判断环境光种类的方法、电器控制方法和装置与流程

1.本发明主要涉及电器领域，尤其涉及一种判断环境光种类的方法、电器控制方法和装置。


背景技术：

2.在各种电器和电子设备中，为了达到智能化目的，对传感器的运用已经非常普遍。例如，通过被动红外传感器，可以感知人的存在，并对控制相应电器的运行状态。
3.但当电器安装位置在房间底部或受其他障碍物遮蔽时，常规的红外传感器就不适用了。而出于信息安全等原因，语音传感器或摄像头技术也无法采用。
4.因此，需要一种简单、灵活方法来判断空间内是否有人。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种判断环境光种类的方法、电器控制方法和装置，能通过对象空间内的环境光是否是自然光，来推断空间内是否有人，从而控制电器的运行。
6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种判断环境光种类的方法，包括以下步骤：获得对象空间的环境光信号，所述环境光信号具有多个通道；计算所述多个通道中至少两个通道之间的环境光信号强度的差值；以及根据所述差值判断所述环境光信号是否仅来自于自然光。
7.可选地，从多个通道中选择的两个通道中的一个，包括蓝色(b)通道。
8.在本发明的一实施例中，根据所述差值判断所述环境光信号是否仅来自于自然光的步骤包括：判断所述差值是否落入预设的阈值范围，当所述差值落入所述阈值范围时，判断所述环境光信号来自于自然光，当所述差值未落入所述阈值范围时，判断所述环境光信号至少部分来自于灯光。
9.在本发明的一实施例中，所述阈值范围是在所述对象空间的自然光情况下或预设时间段中获得的所述至少两个通道之间的差值范围。
10.本发明还提出一种电器控制方法，包括以下步骤：获得对象空间的环境光信号，所述环境光信号具有多个通道；计算所述多个通道中至少两个通道之间的环境光信号强度的差值；以及根据所述差值调节电器的运行状态。
11.在本发明的一实施例中，根据所述差值调节电器的运行状态的步骤包括根据所述差值判断环境光信号是否仅来自于自然光，其进一步包括：判断所述差值是否落入预设的阈值范围；当所述差值落入所述阈值范围时，判断所述环境光信号仅来自于自然光；以及当所述差值未落入所述阈值范围时，判断所述环境光信号至少部分来自于灯光；其中当所述环境光信号至少部分来自于灯光时，调节所述电器至第一运行状态。
12.在本发明的一实施例中，所述阈值范围是在所述对象空间的自然光情况下或预设时间段中获得的所述至少两个通道之间的差值范围。
13.在本发明的一实施例中，上述方法还包括确定环境光信号的强度，判断所述强度是否达到第一阈值，如果是则计算所述多个通道中至少两个通道之间的所述强度的差值，如果否则调节所述电器至第二运行状态。
14.在本发明的一实施例中，当所述差值落入所述阈值范围时还包括：获取时间或日程信息并判断是否为工作或会议时间，且如果是工作或会议时间，则调节电器至所述第一运行状态；如果不是工作或会议时间，则调节所述电器至第二运行状态，或者延迟预设时间再调节所述电器至第二运行状态，或者延迟到所述工作或会议时间再调节所述电器至第一运行状态。
15.在本发明的一实施例中，当所述差值未落入所述阈值范围时，还包括判断所述环境光信号是否振荡，如果是则调节所述电器至第一运行状态，否则调节所述电器至第二运行状态。
16.在本发明的一实施例中，判断所述环境光信号是否振荡的步骤包括：检测一段时间内所述环境光信号的强度的突变事件；对所述突变事件进行计数；以及判断所述突变事件的计数是否达到第二阈值，如果是则认为所述环境光信号振荡，否则认为所述环境光信号不振荡。
17.在本发明的一实施例中，选择蓝色通道和绿色通道并计算信号强度的差值，根据所述差值调节电器的运行状态的步骤包括：比较第一时刻的第一差值和第二时刻的第二差值；如果第二差值大于第一差值，则调节电器至第一运行状态；若第二差值小于第一差值，则调节电器至第二运行状态；如果第一差值等于第二差值，则维持第一时刻的电器运行状态，其中所述第二时刻晚于第一时刻。
18.在本发明的一实施例中，计算所述多个通道中至少两个通道之间的环境光信号强度的差值之前还包括：去除所述环境光信号中的背景光信号。
19.本发明还提出一种电器控制装置，包括传感器、处理器和控制器。传感器用于获得对象空间的环境光信号，所述环境光信号具有多个通道。处理器用于计算所述多个通道中至少两个通道之间的环境光信号强度的差值。控制器用于根据差值调节电器的运行状态。
