基于人体特征检测的智能照明系统

摘要

智能照明控制技术顺应了计算机技术、通信技术、控制技术的发展潮流，具有节约能源，提高照明质量，延长光源寿命等优点，将会很快取代传统的照明控制。本文介绍了智能照明系统的发展过程并阐述了应用智能照明的意义，分析了现有的几种代表性的智能照明系统(如EIB技术、邦奇电子照明控制系统、FULL-2wAY照明控制系统)和已建成的工程案例。针对现有系统智能化程度低、兼容性差和自动化程度低的缺点，提出了以检测人体位置为中心设计真正智能和真正自动的智能照明系统。 这一系统除了具备现有智能照明系统的所有功能以外还能够通过检测人体位置实现“伴随式”照明；能够根据环境、人数等因素的变化自动切换照明模式；通过控制器和总线适配器分离的设计适应不同地总线协议，从而实现了控制器的通用化。 本文重点研究了人体位置的检测算法，对人在大厦中位置的各种可能情况进行了研究，并提出了有效的算法，通过程序进行实现，解决了基于人体检测智能照明系统的核心问题。 同时还初步设计了智能照明系统的网络和硬件系统。系统采用两级网络结构，主网采用TCP/IP协议，子网采用CSMA/CD协议；控制器采用了基于ATC89C52单片机的设计；调光控制电路采用基于调光镇流控制芯片KA7543的设计；对人体位置的检测采用了包括热释电红外线传感技术、射频技术、压力传感技术、图像处理技术等多种方法；同时还具备光照强度检测功能、窗帘升降和百叶开合控制功能。为今后的进一步研究做了预研。

目录

文摘

英文文摘

声明

一、智能照明系统的历史与现状

1.1智能照明的发展史

1.1.1智能大厦和智能照明的定义

1.1.2智能大厦的出现与发展

1.1.3照明控制方式的发展

1.2应用智能照明的作用和意义

1.2.1实现照明控制智能化

1.2.2可观的节能效果

1.2.3改善工作环境，提高工作效率

1.2.4减少维护费用延长灯具寿命

1.2.5安装便捷，节省线缆

二、智能照明系统的现状

2.1智能照明的现状

2.1.1国内现有智能照明生产商

2.1.2智能照明系统的结构与实例

2.2工程案例

2.2.1陕西师范大学新校区图书馆工程应用实例

2.2.2常州国际金融大厦工程应用实例

2.3存在的缺点和可改进的地方

2.3.1存在的缺点

2.3.2改进措施

2.3.3应用展望

三、基于人体特征检测的智能照明系统设计方案

3.1系统结构

3.2主干网结构

3.2.1 TCP/IP协议的四层结构

3.2.2 TCP/IP中的协议

3.3子网结构

3.3.1以控制器为中心的部线型系统结构

3.3.2子网协议

四、硬件设计

4.1智能控制器设计

4.1.1电源模块

4.1.2主控芯片

4.1.3看门狗

4.1.4存储器及地址分配

4.2总线接口电路

4.3调光电路

4.3.1调光原理及方法

4.3.2芯片介绍

4.3.3应用电路及原理

五、智能算法

5.1程序总流程

5.2人体特征检测方法和数学模型的建立

5.2.1人体特征的检测方法

5.2.2数学模型的建立

5.3数据处理方法

5.3.1线性空间灯具的亮度的算法

5.3.2二维空间灯具亮度的算法

5.3.3不规则空间灯具亮度的算法

5.3.4照度及光强度控制算法

5.3.5场景模式自动切换算法

5.4软件抗干扰措施

5.4.1防脉冲干扰平均值滤波法

5.4.2一阶惯性滤波法

结论

展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文