專利名稱：基于延時自適應的控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于延時自適應的控制器，更具體的說，尤其涉及一種在動 態(tài)人體檢測和準靜態(tài)人體檢測條件下建立的基于延時自適應的控制器。
背景技術：
被動式紅外探測器(Passive Infrared Detector, PIR)由于具有本身不發(fā)射任 何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價格低廉等優(yōu)點，在安防和節(jié)能控制等領域得到 廣泛的應用。但是，也存在著只能檢測運動的人體，對靜止狀態(tài)的人體無法檢測的缺點；當 環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測靈敏度明顯下降，有時會造成短時失靈；信號幅度小，容 易受各種熱源、光源干擾等缺點。雖然被動式熱釋電紅外探測器有這些缺點，但是利用特殊 的信號處理方法后，仍然使它在某些領域具有廣闊的應用前景。尤其是在節(jié)能控制領域，由 于其它有源的人體探測技術都對人體有不利影響而不能使用，使得它幾乎成為了唯一的選 擇。在被動式紅外人體探測器中，常用的信號處理方式有模擬和數(shù)字兩種，模擬處理 方式一般用專用的集成電路來完成，價格便宜，但探測精度低，只能應用于樓道、走廊等人 體處于運動狀態(tài)的檢測，而無法滿足對處于學習、工作等坐姿狀態(tài)下準靜止人體檢測的需 要。數(shù)字處理方式采用數(shù)字信號處理器(DSP)對探測信號進行數(shù)字運算和處理，能夠識別 出準靜態(tài)人體，是一種新型的人體探測技術。在這些控制器中，目前采用的人體探測延時時 間都是固定不變的。即檢測到一個有效的人體探測脈沖后，就按照設定的延時時間往后進 行延時，循環(huán)往復。延時是人體探測技術中的一個重要參數(shù)，因為人體的動作都是間歇性 的，如果沒有延時，只能在檢測到人體動作的瞬間有輸出，其它時間則無輸出，這樣就無法 實現(xiàn)穩(wěn)定的控制。因此，延時時間太短則檢測精度降低，容易出現(xiàn)燈下有人時，燈具的頻繁 開啟和關閉的問題，不但影響燈具壽命，也影響到正常的工作學習；太長則探測精度提高， 不會出現(xiàn)燈下有人也會關燈的問題，但在人員離開后燈具無效開啟的時間過長，影響節(jié)能 效果。在一些特殊的場合，采用固定延時的數(shù)字探測器仍然顯得不足。一是走廊燈的控 制，在教學樓、學生宿舍樓、圖書館等人員出入十分頻繁等場合，由于人員數(shù)量眾多、通過的 隨機性很大、間隔不一，就可能造成在傍晚至晚自習結束期間，燈具的開啟和關閉變得十分 頻繁。造成燈具的提前老化現(xiàn)象十分嚴重，甚至影響到此類控制器在走廊燈控制中的應用。 二是在圖書館閱覽區(qū)的照明控制方面，由于人員流動性很少，人員精力的高度集中，長時間 處于動作幅度很小，甚至沒有的狀態(tài)，也可能造成有人存在也會關燈的現(xiàn)象。影響學生的學 習效果。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種檢測到有準靜態(tài)人體動作 存在或人員流量達到一定數(shù)值時可自動進行增加延時的基于延時自適應的控制器。[0006]本實用新型的基于延時自適應的控制器，包括人體探測器、數(shù)據(jù)處理電路和輸出 電路，所述的數(shù)據(jù)處理電路包括起運算和控制作用的DSP微處理器，所述的輸出電路包括 輸出電路模塊，其特別之處在于所述照度傳感器的輸出端連接有A/D轉換器，該A/D轉換 器的輸出端與DSP微處理器的輸入端口相連接；所述的人體探測器的輸出端連接有信號放 大電路，該信號放大電路通過A/D轉換器與DSP微處理器的輸入端口相連接；所述的DSP微 處理器的輸出端口與輸出電路模塊相連接。照度傳感器用于檢測外界環(huán)境的光照度，當光 照度達到要求時，通過DSP微處理器的控制作用，控制輸出電路模塊輸出關閉信號，使用電 器處于關閉狀態(tài)。