АВТОМАТИЧЕСКАЯ НАСТРОЙКА ОСВЕЩЕНИЯ
AUTOMATIC ADJUSTMENT OF LIGHTING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к автоматической настройке освещения для сетевой системы освещения, в частности к созданию освещения, которое следует за человеком.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Концепцию освещения, которое следует за человеком, можно найти в многочисленных источниках литературы, фильмах и рекламе. Используемое в настоящее время решение для определения того, какие светильники должны последовательно включаться, заключается в том, чтобы следить за тем, находятся ли два светильника рядом друг с другом в физическом пространстве, но это не очень производительно, например, в ситуации, когда два маршрута расположены параллельно, но разделены лишь несколькими кустами, светильники включаются, как только светильник обнаруживает рядом с собой пешехода; затем светильники на параллельном маршруте также включаются, в чем нет необходимости. То же можно сказать и о светильниках, расположенных на двух разных этажах или разделенных тонкой стеной.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является обеспечение системы и способа автоматической настройки освещения.
Задача решается посредством изобретения, изложенного в независимых пунктах формулы изобретения. Кроме того, варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Основная идея изобретения заключается в том, чтобы конфигурировать освещение в сети ламп, таким образом, чтобы лампа в сети корректировала свое световое излучение в зависимости от обнаружения присутствия в ее непосредственном окружении и от обнаруженного присутствия в окружении других ламп в сети. В соответствии с вариантами осуществления изобретения лампа может дополнительно учитывать предыдущие шаблоны включения имеющихся детекторов присутствия для коррекции ее светового излучения. Более конкретно, изобретение основывается на предвидении того, что посредством анализа шаблонов обнаружения присутствия посредством различных детекторов в лампах сети ламп, возможно узнать, какие лампы находятся рядом друг с другом в контексте того, насколько вероятно прохождение человека под заданной лампой, при условии, что в настоящее время человек проходит под другой лампой. В соответствии с вариантом осуществления изобретения анализ может быть выполнен посредством создания циклической нейронной сети в сети ламп, в которой в циклической нейронной сети все количество света, излучаемого каждой лампой в сети, является как входным, так и выходным компонентом сети. Естественно, также возможны и другие способы выполнения анализа. Изобретение позволяет автоматически настраивать освещение посредством сети ламп для определенной области, в которой лампы включаются до того, как человек доберется до определенной области.
Вариант осуществления изобретения обеспечивает систему для автоматической конфигурации освещения, причем система содержит
- сеть ламп, в которой каждая лампа подсоединена к детектору присутствия и может принимать сигналы от других ламп и/или датчиков присутствия в сети, причем принятый сигнал указывает на активность, обнаруженную детектором присутствия, подсоединенным к лампе, который передает сигнал, при этом
- каждая лампа корректирует свое световое излучение в зависимости от сигнала, принятого от других ламп и результатов измерения ее детектора присутствия. В сети каждая лампа может содержать свой собственный детектор присутствия, но также один детектор присутствия может совместно использоваться несколькими лампами, например, группой из четырех граничащих ламп. Кроме того, может быть обеспечено больше детекторов присутствия, чем ламп, для того, чтобы лампа могла быть подсоединена не только к одному, но к двум или более детекторам присутствия, или детекторы присутствия, которые не подсоединены к лампе непосредственно, могут объединяться. Детектор присутствия, подсоединенный к лампе, может быть приспособлен для обнаружения присутствия и/или движения людей. Сеть между всеми лампами может быть сформирована как проводным, так и беспроводным способом. В сети сигнал может быть послан от одной лампы на физически близкие с ней лампы, но также может быть обеспечена посылка сигнала на все лампы в сети, например, посредством переключения.
Лампа может корректировать свое световое излучение посредством выполнения следующих действий:
- приема в качестве входных данных уровней активности от других ламп и измерения их детектора присутствия,
- обработки принятых входных данных, и
- коррекции светового излучения в зависимости от обработки.
Уровень активности лампы может быть представлен посредством количественного показателя в пределах предварительно определенного диапазона, и данный количественный показатель определяет активность, обнаруженную посредством подсоединенного к данной лампе детектора присутствия.
