[發(fā)明專利]一種用于博物館展柜的環(huán)境眩光監(jiān)測控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011406550.5
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112729534B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱凌建;劉建安;荀子涵;崔強(qiáng);歐珍珍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: G01J1/16
• 分類號: G01J1/16;G01J1/02
• 代理公司: 蘇州達(dá)權(quán)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32737
• 代理人: 溫明霞

1.一種用于博物館展柜的環(huán)境眩光監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于，待檢測光源包括設(shè)置于展柜(3)的展柜內(nèi)照明光源(2)和環(huán)境光源(1)，展柜(3)內(nèi)設(shè)置有環(huán)境眩光測量位(4)；

環(huán)境眩光監(jiān)測控制系統(tǒng)包括對應(yīng)展柜內(nèi)照明光源(2)和環(huán)境光源(1)設(shè)置的光學(xué)測距裝置(5)、環(huán)境光照度傳感器(6)、單片機(jī)處理單元(7)以及光源調(diào)控單元，單片機(jī)處理單元(7)的輸出端與環(huán)境光源調(diào)控機(jī)構(gòu)(8)的輸入端相連；

利用DIALux建立仿真環(huán)境，確定環(huán)境眩光測量位(4)，光學(xué)測距裝置(5)用于獲取展柜內(nèi)照明光源(2)和環(huán)境光源(1)在以環(huán)境眩光測量位(4)為坐標(biāo)原點的空間位置坐標(biāo)并將得其傳送至單片機(jī)處理單元(7)，環(huán)境光照度傳感器(6)用于獲取展柜內(nèi)照明光源(2)和環(huán)境光源(1)的光照度參數(shù)并將其傳輸至單片機(jī)處理單元(7)，單片機(jī)處理單元(7)通過結(jié)合光照度參數(shù)與空間位置坐標(biāo)，利用環(huán)境眩光監(jiān)測算法獲得環(huán)境眩光參數(shù)與評價并實現(xiàn)檢測結(jié)果的實時顯示；

單片機(jī)處理單元(7)和環(huán)境光源調(diào)控機(jī)構(gòu)(8)用于根據(jù)環(huán)境眩光參數(shù)以及環(huán)境眩光控制算法對光源亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)；單片機(jī)處理單元(7)連接有外部調(diào)控機(jī)構(gòu)；

環(huán)境眩光監(jiān)測算法是基于展柜測量得到的工作面光照度數(shù)據(jù)以及各光源空間位置坐標(biāo)的計算獲得的:通過測量得到的工作面光照度數(shù)據(jù)，根據(jù)物面光照度與亮度換算關(guān)系通過不同反射面的反射系數(shù)計算獲取環(huán)境亮度和展品物面反射亮度，通過各光源空間位置坐標(biāo)計算光源與測量位置間的直線距離，并依據(jù)古斯位置指數(shù)表通過插值法獲取相應(yīng)的光源位置指數(shù)，在獲取以上四種參數(shù)的基礎(chǔ)上依據(jù)室內(nèi)統(tǒng)一眩光值(UGR)的計算公式計算展柜空間內(nèi)室內(nèi)統(tǒng)一眩光值，并依據(jù)室內(nèi)統(tǒng)一眩光值的主觀評價體系給出被測展柜物理空間的眩光影響評價；

環(huán)境眩光控制算法是基于占空比可調(diào)的PWM光源亮度調(diào)節(jié)方法形成:依照照明設(shè)計規(guī)范GB50034-2013中對于博物館內(nèi)部室內(nèi)統(tǒng)一眩光值的相應(yīng)要求以及室內(nèi)統(tǒng)一眩光值主觀評價體系確定室內(nèi)統(tǒng)一眩光值調(diào)節(jié)閾值，通過比較環(huán)境眩光監(jiān)測算法計算獲得的眩光值與閾值之間的大小利用單片機(jī)處理單元(7)生成占空比可調(diào)的PWM信號，通過這一信號驅(qū)動環(huán)境光源亮度調(diào)節(jié)裝置，進(jìn)而改變環(huán)境光源亮度，從而改變眩光值大小以實現(xiàn)對環(huán)境眩光的控制；

環(huán)境光照度傳感器(6)采用型號為BH1750FVI或GY-485-44009的器件；

單片機(jī)處理單元(7)選用STM32F103系列單片機(jī)或ARM處理器；環(huán)境光源調(diào)控機(jī)構(gòu)(8)選用具備PWM調(diào)節(jié)能力的恒流或恒壓光源驅(qū)動裝置；

外部調(diào)控機(jī)構(gòu)包括互聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺互聯(lián)，互聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺互聯(lián)用于實現(xiàn)博物館環(huán)境眩光的全天候?qū)崟r在線監(jiān)測與調(diào)控；

光學(xué)測距裝置(5)可采用光學(xué)測量裝置、激光測距儀或激光測距傳感器模塊；

所述用于博物館展柜的環(huán)境眩光監(jiān)測控制系統(tǒng)，主要包括以下步驟：

步驟1：通過DIALux建立仿真環(huán)境，確定被測空間內(nèi)室內(nèi)統(tǒng)一眩光值最大測量位置；

步驟2：建立以觀測位置為坐標(biāo)原點的空間坐標(biāo)系，利用測距裝置獲取光源空間位置參數(shù)，通過單片機(jī)處理單元利用光源空間位置參數(shù)計算獲得光源位置指數(shù)；

步驟3：環(huán)境光照度傳感器獲取被監(jiān)測物理空間內(nèi)光照度參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)處理單元，由單片機(jī)處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償后實現(xiàn)實時顯示，同時作為環(huán)境眩光計算模型的輸入量；

步驟4：單片機(jī)處理單元以環(huán)境光照度信息和光源位置指數(shù)作為輸入量，通過環(huán)境眩光參數(shù)監(jiān)測計算算法計算獲取展柜環(huán)境眩光值；

步驟5：環(huán)境眩光參數(shù)計算算法是通過照明設(shè)計軟件DIALux?evo中建立的仿真環(huán)境，獲取展柜環(huán)境中眩光測量位置、測量點光照度、各物面反射強(qiáng)度等參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，建立的以光源位置指數(shù)、展柜空間環(huán)境光照度為輸入量的展柜環(huán)境眩光參數(shù)監(jiān)測計算模型；

步驟6：單片機(jī)處理單元依據(jù)環(huán)境眩光參數(shù)監(jiān)測計算結(jié)果，輸出環(huán)境眩光調(diào)節(jié)控制信號，驅(qū)動環(huán)境光源調(diào)控機(jī)構(gòu)，進(jìn)而驅(qū)動整體環(huán)境光源或者展柜內(nèi)光源進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)，進(jìn)而實現(xiàn)基于博物館展柜環(huán)境眩光監(jiān)測的環(huán)境光源調(diào)控；

步驟7：經(jīng)單片機(jī)處理單元處理后的檢測數(shù)據(jù)可通過互聯(lián)網(wǎng)與外部遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺互聯(lián)，實現(xiàn)監(jiān)測控制結(jié)果的云端顯示與在線監(jiān)測。