本发明属于家用家具技术领域，尤其涉及一种艺术智能台灯。
背景技术：
随着科技的发展，我们越来越需求更加便捷的生活环境，这就要求我们更好的掌握和应用科学技术，提高创新思维能力，能够开发出更加人性化的产品供人们使用。台灯是我们学习、工作中不可或缺的一个工具，
综上所述，目前的台灯并不具有自动调节亮度的功能以及自动开关功能，智能化程度低，浪费了好多能源。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种艺术智能台灯，旨在解决目前的台灯并不具有自动调节亮度的功能以及自动开关功能，智能化程度低，浪费了好多能源的问题。
本发明是这样实现的，该艺术智能台灯设置有底座、控制单元、蓄电池、伸缩杆、照明灯、太阳能板、红外传感器、声音传感器、光强传感器；
底座内安装有控制单元和蓄电池，底座的上端安装有伸缩杆，伸缩杆的顶部安装有照明灯，照明灯的背面安装有太阳能板，太阳能板通过导线与蓄电池相连接，蓄电池的电源输出端通过控制器与照明灯相连接；底座的表面分别安装有红外传感器、声音传感器、光强传感器，红外传感器、声音传感器、光强传感器分别与控制单元相连接。
进一步，所述光强传感器包括光敏电阻、用于检测光敏电阻电压的A/D转换芯片、接受来自A/D转换芯片的电压并用单片机调整占空比用于对照明灯的电流进行控制的脉冲宽度调制装置；所述红外传感器上安装有菲涅尔透镜；所述底座上还设有供蓄电池充电的充电接口；所述照明灯采用LED灯。
进一步，所述控制单元包括信号接收模块、信号处理模块、信号发射模块；
所述信号接收模块与信号处理模块连接，用于接收红外传感器、声音传感器、光强传感器传输的检测信号，并将接收的检测信号传输给信号处理模块；
所述信号处理模块与信号发射模块连接，用于接收信号接收模块发送的检测信号，并对检测信号进行处理，将处理后的指令信号传输给信号发射模块；
所述信号发射模块用于接收信号处理模块发送的指令信号，并将指令信号发送至照明灯。
进一步，所述信号接收模块的信号接收方法为：
首先，用感知设备在独立的采样周期内对目标信号x(t)进行采集，并用A/D方式对信号进行数字量化；
然后，对量化后的信号x(i)进行降维；
最后，对降维后的信号进行重构；其中t为采样时刻，i为量化后的信号排序；
对量化后的信号进行降维，具体是对量化后的信号通过有限脉冲响应滤波器的差分方程i＝1,…,M，其中h(0),…,h(L-1)为滤波器系数，设计基于滤波的压缩感知信号采集框架，构造如下托普利兹测量矩阵：
则观测i＝1,…,M，其中b1,…,bL看作滤波器系数；子矩阵ΦFT的奇异值是格拉姆矩阵G(ΦF,T)＝Φ′FTΦFT特征值的算术根，验证G(ΦF,T)的所有特征值λi∈(1-δK,1+δK),i＝1,…,T，则ΦF满足RIP，并通过求解如下公式(1)最优化问题来重构原信号：
即通过线性规划方法来重构原信号，亦即BP算法；
针对实际压缩信号，如语音或红外光信号的采集，则修改ΦF为如下形式：
如果信号在变换基矩阵Ψ上具有稀疏性，则通过求解如下公式(2)最优化问题，精确重构出原信号：
其中Φ与Ψ不相关，Ξ称为CS矩阵。
进一步，A/D转换芯片检测光敏电阻电压的检测方法采用测量经过可调数字式移相器移相的待测信号Vx与参考微波信号Vref合成后的信号功率的方法，实现对微波相位的精确测量，即将待测信号Vx经过可调数字式移相器搬移一定的相位角度后加到功率合成器的输入端口二，将与待测信号Vx频率相同的参考微波信号Vref加到功率合成器的输入端口一；这两路信号经过功率合成器进行矢量合成后加在光敏电阻的输入端口；
