一种智能照明与环境健康监测系统

本发明涉及健康照明，更具体的说是涉及一种智能照明与环境健康监测系统。

背景技术：

1、随着健康建筑理念逐步推广，各类室内场所需要持续监测光照与室内环境质量。量化评估光环境对人体健康的影响、管控室内空气污染物，为建筑运维和照明研究提供数据支撑，具备重要实用价值。

2、但是，行业内长期存在显著短板：其一，现有各类传感设备硬件规格互不相同，缺少统一接入规范，不同型号设备数据相互隔离，无法集中统一管理，存在数据孤岛；其二，现有设备仅能本地查看原始数据或仅提供基础指标展示，缺少结构化、多维度的数据聚合分析能力，对评价体系的支持不足；其三，现有设备数据导出、整理分析依赖人工操作，缺少成套自动化评估工具，且缺乏自动化、实时性和动态场景关联能力，无法满足连续监测与即时评估报告生成的需求。

3、因此，如何构建一套兼容异构设备、支持多维结构化分析、自动完成评估与报告输出的照明与环境健康监测系统，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种智能照明与环境健康监测系统，面向室内照明健康监测与建筑环境品质评估场景，系统性解决了当前行业中长期存在的设备异构无法统一管理、采集数据无法结构化分析、照明健康评估缺乏自动化工具三大核心痛点，适用于办公空间、会议室、开放工区、接待空间、走廊过渡区、教育空间、商业空间等多类场所的照明与环境连续监测。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明公开了一种智能照明与环境健康监测系统，包括：数据采集层、消息通信层、数据存储层、后端分析与api层以及前端展示层；

4、所述数据采集层，采用多种接入模式采集各类传感器数据，并转换为统一数据结构发布至所述消息通信层；

5、所述消息通信层，基于mqtt消息中间件搭建统一数据总线，解耦前端与后端之间的通信；

6、所述数据存储层，采用双数据库分层存储架构存储高频数据和低频数据；

7、所述后端分析与api层，基于存储的数据提供聚合分析、业务处理服务，并构建各服务对应的接口；

8、所述前端展示层，通过调用所述后端分析与api层的接口，进行监测数据的可视化展示与交互分析。

9、进一步的，所述多种接入模式包括：被动广播模式、主动连接模式、触发模式和模拟模式；

10、所述被动广播模式中，传感器设备以被动广播方式持续发送包含照度、色温、eml光学指标的广播包，采集端通过ble扫描被动接收广播，按设备mac地址过滤并解析厂商自定义数据区；

11、所述主动连接模式中，采集端主动连接传感器设备，传感器设备按采样频率主动推送数据包；

12、所述触发模式中，采集端主动发送触发指令后，传感器设备测量并返回结果；

13、所述模拟模式中，通用采集代理以软件方式模拟任意数量的任意型号传感器设备，按配置的基础值与随机波动生成符合真实设备数据分布的模拟数据，并按指定频率发布到mqtt。

14、进一步的，所述转换为统一数据结构，具体为：所有采集模式的输出均被规范化为统一的json结构后发布到mqtt。

15、进一步的，所述双数据库分层存储架构存储高频数据和低频数据，具体为：

16、通过influxdb2.x数据库，处理高频时序指标数据，每条记录包含设备id标签、数据类型标签、各指标数值和时间戳，支持纳秒级时间精度；

17、通过sqlite数据库：管理低频变更的配置信息与告警记录。

18、进一步的，所述聚合分析的接口包括：仪表盘汇总接口、时间趋势图接口、空间分组分析接口、场景任务分析接口、多设备聚合接口以及空间场景综合分析接口；

19、所述业务处理服务的接口包括：采集会话管理接口、告警管理接口和报告生成接口。

20、进一步的，所述前端展示层包括：首页、m-edi分时段分析报告页、多设备聚合分析页、空间与场景分析页和告警中心；

21、所述首页，用于展示实时监测数据；

22、所述m-edi分时段分析报告页，用于展示m-edi指标的分时段分析结果；

23、所述多设备聚合分析页，通过自由选择多台设备和单个指标，展示多设备的统计包络线；

24、所述空间与场景分析页，通过联动筛选，展示在特定空间-场景组合下的指标分布折线图；

25、所述告警中心，实时显示未读告警数量徽标，并列表展示告警设备、超标字段、实测值与阈值对比。

26、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种智能照明与环境健康监测系统，具有以下有益效果：

27、(1)面向整个照明行业的开放性架构：系统的mqtt数据总线、统一json格式及分层解耦设计，构建了一套可供行业复用的照明监测平台基础框架。任何新的照明传感器品牌，只需实现对应的采集适配层（从设备读取数据并发布到mqtt），即可接入本系统完整的分析、展示和报告能力，无需重新开发后端、前端或报告逻辑。这不仅是一个工程项目，更是为照明健康监测领域提供了可持续演进的系统范本。

28、(2)真实硬件从ble开始的完整接入验证：本系统完成了blebeacon和blegatt两种模式的工程化实现，建立了从传感器蓝牙信号到可视化分析报告的完整数字链路，为后续扩展各种物联网iot远程传感器等其他硬件接口形式提供了清晰的扩展路径。

29、(3)从研发工具到客户可交付产品：全封装可执行exe软件的推出将系统从需要专业开发环境才能运行的研发工具转变为即插即用的软件产品，极大降低了交付门槛，使同一套系统可以在不同客户的不同现场直接部署使用，无需任何技术人员现场配置环境。

30、(4)模拟到真实设备的无缝演进：系统实施路径设计支持先验证软件功能，再接入真实设备的分阶段模式。可在收到系统后立即体验全部仪表盘和分析功能（以模拟数据为测试），待日后新传感器设备到位后，只需在启动器中切换数据模式，前端自动从模拟标识切换至新传感器协议接口，不影响整体系统运行。

31、(5)多维分析提升数据解释价值：时间-空间-场景三维分析模型使系统具备数据解释能力，不仅能展示照度是多少，还能回答在会议室的会议时段、照度处于什么水平、与well标准相比如何，直接服务于well评估、项目汇报和运维整改决策。

32、(6)报告输出体系的可扩展性：当前已实现pdf报告和excel导出两种格式。报告生成层与分析层完全解耦——新增报告格式（如好房子报告、自定义专题报告）只需增加对应的jinja2模板文件，后端路由增加对应端点，无需修改任何数据采集、存储或分析逻辑。

1.一种智能照明与环境健康监测系统，其特征在于，包括：数据采集层、消息通信层、数据存储层、后端分析与api层以及前端展示层；

2.根据权利要求1所述的一种智能照明与环境健康监测系统，其特征在于，所述多种接入模式包括：被动广播模式、主动连接模式、触发模式和模拟模式；

3.根据权利要求1所述的一种智能照明与环境健康监测系统，其特征在于，所述转换为统一数据结构，具体为：所有采集模式的输出均被规范化为统一的json结构后发布到mqtt。

4.根据权利要求1所述的一种智能照明与环境健康监测系统，其特征在于，所述双数据库分层存储架构存储高频数据和低频数据，具体为：

5.根据权利要求1所述的一种智能照明与环境健康监测系统，其特征在于，所述聚合分析的接口包括：仪表盘汇总接口、时间趋势图接口、空间分组分析接口、场景任务分析接口、多设备聚合接口以及空间场景综合分析接口；

6.根据权利要求1所述的一种智能照明与环境健康监测系统，其特征在于，所述前端展示层包括：首页、m-edi分时段分析报告页、多设备聚合分析页、空间与场景分析页和告警中心；