Принятый от другой лампы уровень активности может содержать историю активностей, обнаруженных посредством подсоединенного к данной лампе детектора присутствия,
- обработка принятых входных данных может содержать получение сведений из истории активностей, обнаруженной детектором присутствия, для определения движения человека, и
- световое излучение может быть скорректировано на основе определенного движения человека.
Следовательно, каждая лампа может сохранять активности, обнаруженные детектором присутствия, подсоединенным к данной лампе, и активности из других детекторов присутствия для того, чтобы мог быть выполнен анализ исторических данных об активности для получения сведений о том, как человек движется под детекторами присутствия. Например, если уровень активности первой лампы уменьшается, а уровень активности второй соседней лампы, расположенной рядом с первой лампой, увеличивается, то из анализа траекторий уровней активности, принятых от обеих ламп, под которыми человек перемещается в направлении от первой лампы ко второй, могут быть получены сведения о том, что человек скоро может войти в область детектора присутствия, подсоединенного к третьей лампе, которая расположена рядом со второй лампой в сети ламп. Процесс получения сведений также может быть ускорен, если принятые входные данные фильтруются, например, по силе радиосигнала и/или времени прохождения сигнала, передающего уровень активности от лампы. Например, входные данные могут быть отфильтрованы таким образом, чтобы для обрабатываемых сигналов принимались во внимание только сигналы с уровнем радиосигнала, превышающим предварительно определенное значение, или со временем прохождения, которое ниже предварительно определенного значения. Это предоставляет возможность обработки только входных данных, принятых от ламп, находящихся в непосредственной близости, и ускорения получения сведений, поскольку количество принятых входных данных может быть уменьшено.
Кроме того, вариант осуществления изобретения относится к способу автоматической конфигурации освещения в сети ламп, содержащему следующие действия:
- прием сигналов от других ламп в сети, причем принятый сигнал указывает на активность, обнаруженную детектором присутствия, подсоединенным к передающей сигнал лампе,
- прием измерений детектора присутствия, подсоединенного к вышеупомянутой лампе, и
- коррекция светового излучения лампы, в зависимости от сигналов, принятых от других ламп и измерений детектора присутствия, подсоединенного к упомянутой лампе.
Способ может быть реализован в качестве алгоритма управления для светового излучения сетевых ламп и, следовательно, для автоматической конфигурации освещения. Он может быть реализован в лампах или в центральном блоке управления для сети ламп, который приспособлен для централизованного управления освещением, создаваемого посредством сети ламп.
Обработка принятых входных данных может содержать обработку входных данных весовой функцией, в которой все входные данные взвешиваются, и используемые значения веса постоянно корректируются в зависимости от активности, обнаруженной одним или более детекторами присутствия. Взвешивание предоставляет возможность корректирования светового излучения лампы в соответствии с активностью под другими лампами и движением или присутствием человека под другой лампой.
Коррекция значений веса в зависимости от активности, обнаруженной одним или более детекторами присутствия, может содержать:
- увеличение веса двух или более ламп, если детекторы присутствия, подсоединенные к данным лампам, обнаруживают активность в пределах предварительно определенного отрезка времени, и/или если уровни активности данных ламп действуют в соответствии с тем же самым шаблоном, а иначе
- уменьшение веса двух или более ламп.
Следовательно, световое излучение лампы увеличивается, если, например, детекторы присутствия соседних ламп обнаруживают повышенную активность. И наоборот, если детекторы присутствия соседних ламп не показывают повышенной активности, то световое излучение лампы может быть уменьшено, поскольку очевидно, что под лампой никакого человека нет.
Обработка принятых входных данных также может содержать обработку входных данных сигмоидальной функцией, радиальной базисной функцией или функцией активации многопеременной логистической функцией. Как правило, данные функции применяются в искусственных нейронных сетях и могут также подходить и для предоставления соответствующих выходных данных для коррекции светового излучения лампы.
Функция, используемая для обработки входных данных, дополнительно может содержать время задержки посредством включения одной или дополнительной лампы, которая предварительно определяется запаздыванием по времени.