人體探測器用于對人體運動信號進行采集，并把信號輸入到DSP微處理 器中，在準靜態(tài)延時控制時，通過DSP微處理器對信號的計算和分析，可以識別出是人員由 行走到坐姿、由坐姿到行走的動態(tài)信號或坐姿狀態(tài)下的準靜態(tài)信號，以便控制用電器的延 時狀態(tài)。在動態(tài)人體檢測延時控制時，通過DSP微處理器對人體探測器信號的處理，不僅可 判斷出有沒有人員運動存在，還可對人員流量進行計算。輸出電路模塊為用電器通電或斷 電的執(zhí)行部件。DSP微處理器中存儲著上面所述的控制器的延時自適應算法程序。本實用新型的基于延時自適應的控制器，所述的人體探測器為被動紅外探測器， 所述的輸出電路模塊為控制用電器通斷的繼電器。被動式紅外探測器的信號經(jīng)過DSP微處 理器運算處理后可實現(xiàn)精確的測量；繼電器可實現(xiàn)對如照明燈、空調和風扇用電設備的控 制。本實用新型的基于延時自適應的控制器中的控制器方法包括以下步驟所述控制 器包括人體探測器、數(shù)據(jù)處理電路和輸出電路，其特別之處在于，所述方法包括以下步驟 a)動態(tài)人體檢測，通過對紅外人體探測器的輸出信號進行運算和處理，判斷在控制器 探測 范圍內(nèi)是否有運動的人存在；b)如果步驟a)的判斷結果為是，則控制輸出電路輸出開啟信 號，使被控制的用電設備處于基礎延時工作狀態(tài)；c)對檢測到的人員流量與需要增加延時 的人員流量的大小進行比較或是否存在準靜態(tài)人體動作進行判斷；d)增加延時，如果步驟 c)中判斷出檢測人員流量大于或等于需要增加延的人員流量或有準靜態(tài)人體動作存在，則 增加輸出電路輸出的開啟信號時間；e)返回步驟a)。本實用新型的控制器的延時自適應 方法可應用在對照明設備的控制上，人體探測器用于對探測區(qū)域內(nèi)的人體運動信號進行采 集并把信號輸入到處理電路中；處理電路用于對輸入的信號進行轉化和運算，判斷人員狀 態(tài)，并對輸出電路進行控制。步驟a)中所述的是否有運動的人存在，就是動態(tài)人體運動檢 測，檢測是否有人員走動，例如人員由控制器下方經(jīng)過、處于坐姿狀態(tài)的人員起身行走或人 員由行走狀態(tài)變?yōu)樽藸顟B(tài)；如步驟b)所述，當檢測到有運動的人存在時，則通過輸出電 路輸出開啟信號，使用電器處于基礎延時工作狀態(tài)，這時用電器的工作延時時間最小。步驟 c)給出了本方法分別應用在動態(tài)人體檢測和準靜態(tài)人體檢測時的判別方法，所述的準靜態(tài) 人體動作是指人員處于坐姿狀態(tài)時做出的動作，動作比較細微，只有通過數(shù)字信號處理才 能識別；如果有這種小幅度的動作被檢測到，則就延長用電器的開啟時間，以便避免有人狀 態(tài)下用電器的斷電。所述的動態(tài)人體檢測中，當檢測到的人員流量大于需要增加延時的人 員流量的情況下，也應增加延時時間。所述的檢測到的人員流量為通過數(shù)據(jù)處理電路計算 出的人員流量，所述的需要增加延時的人員流量為自行設定的與檢測到的人員流量進行比 較的參考人員流量，如果在某一時間段內(nèi)人員的流量十分的大，則證明在鄰近的時間段內(nèi) 有人員出現(xiàn)的幾率會很大，為了避免燈具的頻繁啟動，需要延長延時時間。[0009]本實用新型的基于延時自適應的控制器中的控制器方法包括以下步驟(1)如果 步驟a)的判斷結果為否，則返回主程序，繼續(xù)檢測；(2)不妨設基礎延時時間為、，需要延 長基礎延時所對應的最小人員流量為Ii1，檢測到的人員流量為1^ ;ηι、η2、η3分別為需分別增 加Ic1 tQ、t0 k2、k3 t0延時時間所對應的人員流量，其中，0 < H1 < n2 < n3 ；所述步驟c)包 括檢測人員流量nt與ηι、n2、n3大小的比較，如果nt ^ n3,則輸出電路的開啟信號輸出延時 k3 t0 ；如果n2 ^ nt < n3,則輸出電路的開啟信號輸出延時k2 t0 ；如果H1 ^ nt < n2,則輸出 電路的開啟信號輸出延時Iq t0O所述的步驟(1)和步驟(2)為對動態(tài)人體檢測延時自適 應方法的進一步限定，步驟(2)給出了檢測的人員流量與設定的人員流量的比較方法，以 及通過比較之后所增加的基礎延時的時間。