20.在本发明的一实施例中，所述处理器执行根据所述差值判断环境光信号是否仅来自于自然光的步骤包括：判断所述差值是否落入预设的阈值范围；当所述差值落入所述阈值范围时，判断所述环境光信号仅来自于自然光；以及当所述差值未落入所述阈值范围时，判断所述环境光信号至少部分来自于灯光；其中当所述环境光信号至少部分来自于灯光时，调节所述电器至第一运行状态。
21.在本发明的一实施例中，所述阈值范围是在所述对象空间的自然光情况下或预设时间段中获得的所述至少两个通道之间的差值范围。
22.在本发明的一实施例中，所述处理器还用于确定环境光信号的强度，并判断所述强度是否大于第一阈值，如果是则计算所述多个通道中至少两个通道之间的所述强度的差值，如果否则调节所述电器至第二运行状态。
23.在本发明的一实施例中，当所述差值落入所述阈值范围时，所述控制器还用于：获取时间或日程信息并判断是否为工作或会议时间，如果是工作或会议时间，则调节电器至所述第一运行状态；如果不是工作或会议时间，则调节所述电器至第二运行状态，或者延迟预设时间再调节所述电器至第二运行状态，或者延迟到所述工作或会议时间再调节所述电
器至第一运行状态。
24.在本发明的一实施例中，当所述差值未落入所述阈值范围时，所述处理器还用于判断所述环境光信号是否振荡，如果是则调节所述电器至第一运行状态，如果否则调节所述电器至第二运行状态。
25.在本发明的一实施例中，所述处理器执行判断所述环境光信号是否振荡的步骤包括：检测一段时间内所述环境光信号的强度的突变事件；对所述突变事件进行计数；以及判断所述突变事件的计数是否达到第二阈值，如果是则认为所述环境光信号振荡，如果否则认为所述环境光信号未振荡。
26.在本发明的一实施例中，选择蓝色通道和绿色通道并计算信号强度的差值，所述控制器执行根据所述差值调节电器的运行状态的步骤包括：比较第一时刻的第一差值和第二时刻的第二差值；如果第二差值大于第一差值，则调节电器至第一运行状态；若第二差值小于第一差值，则调节电器至第二运行状态；如果第一差值等于第二差值，则维持第一时刻的电器运行状态，其中所述第二时刻晚于第一时刻。
27.在本发明的一实施例中，电器控制装置还包括信号预处理器，用于去除所述环境光信号中的背景光信号。
28.本发明还提出一种电器，包括如上所述的电器控制装置。
29.所述电器可以是空调、空气净化设备、新风设备、加湿器、除湿机等空气处理设备。
30.与现有技术相比，本发明仅通过对环境光信号中的多个通道间的强度进行分析，就能判断环境光种类，进而推断对象空间内是否有人，从而智能化控制电器的运行状态。本发明判断方便，成本低。
31.对于人员存在的场合，空气的质量或者空气的参数格外重要，例如因对象空间内人员聚集造成室内co2浓度过高时会影响人员的身心健康，又例如，当对象空间内存在感染病毒的人员时，为避免人员之间交叉感染，当一旦空间中存在人员时希望立即开启空气净化或新风等空气处理设备。因此根据对象空间内是否存在人员来自动的开启或关闭相应的空气设备，可以保证人员的身心健康，在没有人员时关闭相应的设备同时又可达到节能的效果。
附图说明
32.包括附图是为提供对本技术进一步的理解，它们被收录并构成本技术的一部分，附图示出了本技术的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：
33.图1是本技术一实施例的电器控制装置的结构框图。
34.图2是本技术一实施例的光传感器安装示意图。
35.图3是本技术一实施例的环境光种类判断方法流程图。
36.图4a是本技术一实施例的电器控制方法流程图。
37.图4b-4e是本技术一实施例的电器控制方法的示例。
38.图5a是本技术一实施例的检测环境光信号是否仅来自于自然光的示意图。
39.图5b是本技术一实施例的检测环境光信号振荡的示意图。
40.图6是本技术一实施例的排除环境光信号非振荡的示意图。
41.图7是本技术一实施例的从环境光信号中去除背景光的示意图。
具体实施方式
42.为了更清楚地说明本技术的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
43.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
44.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