可调数字式移相器在待测信号Vx的相位的基础上增加额外的附加相位，结果使得即将与其进行矢量合成的参考微波信号Vref相对于此路信号的角度成为180度和0度，这分别对应在功率合成器的输出端口处的信号功率为最小值与最大值；然后通过数字式万用表精确地检测出光敏电阻的输出端口电压的最小值和最大值，分别对应功率合成器的输出端口处的信号功率的最小值和最大值，从而判断被合成的两个矢量之间的角度是180度还是0度，若该角度成为180度，则意味着参考信号的相位角度加上180度再减去可调数字式移相器所示移相度数后即为待测信号Vx的相位；若该角度成为0度，则意味着参考信号的相位角度减去可调数字式移相器所示移相度数后即为待测信号Vx的相位其中两次附加相位角度之差肯定为180度，从而推算出的待测信号Vx的原相位是一个唯一的值。
进一步，所述可调数字式移相器配置优化和运行控制方法，电路板断面为包含L个节点和nL条输电线路，对应于所述的nL条输电线路计划配置M台可调数字式移相器，其中，L为≥3的正整数，nL为≥2的正整数，M为≤nL的正整数；所述的可调数字式移相器配置优化和运行控制方法包括以下步骤：
S100：获取所述电路板断面L个节点的节点数据和可调数字式移相器的计划配置台数M，所述的节点数据包括节点导纳，节点上的光敏电阻有功出力、有功负荷和无功功率；
S200：用串联电压源和并联电流源等效可调数字式移相器，利用诺顿定理，将其中的电压源支路转化为附加节点注入功率，建立含有可调数字式移相器的电力系统节点功率平衡方程；
S300：通过设置功率权重系数w1和电路板损权重系数w2调节优化目标中断面输送功率和电路板损的权重，以断面输送功率最大并且兼顾电路板损最小为优化目标，建立含有可调数字式移相器并且考虑多运行方式下断面N-1约束的最优潮流数学模型；
S400：采用非线性原始-对偶内点法，以所有节点在基础运行方式及其N-1断开运行方式下的功率平衡方程式为等式约束条件，以光敏电阻的有功、无功出力限制、移相角限制、节点电压限制为变量约束条件，以所有线路功率热稳极限限制为不等式约束条件，求解所述的最优潮流数学模型；所述最优潮流数学模型为：
式中，F为标量目标函数；G为等式约束条件，H为不等式约束条件；x为状态变量；u为控制变量；
所述目标函数为：
式中，PGi为第i个可调数字式移相器的有功出力；a0i，a1i，a2i为耗量特性曲线参数；
所述等式约束(节点功率平衡方程)为：
所述不等式约束，包括电源有功出力上下界约束
式中，sB为系统所有节点集合，SG为可调数字式移相器的集合，Vi、θi为节点i的电压幅值与相角；θij＝θi-θj；Gij、Bij分别为节点导纳矩阵第i行第j列元素的实部与虚部。
S500：对应于电路板断面的各条线路中配置2至M台可调数字式移相器的所有配置状态，采用穷举法重复调用步骤S400进行计算，获取不同配置状态下各种基础运行方式及其N-1开断方式下的断面传输容量；
S600：比较步骤S500获得的每一种配置状态下各种基础运行方式的断面传输容量，根据综合断面传输容量最大时可调数字式移相器的配置状态，确定可调数字式移相器的最优配置状态，所述的最优配置状态包括可调数字式移相器的安装台数，以及各可调数字式移相器在所述电路板断面中的安装位置；
S700：根据步骤S600确定的可调数字式移相器最优配置状态，在电路板断面的输电线路上配置可调数字式移相器；同时令目标函数中的功率权重系数w1＝0，令约束中取健全运行方式个数nm＝1，令负荷率λ≡1，对应于电网断面在系统健全运行状态和断面N-1开断状态的各种运行方式，采用穷举法重复调用步骤S400进行计算，确定各可调数字式移相器的开机方式和移相角取值，建立可调数字式移相器运行控制参数表；
