一种基于RFID和可拓关联函数的园区景观智能照明控制方法

摘要

一种基于RFID和可拓关联函数的园区景观智能照明控制方法，包括以下步骤：1)通过设置在园区入口和m个不同照明区域的RFID信号接收端，检测进入园区游客携带的RFID信号，得到进入园区游客的总人数X，以及每个照明区域的游客个数x；2)计算照明区域的许用人数的可拓关联函数值ρ(x)和园区灯光的照明比例d，参照式(1)；3)根据照明比例d对照明区域的景观灯盏数进行调整。本发明园区人流量检测结果可靠性良好、根据人流量实时调整景区灯光的工作状态。

权利要求

1.一种基于RFID和可拓关联函数的园区景观智能照明控制方法，其特征在于：所述智能照明控制方法包括以下步骤：

1）通过设置在园区入口和m个不同照明区域的RFID信号接收端，检测进入园区游客携带的RFID信号，得到进入园区游客的总人数X，以及每个照明区域的游客个数x；

2）计算照明区域的许用人数的可拓关联函数值ρ(x)和园区景观灯照明比例d，参照式（1）：当ρ(x)>0时，表示该照明区域人数已经达到饱和；

当ρ(x)=0时，表示该照明区域人数已经进入临界值；

当ρ(x)<0时，表示该照明区域游客人数在许用区间；

3）根据照明比例d对照明区域的景观灯盏数进行调整。

2.如权利要求1所述的基于RFID和可拓关联函数的园区景观智能照明控制方法，其特征在于：所述步骤3）中，当d=1时，该照明区域原有景观灯数量为a，则保持该照明区域原有景观灯a盏工作。

3.如权利要求2所述的基于RFID和可拓关联函数的园区景观智能照明控制方法，其特征在于：所述步骤3）中，当所述照明比例d<1时，控制关闭（1-d）×a盏常用景观灯，如果（1-d）×a有小数，则采用取整加1操作确定关闭的盏数。

4.如权利要求3所述的基于RFID和可拓关联函数的园区景观智能照明控制方法，其特征在于：所述步骤3）中，当所述照明比例d>1时，该照明区域原有景观灯数量为a，控制开启（d-1）×a盏备用景观灯，如果（d-1）×a有小数，则采用取整操作确定开启的盏数。

5.如权利要求1～3之一所述的基于RFID和可拓关联函数的园区景观智能照明控制方法，其特征在于：所述步骤3）中，当d<1时，不需要在该照明区域附近的LED警示牌上发出疏散信号；当d=1时，在该照明区域附近的LED警示牌上发出警示信号；当d>1时，在该照明区域附近的LED警示牌发出疏散信号，开始对该区域的游客进行疏散。

6.如权利要求1～3之一所述的基于RFID和可拓关联函数的园区景观智能照明控制方法，其特征在于：所述步骤1）中，将RFID垫片贴在游客的门票、公交IC卡或者市民卡上，每位游客作为一个信号单位。

说明书

一种基于RFID和可拓关联函数的园区景观智能照明控制

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及园区节能控制领域，尤其是一种园区景观智能照明方法。 背景技术

[0002] 随着资源与环境之间的矛盾越来越突出，景区在灯光照明上越来越多地考虑节能性，目前在景区灯光照明节能上主要采用以下几种方法：

[0003] 1、人为干预，即在某一时间段通过园区值班人员灭灯；其不足在于需要多人职守，且无法对园区人员变化准确把握。

[0004] 2、采用红外射频进行图像采集，进而判断园区内人流、车流量，由计算机处理终端发出指令，对灯光进行控制；其不足在于园区人员流动性较大，如图像不够清晰，则难以判断其准确性，而且很多景区分布大量河湖，水汽较重，也增加了数据采集的难度。 [0005] 园区内灯光照明过强或过暗都会影响游客观赏景物，而且景区灯光如果全线满载工作，也会造成大量的能源浪费。同时景区照明也应考虑到参观游客的特征，比如游人多的景点，灯光要适当加强；游人少的景点，灯光要适当减弱。这些要求都对景区智能照明构成了技术上的矛盾。

发明内容

[0006] 为了克服已有的红外射频图像处理检测园区人流量的可靠性不足、无法根据人流量实时调整景区景观灯的工作状态的不足，本发明 提供一种园区人流量检测结果可靠性良好、根据人流量实时调整景区灯光的工作状态的基于RFID和可拓关联函数的园区景观智能照明控制方法。

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0008] 一种基于RFID和可拓关联函数的园区景观智能照明控制方法，所述智能照明控制方法包括以下步骤：

[0009] 1)通过设置在园区入口和m个不同照明区域的RFID信号接收端，检测进入园区游客携带的RFID信号，得到进入园区游客的总人数X，以及每个照明区域的游客个数x； [0010] 2)计算照明区域的许用人数的可拓关联函数值ρ(x)和园区景观灯的照明比例d，参照式(1)：