Дополнительный вариант осуществления изобретения относится к лампе, которая может быть приспособлена для применения с системой в соответствии с изобретением и описанным выше способом, причем лампа содержит:
- источник света,
- блок связи для создания сетевых соединений и связи с другими лампами,
- детектор присутствия,
- запоминающее устройство, хранящее конфигурацию лампы и программу для управления активностью лампы в зависимости от входных данных, принятых от других ламп, и измерений детектора присутствия, и
- блок обработки для выполнения сохраненной в запоминающем устройстве программы. Данная лампа может быть включена в состав системы в качестве физического объекта, и она предоставляет возможность быстрой и простой установки системы для автоматической конфигурации освещения в соответствии с изобретением. Блок связи лампы может быть приспособлен для автоматического создания сетевых соединений с соседними лампами, как проводным, так и беспроводным способом. Детектор присутствия может быть конфигурируемым для предоставления возможности гибкого использования и установки лампы.
Вариант осуществления изобретения обеспечивает компьютерную программу, запускающую процессор для выполнения способа в соответствии с изобретением и как описано выше.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, носитель записи, хранящий компьютерную программу в соответствии с изобретением, может быть обеспечен, например, диском CD-ROM, диском DVD, картой памяти, дискетой, запоминающим устройством в сети Интернет, или подобным носителем информации, подходящим для сохранения компьютерной программы для оптического или электронного доступа.
Дополнительный вариант осуществления изобретения обеспечивает компьютер, запрограммированный для выполнения способа в соответствии с изобретением, такой, как PC (персональный компьютер). В компьютере может быть реализован, например, центральный блок управления сети ламп и автоматическая конфигурация освещения.
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны и объяснены со ссылкой на описанные ниже варианты осуществления.
Более подробно, изобретение будет описано ниже со ссылкой на примеры вариантов осуществления. Однако изобретение не ограничивается этими иллюстративными примерами вариантов осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
Фиг.1 изображает вариант осуществления системы для автоматической настройки освещения в соответствии с изобретением;
Фиг.2 изображает первый вариант осуществления лампы, которая может применяться в системе, изображенной на Фиг.1; и
Фиг.3 изображает второй вариант осуществления лампы, которая может применяться в системе, изображенной на Фиг.1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
В последующем, схожие по функциональности или идентичные элементы имеют одинаковые ссылочные номера.
Фиг.1 изображает систему 10 для автоматической конфигурации освещения в сети ламп 12, каждая из которых подсоединена к детектору 14 присутствия или движения в соответствии с изобретением. Лампы 12 располагаются в прямоугольной сетке и, например, могут быть установлены на лестнице. Следует отметить, что в принципе, настоящее изобретение применимо к любой топологии сети, и она не ограничивается прямоугольной сеткой. Каждая лампа 12 может взаимодействовать с ее непосредственными соседями по сетке, а также с другими лампами в сетке, поскольку сеть сконфигурирована для переключения сообщений, то есть сообщение, посланное от первой лампы на вторую лампу в сетке, может быть направлено через несколько ламп.
Каждая лампа имеет количественный показатель в пределах предварительно определенного диапазона, например от 0 до 1 (но количественный показатель может быть разным), который определяет, насколько сильно светит лампа (0 означает выключено, а 1 означает полную яркость). Каждая лампа регулярно обновляет свою текущую активацию посредством получения нормализованной взвешенной величины активности, обнаруженной посредством своего детектора 14 присутствия (который также выводит количественный показатель в пределах заданного интервала или просто возвращает значение 0, или 1, или любые другие два случайных количественных показателя). Данное обновление может происходить как синхронно, так и асинхронно. Детектор 14 присутствия способен обнаруживать присутствие и движение людей и скомпонован таким образом, чтобы он покрывал область под лампой 12, которая также освещается посредством лампы 12.