S800：可调数字式移相器控制装置根据系统当前的运行状态，读取可调数字式移相器运行控制参数表，依据运行控制参数表调节各台可调数字式移相器的运行方式和移相角，在系统健全运行状态及N-1开断状态实现电路板断面输送能力的最优化。
进一步，所述的步骤S400包括以下动作：
S410：设置初值，令迭代次数k＝0，最大允许迭代次数Kmax＝50，中心参数ζ∈(0,1]，计算精度ε＝10-6，选择松弛因子[l,u]T>0，拉格朗日乘子[z>0,w<0,y≠0]T，选取变量的初值；
S420：如果k<Kmax，转步骤S430；否则，迭代计算不收敛，退出迭代循环；
S430：按下式计算对偶间隙Gap：
Gap＝lTz-uTw (3)
若Gap<ε，计算成功，输出最优解，退出迭代循环。
本发明具有的优点和积极技术效果是：该艺术智能台灯结构简单，可智能判断周围是否有人以及执行用户的“口头”命令，从而实现灯的自动开关。同时用户可以手动设定当前所需的亮度，设定后，台灯可自动调节亮度，使周围环境光强始终保持在用户先前所设定的亮度上，节约了电能。
本发明的信号接收方法使控制照明灯进一步得到准确的控制。
本发明的可调数字式移相器配置优化和运行控制方法，通过建立和求解电路板断面最优潮流数学模型，得到的满足多运行方式及其N-1开断方式的移相器安装位置、台数及其在各方式下移相器的控制角度，可以将电路板断面输送能力几乎提高到断面的理论热稳极限。本发明的可调数字式移相器配置优化和运行控制方法，通过求解最优配置状态下的电路板断面最优潮流数学模型，建立可调数字式移相器运行控制参数表，并通过调节各台可调数字式移相器的运行方式和移相角，保证电路板断面在系统健全状态及N-1开断状态均达到最优化运行状态。
附图说明
图1是本发明实施例提供的艺术智能台灯的结构示意图；
图中：1、底座；2、控制单元；3、蓄电池；4、伸缩杆；5、照明灯；6、太阳能板；7、红外传感器；8、声音传感器；9、光强传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图1对本发明的应用原理作详细描述。
本发明实施例提供的艺术智能台灯包括：底座1、控制单元2、蓄电池3、伸缩杆4、照明灯5、太阳能板6、红外传感器7、声音传感器8、光强传感器9。
底座1内安装有控制单元2和蓄电池3，底座1的上端安装有伸缩杆4，伸缩杆4的顶部安装有照明灯5，照明灯5的背面安装有太阳能板6，太阳能板6通过导线与蓄电池3相连接，蓄电池3的电源输出端通过控制器2与照明灯5相连接；底座1的表面分别安装有红外传感器7、声音传感器8、光强传感器9，红外传感器7、声音传感器8、光强传感器9分别与控制单元2相连接。
所述光强传感器9包括光敏电阻、用于检测光敏电阻电压的A/D转换芯片、接受来自A/D转换芯片的电压并用单片机调整占空比用于对照明灯5的电流进行控制的脉冲宽度调制装置。
所述红外传感器7上安装有菲涅尔透镜。
所述底座1上还设有供蓄电池3充电的充电接口。
所述照明灯5采用LED灯。
所述控制单元包括信号接收模块、信号处理模块、信号发射模块；
所述信号接收模块与信号处理模块连接，用于接收红外传感器、声音传感器、光强传感器传输的检测信号，并将接收的检测信号传输给信号处理模块；
所述信号处理模块与信号发射模块连接，用于接收信号接收模块发送的检测信号，并对检测信号进行处理，将处理后的指令信号传输给信号发射模块；
所述信号发射模块用于接收信号处理模块发送的指令信号，并将指令信号发送至照明灯。