[0011]

[0012] 当ρ(x)＞0时，表示该照明区域人数已经达到饱和；

[0013] 当ρ(x)＝0时，表示该照明区域人数已经进入临界值；

[0014] 当ρ(x)＜0时，表示该照明区域游客人数在许用区间；

[0015] 3)根据照明比例d对照明区域的景观灯盏数进行调整。

[0016] 进一步，所述步骤3)中，该照明区域原有景观灯数量为a，当d＝1时，保持该照明区域原有景观灯a盏工作。

[0017] 进一步，所述步骤3)中，当所述照明比例d＜1时，控制关闭(1-d)×a盏常用景观灯，如果(1-d)×a有小数，则采用取整加1操作确定关闭的盏数。

[0018] 更进一步，所述步骤3)中，当所述照明比例d＞1时，控制开启 (d-1)×a盏备用景观灯，如果(d-1)×a有小数，则采用取整操作确定开启的盏数。

[0019] 作为优选的一种方案：所述步骤3)中，当d＝1时，在LED警示牌上发出疏散信号；当d＞1时，在该照明区域附近的LED警示牌发出警示信号，开始对该区域的游客进行疏散。

[0020] 进一步，所述步骤1)中，将RFID垫片贴在游客的门票、公交IC卡或者市民卡上，每位游客作为一个信号单位。

[0021] 本发明的技术构思为：基于解决现有景区照明系统中信息采集困难、个性化程度不高的缺点，从而提高整个景区照明系统的节能性和经济性。尚未发现基于RFID和可拓关联函数进行解决景区智能照明的报道。

[0022] 可拓学是中国大陆学者蔡文教授于1983年创立的一门用于解决矛盾问题的一门新兴学科，包括基元理论、可拓集合理论和可拓变换理论。其中可拓关联函数是描述可拓集合的特征函数，是处理矛盾问题的一种有效方法。可拓关联函数通过描述可拓集合“同中有异”这一特征，用来表述集合内部存在变化量的一个变化趋势，定量化地反映变化点与可拓集合之间的关系。

[0023] 计算照明区域的许用人数的可拓关联函数值ρ(x)和园区景观灯的照明比例d，采用基于可拓关联函数的定量化处理方法，建立人流数和灯光调节比例之间的关系，避免了在照明配置过程的盲目性；当检测到照明比例d大于1时，则启用备用景观灯，即通过控制开关点亮所述备用景观灯。

[0024] 控制策略采用基于可拓关联函数的定量控制，设园区内某照明区域有景观灯a盏，在所述步骤3)中，其控制方式为：当d＝1时，以a 作为开启景观灯的总数量；当d＜1时，控制关闭(1-d)×a盏景观灯，如果(1-d)×a有小数，则采用取整加1操作确定关闭的盏数；当d＝1时，保持不变；当d＞1时，控制开启(d-1)×a盏备用景观灯，如果(d-1)×a有小数，则采用取整操作确定开启的盏数；从而实现了自适应调整；采用该控制策略，具有更好的节能效果。

[0025] 本发明的有益效果主要表现在：(1)采用无线射频技术，可以避免天气变化等干扰，适合在大人流的环境下有效采集游客信息，成本低廉；(2)采用基于可拓关联函数的定量化处理方法，建立人流数和灯光调节比例之间的关系，避免了在照明配置过程的盲目性，即实现节能又可以充分满足游客的需求。

附图说明

[0026] 图1是基于RFID和可拓关联函数的园区景观灯光智能照明控制方法的信号处理流程图。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图对本发明作进一步描述。

[0028] 参照图1，一种基于RFID和可拓关联函数的园区景观智能照明控制方法，所述智能照明控制方法包括以下步骤：

[0029] 1)通过设置在园区入口和m个不同照明区域的RFID信号接收端，检测进入园区游客携带的RFID信号，得到进入园区游客的总人数X，以及每个照明区域的游客个数x； [0030] 2)计算照明区域的许用人数的可拓关联函数值ρ(x)和园区景观灯的照明比例d，参照式(1)建立用于园区景观灯控制的可拓关联函数：

[0031]

[0032] 当ρ(x)＞0时，表示该照明区域人数已经达到饱和；

[0033] 当ρ(x)＝0时，表示该照明区域人数已经进入临界值；

[0034] 当ρ(x)＜0时，表示该照明区域游客人数在许用区间；

[0035] 3)根据照明比例d对照明区域的景观灯盏数进行调整。

[0036] 所述步骤3)中，该照明区域原有景观灯盏数为a，当d＝1时，保持该照明区域原有景观灯a盏工作。

[0037] 所述步骤3)中，当所述照明比例d＜1时，控制关闭(1-d)×a盏常用景观灯，如果(1-d)×a有小数，则采用取整加1操作确定关闭的盏数。

[0038] 所述步骤3)中，当所述照明比例d＞1时，控制开启(d-1)×a盏备用景观灯，如果(d-1)×a有小数，则采用取整操作确定开启的盏数。

[0039] 所述步骤3)中，当d＝1时，在LED警示牌上发出疏散信号；当d＞1时，在该照明区域附近的LED警示牌发出警示信号，开始对该区域的游客进行疏散。 [0040] 所述步骤1)中，将RFID垫片贴在游客的门票、公交IC卡或者市民卡上，每位游客作为一个信号单位。

