[发明专利]确定照度传感器的布置的方法、装置和照明控制系统

说明书

技术领域

本发明总体地涉及照明控制，更具体地涉及确定照度传感器的布置的方法、装置和照明控制系统。

背景技术

典型的照明控制系统包括多个可控照明设备或者说光源、多个照度传感器、中央控制器以及通信网络。在该照明控制系统中，当照明设备以某一调光等级发光时，照度传感器测量照明区域中兴趣点上的照度值，并经由通信网络将该测量的照度值传送到中央控制器，中央控制器基于该感测的照度值与目标照度值的差异，对照明设备的亮度进行调节，从而使得所有兴趣点上的照度接近或达到期望值。

目前，越来越多的智能灯光控制系统用各种照度传感器提供个性化的照明环境。对于亮度明暗可调节的人造光源，往往需要引入照度传感器进行自动反馈控制。一般的照度传感器只能检测局部的照度信息，即进行点照度测量。所以为了监测某个空间范围(比如工作面上)的照度分布，往往需要布置多个照度传感器。考虑到传感器成本以及空间条件限制(比如障碍物)等因素，一个重要的研究课题是如何选择照度传感器的摆放位置以最大限度地发挥每个传感器的效用。

针对这一研究课题，现有的技术通常是通过定义某种性能指标函数，将传感器位置摆放问题转化为一个优化问题进行解决。根据性能指标函数的不同，现有技术大致可以分为如下三类：

(1)相邻结点之间的距离最大化

该技术目的是用有限个数的传感器覆盖更大面积区域，常用于入侵检测、河流污染检测以及地震监测等领域。有关介绍可参见美国专利公开US8019576 B2和US7091902 B2。

(2)各个传感器测量结果差异最大化

该技术目的是去除冗余传感器，其前提假设是具有相似测量结果的两个传感器只需要保留其中之一。然而本发明的发明人发现，在灯光控制系统中，这一前提假设并不总是成立的，因为照度传感器的测量结果是受多个同时开启的人造光源影响的，单一时刻的两个传感器的测量结果相似性并不足以说明相应的两个传感器是相互关联的，因此在此情况下依此技术去除任何一个传感器都是不合适的。

(3)综合以上两个性能指标

该技术的目的是在最大化传感器的覆盖率的前提下，剔除测量结果相似的传感器。一般综合两个性能指标的方法是利用加权平均。有关介绍可参见2006年UCLA大学的Heemin Park的题为“Design and implementation of a wireless sensor network for intelligent light control”的博士论文。

发明内容

然而，本发明发明人经实验和深入分析，认为上述三类性能指标函数均不能客观地评价灯光控制系统中照度传感器的有效性，主要原因在于：

1)相隔距离较远的两个传感器仍有可能是相互关联的，比如在密闭的室内空间只有一个光源的情形，在距离光源远端和近端分别放置一个传感器，这两个传感器尽管物理距离很远，但测量值却是强相关的，因为它们均取决于唯一光源的亮度等级；

2)相隔距离较近的两个传感器也可能是互相独立的，比如每个传感器上方均安装一个发射窄光束的LED灯，如果这两个LED灯是独立可控的，则两个传感器的测量结果仅依赖于各自上方的LED灯的亮度等级；

3)测量结果差异较大的两个传感器也可能是相互关联的，比如上面1)中给出的例子，在光源远端和近端的两个传感器的测量结果差异很大，但它们却是强相关的；

4)测量结果差异较小的两个传感器也可能是相互独立的，比如上面2)中给出的例子，若某个时刻从两个LED灯发出的光照射到两个照度传感器上，恰巧此时两个传感器的测量结果非常接近，但仍不能认为二者是相互关联的。

从上述分析可以看出，在灯光控制系统中进行照度传感器布局时，距离的远近和当前测量结果的差异并不足以判断照度传感器之间的相关性和冗余度。

本发明希望提供一种充分利用每一个照度传感器，同时减少冗余度的照度传感器布置技术。