Кроме того, каждая лампа 12 сконфигурирована для передачи ее уровня активности в сети таким образом, чтобы другие лампы могли принимать уровень активности в качестве входных данных. Уровень активности пересылается посредством сигнала и, например, также может быть реализован в виде количественного показателя в пределах предварительно определенного диапазона от 0 до 1, который указывает на активность, обнаруженную посредством детектора присутствия, подсоединенным к лампе. Уровень активности периодически может передаваться посредством каждой лампы, поскольку каждая лампа передает сигнал, содержащий уровень ее активности на все другие лампы в сети. Кроме того, каждая лампа 12 приспособлена также для сохранения истории уровней активности и для передачи этой истории с пересылкой уровня ее активности таким образом, чтобы принимающая лампа могла определить траекторию активности, обнаруженную посредством детектора присутствия лампы, передающего историю уровней активности. История уровней активности позволяет лампе получать из нее сведения и способна лучше корректировать ее световое излучение в соответствии с движением человека.
В сети каждая лампа 12 принимает в качестве входных данных уровни активности всех других ламп сетки и измерения детектора 14 присутствия, подсоединенного к лампе 12. Каждая лампа 12 может фильтровать принятые входные данные, например, посредством оценки силы радиосигнала и/или времени прохождения сигнала, переданного от другой лампы. В частности, входные данные от ламп, расположенных далеко от принимающей лампы, могут игнорироваться, поскольку активность, обнаруженная посредством таких ламп, может иметь минимальное влияние или вообще не иметь влияния на локальную конфигурацию освещения принимающей лампы. Фильтрация имеет преимущество в том, что объем информации, который будет обработан посредством лампы, может быть сокращен, и, следовательно, процесс получения сведений из принятых входных данных может быть ускорен. Каждая лампа 12 обрабатывает фильтрованные определенным образом входные данные и в зависимости от обработки корректирует свое световое излучение в виде выходных данных. Обработка входных данных может быть выполнена посредством применения функции к входным данным и формирования соответствующих выходных данных для коррекции излучаемого света. Применяемая функция может являться функцией обучения, которая обеспечивает получение сведений из принятых историй уровней активности, обнаруженных посредством детектора присутствия других ламп в сети. В конкретных вариантах осуществления изобретения применяемая функция может являться функцией, обычно используемой в цепных нейронных сетях, таких как нормализованное взвешенное суммирование, сигмоидальная функция, радиальная базисная функция или функция активации многопеременной логистической функции.
Фиг.2 изображает блок-схему варианта осуществления лампы в соответствии с изобретением. Лампа 12 реализуется в виде физического объекта и содержит детектор 14 присутствия, например PIR (пассивный инфракрасный датчик), CCD (прибор с зарядовой связью), звуковой эхолокатор, управляемый источник света 16, микросхему 18 связи, запоминающее устройство 20 и микроконтроллер 22. Микроконтроллер 22 является центральным блоком управления лампы 12 и выполняет программу, сохраненную в запоминающем устройстве 20, которая реализует способ настройки освещения или светового излучения управляемого источника 16 света. Управляемый источник света 16 принимает от микроконтроллера 22 сигнал, корректирующий его световое излучение. Микроконтроллер 22 принимает в качестве входных данных измерения от детектора 14 присутствия и данные из микросхемы 18 связи, которая соединена с другими лампами 12 в сети ламп, как изображено на Фиг.1. Данные из микросхемы связи являются уровнями активности, передаваемыми посредством всех ламп 12 сети. Программа настраивает микроконтроллер 22 для обработки принятых входных данных и для формирования соответствующего сигнала для коррекции светового излучения источника света 16. Программа может реализовывать одну из вышеупомянутых выше функций, например типичные функции, используемые в искусственной нейронной сети, в частности цепной нейронной сети.