所述信号接收模块的信号接收方法为：
首先，用感知设备在独立的采样周期内对目标信号x(t)进行采集，并用A/D方式对信号进行数字量化；
然后，对量化后的信号x(i)进行降维；
最后，对降维后的信号进行重构；其中t为采样时刻，i为量化后的信号排序；
对量化后的信号进行降维，具体是对量化后的信号通过有限脉冲响应滤波器的差分方程i＝1,…,M，其中h(0),…,h(L-1)为滤波器系数，设计基于滤波的压缩感知信号采集框架，构造如下托普利兹测量矩阵：
则观测i＝1,…,M，其中b1,…,bL看作滤波器系数；子矩阵ΦFT的奇异值是格拉姆矩阵G(ΦF,T)＝Φ′FTΦFT特征值的算术根，验证G(ΦF,T)的所有特征值λi∈(1-δK,1+δK),i＝1,…,T，则ΦF满足RIP，并通过求解如下公式(1)最优化问题来重构原信号：
即通过线性规划方法来重构原信号，亦即BP算法；
针对实际压缩信号，如语音或红外光信号的采集，则修改ΦF为如下形式：
如果信号在变换基矩阵Ψ上具有稀疏性，则通过求解如下公式(2)最优化问题，精确重构出原信号：
其中Φ与Ψ不相关，Ξ称为CS矩阵。
A/D转换芯片检测光敏电阻电压的检测方法采用测量经过可调数字式移相器移相的待测信号Vx与参考微波信号Vref合成后的信号功率的方法，实现对微波相位的精确测量，即将待测信号Vx经过可调数字式移相器搬移一定的相位角度后加到功率合成器的输入端口二，将与待测信号Vx频率相同的参考微波信号Vref加到功率合成器的输入端口一；这两路信号经过功率合成器进行矢量合成后加在光敏电阻的输入端口；
可调数字式移相器在待测信号Vx的相位的基础上增加额外的附加相位，结果使得即将与其进行矢量合成的参考微波信号Vref相对于此路信号的角度成为180度和0度，这分别对应在功率合成器的输出端口处的信号功率为最小值与最大值；然后通过数字式万用表精确地检测出光敏电阻的输出端口电压的最小值和最大值，分别对应功率合成器的输出端口处的信号功率的最小值和最大值，从而判断被合成的两个矢量之间的角度是180度还是0度，若该角度成为180度，则意味着参考信号的相位角度加上180度再减去可调数字式移相器所示移相度数后即为待测信号Vx的相位；若该角度成为0度，则意味着参考信号的相位角度减去可调数字式移相器所示移相度数后即为待测信号Vx的相位其中两次附加相位角度之差肯定为180度，从而推算出的待测信号Vx的原相位是一个唯一的值。
进一步，所述可调数字式移相器配置优化和运行控制方法，电路板断面为包含L个节点和nL条输电线路，对应于所述的nL条输电线路计划配置M台可调数字式移相器，其中，L为≥3的正整数，nL为≥2的正整数，M为≤nL的正整数；所述的可调数字式移相器配置优化和运行控制方法包括以下步骤：
S100：获取所述电路板断面L个节点的节点数据和可调数字式移相器的计划配置台数M，所述的节点数据包括节点导纳，节点上的光敏电阻有功出力、有功负荷和无功功率；
S200：用串联电压源和并联电流源等效可调数字式移相器，利用诺顿定理，将其中的电压源支路转化为附加节点注入功率，建立含有可调数字式移相器的电力系统节点功率平衡方程；
S300：通过设置功率权重系数w1和电路板损权重系数w2调节优化目标中断面输送功率和电路板损的权重，以断面输送功率最大并且兼顾电路板损最小为优化目标，建立含有可调数字式移相器并且考虑多运行方式下断面N-1约束的最优潮流数学模型；
S400：采用非线性原始-对偶内点法，以所有节点在基础运行方式及其N-1断开运行方式下的功率平衡方程式为等式约束条件，以光敏电阻的有功、无功出力限制、移相角限制、节点电压限制为变量约束条件，以所有线路功率热稳极限限制为不等式约束条件，求解所述的最优潮流数学模型；