本實用新型的基于延時自適應的控制器中的控制器方法，步驟C)中所述的準靜 態(tài)人體動作為處于坐姿狀態(tài)的人所做出的動作，準靜態(tài)狀態(tài)下的人體動作比較細微，通過 模擬信號處理方法不能進行識別，只有通過數(shù)字信號處理才能識別。處于坐姿狀態(tài)下的人 員，會長時間的工作或學習，做出較大動作的幾率較小，當檢測到準靜態(tài)下的人發(fā)出細微動 作時，應對用電器的開啟時間進行延長。本實用新型的有益效果是本實用新型的控制器組成結構簡單，通過簡單的硬件 與延時自適應方法相結合，公開了需要延長照明基礎時間的兩種情況，即檢測到有準靜態(tài) 人體動作時和檢測的人員流量達到設定值時，使得本方法應用在照明燈具上更加完善，更 加符合實際情況；實現(xiàn)了對用電設備尤其是照明設備的最優(yōu)化控制，不僅節(jié)約了電能，而且 還延長了燈具的使用壽命。

圖1為本實用新型的控制器的原理結構圖；圖2為本實用新型的動態(tài)人體檢測延時自適應方法的程序流程圖；圖3為本實用新型的準靜態(tài)人體檢測延時自適應方法的程序流程圖；圖中1DSP微處理器，2照度傳感器，3A/D轉換器，4人體探測器，5信號放大電路， 6A/D轉換器，7輸出電路模塊。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。本實用新型的基于延時自適應的控制器原理圖如圖1所示，本實用新型的控制器 包括DSP微處理器1、照度傳感器2、A/D轉換器3、人體探測器4、信號放大電路5、A/D轉 換器6、輸出電路模塊7。照度傳感器2用于測量外界環(huán)境的光照度，照度傳感器2檢測的 信號經(jīng)A/D轉換器3轉化為數(shù)字信號后，輸入到DSP微處理器1的輸入端口，實現(xiàn)了光照度 的測量。人體探測器4用于檢測探測區(qū)域內(nèi)的人員運動狀態(tài)，人體探測器4的輸出端與信 號放大電路5的輸入端口相連接，信號放大電路5的輸出端口與A/D轉換器6的輸入端口 相連接，A/D轉換器的數(shù)據(jù)輸出端與DSP微處理器1的輸入端口相連接，通過DSP微處理器 對人體探測器所檢測到的信號進行運算和處理，可檢測出人員動態(tài)信息、準靜態(tài)的動作和 人員流量信息，可根據(jù)不同的要求來進行有選取的測量。如在動態(tài)人體延時自適應條件下， 只需運算人員運動信息和人員流量信息即可；在準靜態(tài)人體延時自適應條件下，只需運算出人員運動信息和準靜態(tài)的動作信息即可。DSP微處理器1用于存儲控制整個控制器運行 的程序，實現(xiàn)運算和控制功能。輸出電路模塊7為控制器的執(zhí)行單元，在照明燈、風扇或空 調作為控制對象的情況，輸出電路模塊7為繼電器，依靠繼電器的通斷可實現(xiàn)對用電設備 的通斷進行控制。有關基礎延時時間以及延時自適應的增加和恢復基礎延時等可通過軟件 來實現(xiàn)。如圖2所示的動態(tài)人體檢測延時自適應的程序流程圖，下面以安裝在樓道或走廊內(nèi)的照明燈控制器的控制方法來進行說明。首先對人體探測器采集的信號進行信號放大 和A/D轉換，經(jīng)A/D轉換后再通過DSP微處理器1處理，并對處理的結果進行判斷，檢測是 否有運動人體信號存在。如果檢測到?jīng)]有運動人體信號存在，則返回主程序，即繼續(xù)對是否 有動態(tài)人體信號存在進行檢測；如果檢測到有運動的人體信號存在，則執(zhí)行兩個動作，一是 DSP微處理器1通過執(zhí)行單元輸出電路模塊7輸出一個使照明燈處于開啟狀態(tài)的基礎延時 信號；二是采用脈沖計數(shù)的方法來對單位時間內(nèi)經(jīng)過的人數(shù)進行計數(shù)，并把檢測出的人員 流量與設定的人員流量相比較；設基礎延時時間為、，需要延長延時所對應的最小人員流 量為Il1，檢測到的人員流量為1^ ；叫、 、!