Фиг.3 изображает блок-схему дополнительного варианта осуществления лампы в соответствии с аппаратной реализацией функции, используемой для обработки входных данных. Аппаратные функции можно реализовать, например, посредством микросхемы ASIC (специализированной интегральной микросхемы) или FPGA (программируемой вентильной матрицы). В изображенном варианте осуществления запоминающее устройство 20 и микроконтроллер 22 из варианта осуществления, изображенного на Фиг.2, заменены аппаратной реализацией, содержащей блок 24 обработки весов, X весовых функций W1, W2, … WX, для взвешивания X входным данным, то есть измерения детектора 14 присутствия и X-1 уровням активности X-1 ламп сети, с соответствующими весами, и блок 26 суммирования и нормализации для суммирования взвешенных входных данных и нормализации результата суммирования. Блок 24 обработки веса обрабатывает корректирующие сигналы из принятых входных данных для функций W1…WX взвешивания. Кроме того, блок 24 обработки веса выводит уровни активности ламп X-1, которые были приняты из микросхемы 18 связи через сеть ламп на соответствующие функции взвешивания, то есть уровень активности лампы 1 на функцию W2 взвешивания, уровень активности лампы 2 на функцию W2 взвешивания и так далее. Блок 24 обработки веса периодически обновляет текущее включение в зависимости от результатов измерений детектора присутствия 14. Блок 24 обработки веса также регулярно обновляет вес для уровней активности других ламп в сети. Это выполняется посредством блока 24 обработки веса с использованием следующих измерений.
Если детекторы присутствия двух ламп замечают активность в одно и то же время или сразу после друг друга, то вес этих двух ламп, используемых для взвешивания уровня активности друг друга, увеличивается. Если существует разница во времени, то тогда, разумеется, может быть использовано другое правило обновления, в зависимости от того, какая лампа замечает активность первой.
Уровни активности двух ламп сравниваются: если их уровни активности соответствуют одному и тому же шаблону, например, если один из них высокий(низкий), тогда как другой также высокий(низкий), или если обе их производные активации имеют положительное(отрицательное) значение, то их вес должен быть увеличен.
Данные правила следует понимать так, что если они не применяются в любой момент времени, то вес ламп, используемых для взвешивания, должен быть уменьшен. Обработка веса описанным выше способом дает в результате систему освещения, для которой лампы могут быть размещены случайным образом, и они будут самостоятельно автоматически настраивать свою конфигурацию для зажигания света перед проходящим человеком и медленно уменьшать его яркость позади человека.
Главная проблема, решаемая посредством данной процедуры, состоит в том, что если кто-либо желает установить систему освещения для заданной области и желает, чтобы свет включался до того, как человек доберется до заданной области, то этому человеку следует определить, какой свет должен включаться, если в заданном датчике имеется активация, и должен ясно обосновать, в каком направлении идет пользователь. Однако конфигурация всего вышеперечисленного автоматически настраивается посредством изобретения. Первое предвидение, способствующее изобретению, заключается в том, что посредством анализа шаблонов обнаружения присутствия посредством различных детекторов присутствия в сети ламп может быть обнаружено, какие лампы находятся рядом друг с другом, в контексте того, насколько вероятно то, что человек скоро пройдет под заданной лампой, при условии, что она/он в настоящее время проходит под другой лампой. Второе предвидение заключается в том, что анализ может быть выполнен посредством создания цепной нейронной сети, в которой весь объем света, излучаемый посредством каждой лампы, является как выходным, так и выходным компонентом сети. Третье незначительное понимание состоит в том, что если детекторы присутствия и лампа формируют физический объект, то подсоединение между детектором присутствия и лампой происходит автоматически.
Изобретение может быть использовано во всех видах систем освещения, в которых система освещения должна "предугадывать", куда человек пойдет, и включать свет заблаговременно так, чтобы человек уже мог видеть, куда она/он идет. Однако изобретение также может быть использовано и в другой ситуации, такой, как декоративные или художественные системы, в которых система, так или иначе следует за пользователем, например, посредством, декоративного света, видео- или компьютерных изображений, проецируемых на стену или потолок, или другие способы вывода, такие как звук и вода.
По меньшей мере некоторые из функциональных возможностей изобретения могут быть выполнены посредством аппаратных или программных средств. В случае варианта реализации в программных средствах, одного или более, стандартные микропроцессоры или микроконтроллеры могут быть использованы для обработки одного или более алгоритмов, реализующих изобретение.
Следует отметить, что слово "содержит" не исключает и другие элементы или этапы и что использование в тексте единственного числа не исключает множественного. Кроме того, любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться в качестве ограничения объема изобретения.