基于视觉与信息反演的室内LED照明技术（二）

基于视觉与信息反演的室内LED照明技术（二）
2010-06-15 9:50:07 《半导体照明》杂志中国半导体照明网吴春泽林燕丹孙耀杰复旦大学光源与照明工程系行业:驱动控制浏览

　　我们引入信息反演技术手段进行分析。通过信息反演的方法，可以根据传感器网络采集的照度、温度、环境等参数，确定当前环境信息和照明需求，结合视觉工效学思想以及模糊控制的手段，最终实现充分符合人体视觉与心理需求的最优照明控制。

　　信息反演技术的结合

　　本控制系统中，前级无线传感器网络数据获取和分析非常重要，其中关键要讨论的是传感器节点的布局最优化，节点个数最优化和拟合方法的确定，使得最终得到的拟合结果与实际照度情况的误差在可容忍的范围内，同时无线传感器节点的位置最优和节点个数最小，达到高效节能和绿色照明的要求。为此我们引入信息反演技术手段进行分析。通过信息反演的方法，可以根据传感器网络采集的照度、温度、环境等参数，确定当前环境信息和照明需求，结合视觉工效学思想以及模糊控制的手段，最终实现充分符合人体视觉与心理需求的最优照明控制。

　　信息反演是遥感技术中的重要概念，基于模型知识的基础上，依据可测参数值去反推目标的状态参数。或者说，根据观测信息和前向物理模型，求解或推算描述待测区域实况的应用参数。其关键点在于前向模型的确定。

　　本系统尚处于初步研究阶段，我们先以照度传感器网络为优化目标，以办公室线性光源照明环境为外部条件，简化网络结构，以便于模型确立。

　　我们根据照明空间的基本模型，确定空间尺寸、墙面地面反射系数、灯具数量、位置等基本参数，通过无线照度传感器网络，探测区域内关键点照度值，并通过插值与迭代计算的方法，进行信息反演，模拟区域内照度分布情况，并利用无线传感器网络的自组织与定位特性，通过多次的计算与比较，对无线传感器节点的布局进行优化设计。

　　实验结果显示，通过上述方法，在1000次迭代计算后，与实测值相比，信息反演所得平均照度误差可达到10%以内，最大照度误差可达到5%以内，最小照度值误差相差较大，通常在20%~25%。考虑到照明环境中最小照度分布处意义不大，因此认为该实验结果是可以接受的。
信息反演在LED照明中的应用具有极大的实用价值，它使我们可以快速、方便的测量环境内的照度分布情况。在此基础上进一步深入研究，可以实现对包括照度、温度、湿度等参数的实时模拟仿真，为实现更舒适化、人性化的照明提供了很好的解决方案。

　　LED智能照明控制的趋势

　　随着照明技术的发展与人们对照明舒适性要求的提高，室内照明将脱离目前简单的功能性照明阶段，智能照明必将成为主流趋势。去年物联网概念的提出更是对智能家居、智能照明的发展起到了极大地推动作用。物联网是指用过射频（RFID）、红外感应器、无线通讯等技术，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。室内照明的无线控制，将使照明系统更好的融合到物联网中。

　　利用无线通讯方式，实现室内照明的智能化、人性化发展，将成为照明行业的下一个热点。

　　LED在室内照明的应用前景非常广阔，将带来革命性变化。LED技术与无线照明控制技术的结合，将使室内照明更具有人性化、舒适化。

　　参考文献

[1] 周太明，宋贤杰等.“高效照明系统设计指南”[M].上海：复旦大学出版社，216-217(2004).

[2] 梁玉芬，高德云，牛延超等.“无线传感器网络应用系统综述”，电子技术应用,9 ,3-9(2007).

[3] 林燕丹,“用人体工效学分析白光LED在室内照明中的应用”，照明技术与设计，32，(2009).