^分別為需分別增加Ii1 t0、t0 k2、k3 tQ延時時間所 對應的人員流量，其中，0 < H1 < n2 < n3 ；先把檢測到的人員流量nt與設定的最大值113進 行比較，如果nt ^ n3,則通過輸出電路模塊控制照明燈的延時增加k3 t0 ；如果nt < n3,則nt 再與n2相比較，如果nt ，則通過輸出電路模塊控制照明燈的延時增加k2 t0 ；如果nt小 于n2，則nt再與Ii1相比較，如果nt彡叫，則通過輸出電路模塊控制照明燈的延時增加Ic1 t0 ； 如果nt小于H1，輸出電路模塊控制照明燈的延時時間不變。然后檢測照明燈的延時時間是 否結束，如果延時施加結束，則輸出關閉信號，使照明燈處于關閉狀態(tài)并返回主程序，并使 延時時間恢復到基礎延時；如果照明燈的延時時間沒有結束，則保持輸出電路模塊的開啟 信號不變并返回主程序。如圖3所示的準靜態(tài)人體檢測延時自適應的程序流程圖，下面以安裝在圖書館閱 覽區(qū)內(nèi)的照明燈控制器的控制方法來進行說明。人體探測信號首先經(jīng)信號放大電路和A/D 轉換器，轉化為DSP微處理器可直接運算的數(shù)字信號。然后對輸入的信號是否由運動的人 體產(chǎn)生進行判斷，如果檢測出是運動的人體產(chǎn)生的，則DSP微處理器通過輸出電路模塊輸 出基礎延時的照明燈開啟信號，并返回主程序繼續(xù)檢測；如果檢測出輸入信號不是由運動 的人體產(chǎn)生的，則對輸入信號是否為準靜態(tài)信號(即處于坐姿狀態(tài)的人員產(chǎn)生的動作)進 行判斷。如果判斷出是準靜態(tài)信號，則增加輸出電路模塊的開啟時間，其增加量可為基礎延 時的數(shù)倍；如果判斷出輸入信號也不是準靜態(tài)信號，則再判斷延時時間是否結束，如果延時 時間結束，則通過輸出電路模塊輸出關閉照明燈信號，并使延時時間恢復到基礎延時；如 果延時時間沒有結束，則繼續(xù)保持輸出電路模塊的開啟信號，并返回主程序繼續(xù)檢測。上面所述的基礎延時為最短的未改變過的延時，上面所述的照明燈延時時間的增 加可在基礎延時時間的基礎上增加數(shù)倍來進行。上面的控制方法中沒有涉及照度傳感器的 輸入信號，是假設外界的光照度低于需要開啟照明燈的光照度條件下進行的。
權利要求1.一種基于延時自適應的控制器，包括人體探測器(4)、數(shù)據(jù)處理電路和輸出電路，所 述的數(shù)據(jù)處理電路包括起運算和控制作用的DSP微處理器(1)，所述的輸出電路包括輸出 電路模塊(7)，其特征在于所述照度傳感器(2)的輸出端連接有A/D轉換器(3)，該A/D轉 換器(3)的輸出端與DSP微處理器(1)的輸入端口相連接；所述的人體探測器(4)的輸出 端連接有信號放大電路(5)，該信號放大電路(5)通過A/D轉換器(6)與DSP微處理器(1) 的輸入端口相連接；所述的DSP微處理器的輸出端口與輸出電路模塊(7)相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于延時自適應的控制器，其特征在于所述的人體探測器 (4)為被動式紅外探測器，所述的輸出電路模塊(7)為控制用電器通斷的繼電器。
專利摘要本實用新型的基于延時自適應的控制器，包括人體探測器、數(shù)據(jù)處理電路和輸出電路，所述的輸出電路包括輸出電路模塊，其特別之處在于所述照度傳感器的輸出端連接有A/D轉換器，該A/D轉換器的輸出端與DSP微處理器的輸入端口相連接；所述的人體探測器的輸出端連接有信號放大電路，該信號放大電路通過A/D轉換器與DSP微處理器的輸入端口相連接；所述的DSP微處理器的輸出端口與輸出電路模塊相連接。本實用新型的控制器組成結構簡單，通過簡單的硬件與延時自適應方法相結合，使得本方法應用在照明燈具上更加完善，更加符合實際情況；實現(xiàn)了對用電設備尤其是照明設備的最優(yōu)化控制，不僅節(jié)約了電能，而且還延長了燈具的使用壽命。
文檔編號G05B19/042GK201820103SQ20102028369
公開日2011年5月4日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權日2010年8月6日
發(fā)明者黃程云 申請人:黃程云