[0041] 控制策略采用基于可拓关联函数的定量控制，设园区内某照明区域有景观灯a盏，在所述步骤3)中，其控制方式为：当d＝1时，以a作为开启景观灯的总数量；当d＜1时，控制关闭(1-d)×a盏原有景观灯，如果(1-d)×a有小数，则采用取整加1操作确定关闭的盏数； 当d＝1时，保持不变；当d＞1时，控制开启(d-1)×a盏备用景观灯，如果(d-1)×a有小数，则采用取整操作确定开启的盏数；从而实现了自适应调整；采用该控制策略，具有更好的节能效果。

[0042] 在图1中，一种基于RFID和可拓关联函数的园区景观智能照明控制方法的执行机构包括灯光配置中心计算机处理器、射频识别(RFID)接收器、LED显示屏、局域网和末端景观灯控制器。其工作步骤为：

[0043] (一)将RFID垫片贴在游客的门票、公交IC卡或者市民卡上，每位游客作为一个信号单位。

[0044] (二)在游客入园处设立RFID信号接收端，当游客入园时，该接收端采集每个游客的RFID垫片信号；在每个景观灯照明区域设立RFID信号接收端，用于接收该区域游客信息信号。

[0045] (三)通过局域网将灯光配置中心计算机处理器、射频识别(RFID)接收器、LED显示屏和末端景观灯控制器联接起来。

[0046] (四)景区灯光的配置方法为：设景区内有m个照明区域，以景区灯光照明有效区域为单位，统计该区域的游客个数x；同时在园区入口统计游客总人数X，按照式(1)计算该照明有效区域的许用人数的可拓关联函数值ρ(x)和园区景观灯的照明比例d。 [0047]

[0048] b2、通过ρ(x)的结果确定许用人数输出比例：

[0049] 当ρ(x)＞0时，表示该照明区域人数已经达到饱和，应在照明区域附近的LED显示屏上显示疏散信号；

[0050] 当ρ(x)＝0时，表示该照明区域人数已经进入临界值，此时在照明 区域附近的LED显示屏上发出警示信号；

[0051] 当ρ(x)＜0时，表示该照明区域游客人数在许用区间，不需要进行疏散。 [0052] (五)灯光配置中心通过局域网将信号d传输到末端景观灯PLC控制器，设景区内某照明区域有景观灯a盏，按照d的比例大小调整景观灯开关，保持相应的景观灯数目。具体实施如下：

[0053] 当d＜1时，控制关闭(1-d)×a盏原有景观灯，如果(1-d)×a有小数，则采用取整加1操作确定关闭的盏数；

[0054] 当d＝1时，则保持所有景观灯工作，同时在LED警示牌上发出疏散信号； [0055] 当d＞1时，控制开启(d-1)×a盏备用景观灯，如果(d-1)×a有小数，则采用取整操作确定开启的盏数。

[0056] 节能性分析：设某一园区一侧有20个景点，每个景点有10盏景观灯，每盏功率200w，景观灯对应的照明区域有游客100人，总的入园人数为1000人，即x＝100，X＝1000，m＝20，a＝10，代入式(1)计算：

[0057]

[0058] 计算出ρ(x)＝-0.45，表示游客人数在许用范围，该区域灯光工作比例d＝0.5，则关闭0.45×10＝4.5≈5盏，最终该区域景观灯的工作负荷为50％，节电率接近50％。 [0059] 若从整个园区考虑，采用现有方法，即景观灯每天从晚上7点到次日凌晨4点工作(9个小时)，总耗电为：200×20×9×10×10-3＝720度。

[0060] 若采用本发明方法进行灯光配置，设游客最高峰时，即x＝1000， 采用(1)式计算，ρ(x)＝0.45，则开启备用景观灯0.45×10＝4.5≈4盏，为灯光超负荷工作功率为200×14＝2800w，全园耗电为2800×9×10-3＝25.2度；当园区游客在每个照明区域平均分布，即x＝50，ρ(x)＝-0.5，d＝0.5，每个照明区域熄灭景观灯5盏，则灯光耗费功率为
100w。若与现有方法工作时间相同，灯光全线照明总耗电为360度。则园区总耗电在25.2度到360度之间，平均节电率接近50％。