45.图1是本技术一实施例的电器控制装置的结构框图。参考图1所示，电器控制装置100包括光传感器101、信号预处理器102、处理器103和控制器104。参考图2所示，光传感器101设置在对象空间10中，且可以设置一个或多个。当光传感器101有多个时，可以间隔布置在对象空间10的多个区域。在一些示例中，光传感器101布置在对象空间10的地板11上，如图2所示。当传感器需要设置在地板上时，出于人员安全问题(如不要被传感器部件绊倒)，不适合使用突出于地板11的传感器，例如红外传感器；而且，电器会被他障碍物遮蔽，无法使用雷达传感器；考虑到信息安全，也无法使用语音传感器或摄像头。
46.光传感器101用于获得对象空间10的环境光信号。本实施例中，环境光信号包括可见光信号，但也不限于此，还可以包括光照强度。光传感器101可包括多个通道，例如红色(r)通道、绿色(g)通道和蓝色(b)通道。光传感器101也可包括这多个通道中的任意两个。光照强度可以通过光传感器101直接检测，也可以通过光传感器101检测获得的红色通道、绿色通道和蓝色通道的信号值通过计算获得。在其他的示例中，光传感器101可以布置在对象空间10的其他位置，例如墙壁。
47.信号预处理器102耦接光传感器101，可以对光传感器101获得的环境光信号进行处理，例如滤波、放大等。在一些实施例中，信号预处理器 102可以整合到其他器件中，或者省略。在本技术的上下文中，当一个部件被称为“耦接于另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。
48.处理器103耦接信号预处理器102，用于检测环境光信号的强度变化。在一个方面，处理器103计算多个通道中至少两个通道之间的环境光信号强度的差值。控制器104耦接处理器103，用于根据差值判断环境光信号是否是仅来自于自然光。根据判断结果，控制器104可以调节电器200的运行状态。在对象空间10中，电器200可以有一个或多个。例如，每个光
传感器101可对应一个电器200。光传感器101检测其所在区域的环境光信号，经过控制器104判断后，控制对应电器200的运行状态。当有多个电器200 时，这些电器200可以是相互独立的，也可以组成一个系统。
49.在一个实施例中，电器控制装置100可包含在电器200中，作为电器 200的一部分。
50.下面更具体地描述电器控制装置及其上执行的环境光种类判断方法和电器控制方法的更多细节。
51.图3是本技术一实施例的环境光种类判断方法流程图。这一方法可在例如图1所示的电器控制装置中执行，但并不以此为限。参考图3所示，在步骤301，获得对象空间的环境光信号。这一步骤可由前文的光传感器 101执行。在步骤302，计算多个通道中至少两个通道之间的环境光信号强度的差值。在此步骤中，处理器103可计算2个通道之间环境光信号强度的差值。当要计算的通道多于2个时，可以计算每2个通道之间环境光信号强度的差值。在步骤303，控制器104可分析这些差值，然后根据这些差值来判断环境光信号是否仅来自于自然光。
52.图5a是本技术一实施例的检测环境光信号是否仅为自然光的示意图。参考图5a所示，通常情况下，各个通道的环境光信号如果是仅来自于自然光，则两个通道(例如r和b)间的环境光信号强度的差值会落入预设的阈值范围。这一阈值范围可以是在所述对象空间的自然光情况下获得的两个通道之间的差值范围。例如，可以使用额外的传感器在对象空间的窗边检测自然光，并计算两个通道之间的差值范围，加上一定裕量作为前述的阈值范围。或者，也可以预设时间段，例如确定对象空间内部没有开灯的时间段，预先获得两个通道之间的差值范围，作为前述的阈值范围。在一些实施例中，由于自然光中各通道的环境光信号间的差值可能动态变化的，阈值范围也是动态检测和变化的。参考图5a所示，在开灯之前的阶段，当通道 r和b间的差值落入阈值范围时，判断环境光信号仅来自于自然光。在开灯之后的阶段，灯光的光谱会造成环境光信号中例如蓝色光的强度升高。这造成通道r和b间的差值会变小，造成差值未落入阈值范围，此时判断环境光信号至少部分来自于灯光，即开灯。在关灯之后的阶段，通道r和 b间的差值重新落入阈值范围，此时判断环境光信号仅来自于自然光，即关灯。
