравнению с RFID, PAN всегда требует наличия активных устройств.
На фиг.4 представлен ограниченный алгоритм, который обеспечивает улучшенное отображение события шага и носителя этикетки на полу из осветительных плиток 300 (например, плиток согласно фиг.2 или 3). Даже если зона покрытия антенн половых плиток приблизительно постоянна, принятый сигнал в значительной степени зависит от человека, который несет этикетку, и от того, где или как переносится этикетка. На фигуре показан случай, когда на полу находятся два человека A и B. Обозначения в левом верхнем углу каждой плитки 300 указывают интенсивность сигнала, который был бы принят РЧ средством считывания, если бы соответствующие антенны были активированы.
Антенна в плитке, на которой стоит человек A, принимает, например, РЧ данные от человека A с (высокой) интенсивностью A2. Однако она также принимает радиосигналы от человека B с (близкой) интенсивностью B2. Чтобы преодолеть эту неопределенность, можно предпринять две меры: во-первых, после события шага активируются не только антенна в плитке, на которую наступили, но и окружающие антенны, что дает своего рода область распределения вероятности, которую можно оценивать на центральном контроллере (не показан). Во-вторых, контроллер может коррелировать эти области с событиями шага для выявления верного сопоставления между измеренными радиосигналами и объектом A или B. Этот подход позволяет даже обнаруживать, например, что человек не несет этикетку.
Что касается структуры связи, можно также организовать связь между плитками, например, для непосредственной активации антенн окружающих плиток после события шага.
На фиг.5 показана конкретная конфигурация датчиков в плитках 400 для обнаружения события шага или, в целом, присутствия человека или объекта на плитке или над ней. На поверхности плитки 400 или под ней находится несколько электродов 424, которые образуют один или несколько конденсаторов. Эти конденсаторы иллюстративно указаны символом в верхней центральной плитке для установки, в которой в каждом углу находится по одному электроду, и на диагонально расположенные электроды подается один и тот же потенциал. Емкость зависит от диэлектрической проницаемости или проводимости материала над электродами. Любое изменение емкости можно оценивать, например, с помощью резонансной цепи. На фигуре показана конфигурация, в частности, предназначенная для развязки восприятия соседних плиток.
На фиг.6 показано конкретное применение для указания направления движения. Здесь, осветительными плитками покрыт не весь пол, а только определенная, малая область, состоящая из нескольких плиток 500. Если человек стоит на центральной плитке, система может указать направление движения, освещая, например, соответствующую плитку из восьми соседних. Система также может обнаружить этикетку, переносимую человеком, например, встроенную в билет или гостиничный ключ, и направление может указывать, например, соответствующую(ий) стойку регистрации или гостиничный номер.
Помимо освещения всей плитки, можно освещать только стороны, край, или какой-либо другой шаблон на плитках или швы между плитками.
Наконец, следует указать, что в данной заявке термин "содержащий" не исключает наличия других элементов или этапов, что употребление названия элемента в единственном числе не исключает наличия совокупности таких элементов, и что один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких средств. Изобретение заключается в каждом признаке новизны и каждой комбинации признаков новизны. Кроме того, условные обозначения, приведенные в формуле изобретения, не следует рассматривать в порядке ограничения его объема.