所述最优潮流数学模型为：
式中，F为标量目标函数；G为等式约束条件，H为不等式约束条件；x为状态变量；u为控制变量；
所述目标函数为：
式中，PGi为第i个可调数字式移相器的有功出力；a0i，a1i，a2i为耗量特性曲线参数；
所述等式约束(节点功率平衡方程)为：
所述不等式约束，包括电源有功出力上下界约束
式中，sB为系统所有节点集合，SG为可调数字式移相器的集合，Vi、θi为节点i的电压幅值与相角；θij＝θi-θj；Gij、Bij分别为节点导纳矩阵第i行第j列元素的实部与虚部。
S500：对应于电路板断面的各条线路中配置2至M台可调数字式移相器的所有配置状态，采用穷举法重复调用步骤S400进行计算，获取不同配置状态下各种基础运行方式及其N-1开断方式下的断面传输容量；
S600：比较步骤S500获得的每一种配置状态下各种基础运行方式的断面传输容量，根据综合断面传输容量最大时可调数字式移相器的配置状态，确定可调数字式移相器的最优配置状态，所述的最优配置状态包括可调数字式移相器的安装台数，以及各可调数字式移相器在所述电路板断面中的安装位置；
S700：根据步骤S600确定的可调数字式移相器最优配置状态，在电路板断面的输电线路上配置可调数字式移相器；同时令目标函数中的功率权重系数w1＝0，令约束中取健全运行方式个数nm＝1，令负荷率λ≡1，对应于电网断面在系统健全运行状态和断面N-1开断状态的各种运行方式，采用穷举法重复调用步骤S400进行计算，确定各可调数字式移相器的开机方式和移相角取值，建立可调数字式移相器运行控制参数表；
S800：可调数字式移相器控制装置根据系统当前的运行状态，读取可调数字式移相器运行控制参数表，依据运行控制参数表调节各台可调数字式移相器的运行方式和移相角，在系统健全运行状态及N-1开断状态实现电路板断面输送能力的最优化。
进一步，所述的步骤S400包括以下动作：
S410：设置初值，令迭代次数k＝0，最大允许迭代次数Kmax＝50，中心参数ζ∈(0,1]，计算精度ε＝10-6，选择松弛因子[l,u]T>0，拉格朗日乘子[z>0,w<0,y≠0]T，选取变量的初值；
S420：如果k<Kmax，转步骤S430；否则，迭代计算不收敛，退出迭代循环；
S430：按下式计算对偶间隙Gap：
Gap＝lTz-uTw (3)
若Gap<ε，计算成功，输出最优解，退出迭代循环。
下面结合工作原理对本发明的结构进一步描述。
太阳能板6吸收太阳能并转换为电能储存在蓄电池3中，红外传感器7用于判断台灯周围是否有人，通过声音传感器8检测周围是否有声音，并将信号传输到控制单元2，通过检测人体的位置及声音的大小判断“开”“关”，从而实现台灯的自动开关。光敏电阻来采集环境光亮程度，然后采用脉冲宽度调制控制电压或频率协调变化，脉冲宽度调制方式是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使得电压与频率协调变化。通过人眼不易察觉的频率快速开关LED灯，给人一种LED灯总是亮的假象。开关时间比率决定了流过LED的平均电流，从而决定了LED台灯的亮度。其具有较高的调光精确度，很容易实现万分之一的精度。方便了人们的生活，节约能源以及保护用户视力，实现灯的自动开关。同时用户可以手动设定当前所需的亮度，设定后，台灯可自动调节亮度，使周围环境光强始终保持在用户先前所设定的亮度上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。