53.图4a是本技术一实施例的电器控制方法流程图。这一方法可在例如图 1所示的电器控制装置中执行，但并不以此为限。参考图4a所示，在步骤 401，获得对象空间的环境光信号，在步骤402，计算多个通道中至少两个通道之间的环境光信号强度的差值，并根据差值判断环境光信号是否仅来自于自然光。步骤401可以与步骤301相似，步骤402可以与步骤302和 303相似，在此不再展开。步骤403，控制器104可以利用步骤303的结果。如果环境光是至少部分来自灯光，则调节电器到第一运行状态。如果环境光的种类判断不变，则维持电器的运行状态。在一个实施例中，第一运行状态是开启，第二运行状态是休眠或关机，下面将以此为例描述。
54.图4b是本技术一实施例的电器控制方法的示例。这一方法可在例如图 1所示的电器控制装置中执行，但并不以此为限。参考图4b所示，步骤411 与前文的步骤401类似，在此不展开。在步骤412中，例如处理器103判断环境光信号是否仅来自于自然光。如果环境光信号至少部分来自于灯光，在步骤413处理器103判断对象空间有人，并在步骤415由控制器104开启电器。步骤412中判断环境光信号仅是否来自于自然光的步骤，可参考流程图3和图
4a的相关描述，在此不再展开。可以理解，实际控制逻辑中，直接根据前文差值(第一时刻的差值和第二时刻的差值比较)来调节电器的运行状态，而无需包含环境光是否仅来自于自然光或者对象空间是否有人的判断逻辑。
55.图4c是本技术一实施例的电器控制方法的示例。这一方法可在例如图 1所示的电器控制装置中执行，但并不以此为限。参考图4c所示，步骤421 与前文的步骤411类似，在此不展开。在步骤422中，处理器103先比较环境光信号的强度与第一阈值，如果环境光信号的强度小于第一阈值，则直接跳到步骤425认为对象空间没人，如果环境光信号的强度达到第一阈值，再进入步骤423进行判断。其中，第一阈值与对象空间中适合工作的光信号(如光照强度)的强度相关，低于第一阈值的光信号的强度被认为不适合工作(例如黑暗的环境不适合工作)，因此可以简化判断为对象空间没人。步骤423、424、426、427与前文的步骤412、413、415、416类似，在此不再展开。加入步骤422后，可以在某些情况下省略步骤423，减少整体判断的数据收集量和逻辑运算量，对存储和运算性能要求降低。
56.图4d是本技术一实施例的电器控制方法的示例。这一方法可在例如图 1所示的电器控制装置中执行，但并不以此为限。参考图4d所示，步骤431、 432、433与前文的步骤421、422、423类似，在此不展开。在步骤434，例如控制器104获取时间或日程信息并判断当前适合工作的自然光光信号强度下，实际是否为工作或会议时间，如果是工作或会议时间，则在步骤 435认为对象空间有人，并在步骤437开启电器；如果不是工作或会议时间，则在步骤436认为对象空间没人，并在步骤438关闭电器，或者延迟预设时间，再进入步骤438关闭电器，或者延迟到工作或会议时间再开启电器。通过结合工作或会议时间的判断，可以弥补单独从环境光种类判断的准确性，提高准确率。其中，延迟预设时间再关闭电器，可以使得人离开对象空间后，电器继续运行一段时间，比如当电器是空气净化设备时，延迟关闭能将对象空间内遗留的污染物充分去除，保证下一次进入对象空间中的人的安全。
57.图4e是本技术一实施例的电器控制方法的示例。参考图4e所示，步骤441、442、443、444与前文的步骤431、432、433、434类似，在此不展开。在步骤443判断环境光信号至少部分来自于灯光时，在步骤445进一步由处理器103判断环境光信号是否振荡。当环境光信号至少部分来自于灯光时，表明对象空间内是开灯状态，但是，不清楚开灯装置时有人在对象空间内，还是人已经离开了对象空间，但是忘记关灯了。通过步骤445 来进一步判断对象空间是否有人，能降低忘关灯情况下电器继续运行造成的能源浪费。图5b是本技术一实施例的检测环境光信号振荡的示意图。参考图5b所示，此示例中环境光信号包括r、g和b三个通道。当出现对象空间有人活动时，每个通道都会出现多次短时间内幅度降低-升高的突变事件，如突变事件1和2。因此，步骤445可以包括检测一段时间内环境光信号的强度的突变事件，并对突变事件进行计数，然后判断该段时间内突变事件的计数是否达到第二阈值，如果是则在步骤447认为对象空间有人，如果否则在步骤448认为对象空间没人，对象空间内的灯是忘记关了。在此，可检测强度下降的幅度、重新上升的幅度以及下降-上升的持续时间，作为突变事件的特征。另外，人的活动引起的强度变化中，强度的一次下降及该下降之后的上升之间的持续时间小于某个值，例如30秒、10秒或者更小，如图5b所示。作为反例，图6中强度的一次下降及该下降之后的上升之间的持续时间达到几分钟，这可能是云层遮挡带来的环境光变化。因此，可以通过前述持续时间来区分是人的活动带来的强度变化，还是云层遮挡带来的强度变化，从而减少云层带来的误感知。此外，人的活动会造成一段时间内
强度的多次突变，强度的前一次降低-升高的突变(如图5b 中的突变事件1)和后一次降低-升高的突变(如图5b中的突变事件2)之间的时间间隔也小于某个值，例如30秒、10秒或者更小，如图5a所示，因此限定该段时间内突变事件的计数是否达到例如3次或更多，作为振荡的特征。举例来说，以r通道的信号强度变化幅度在300μw/cm2以上计为突变事件，对2分钟内的突变事件进行计数，计数达到6次，超过第二阈值4次，则判断为环境光信号振荡；若计数为3次，则没有达到第二阈值4次，判断为环境光信号未振荡。步骤447、448、449和450与前文的步骤435、436、437和438类似，在此不再展开。通过结合信号振荡的判断，可以提高整体判断的准确性。
58.在另一个实施例中，图4a中根据差值调节电器的运行状态的方法是，选择蓝色通道(b)和绿色通道(g)并计算信号强度的差值，比较第一时刻时环境光信号的两个通道之间的第一差值，以及第二时刻时两个通道之间的第二差值。如果第二差值大于第一差值，则认为第二时刻的环境光信号至少部分来自于灯光，此时打开电器。如果第二差值小于第一差值，则认为第二时刻的环境光信号是仅来自于自然光，此时关闭电器。如果第一差值等于第二差值，则认为第二时刻维持第一时刻的环境光的种类不变，此时维持电器的运行状态。其中，第二时刻晚于第一时刻。本技术可以间隔一定时间确定环境光信号的两个通道之间的差值，并与前一时刻的差值比较，从而动态地地控制电器的运行状态。
59.在本技术的实施例中，处理器103可以只检测多个通道中的一个的强度变化状态，例如前述的振荡。
60.在一些实施例中，为了方便计算，可以在获得环境光信号后，先行去除环境光信号中的背景光信号。背景光信号是环境光信号较为平稳的部分，代表未发生振荡和未开灯的情况下，环境光信号的强度。将背景光信号去除后，得到图7所示的信号。这一步骤可以在信号预处理器102中执行。
61.在对象空间的多个区域内具有多个传感器101的例子中，可综合分析多个传感器101的环境光信号，来判断环境光种类及振荡情况。例如分别针对每个环境光信号进行分析，当任意一个分析结果表示需要开启电器，即开启电器，这样能保证有人进入房间后电器立即启动，尤其是空气处理设备立即启动，避免人员之间的交叉感染。或者，当对相邻两个或更多个传感器101的环境光信号进行分析后认为需要开启或关闭电器，才开启或关闭电器，这样能提高判断精确度。
62.本技术中使用了流程图用来说明根据本技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
63.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本技术的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本技术进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本技术中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本技术示范实施例的精神和范围。
64.同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的
某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
65.同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
66.虽然本技术已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本技术，在没有脱离本技术精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本技术的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本技术的权利要求书的范围内。