密闭空间自然环境模拟系统及其方法与流程

1.本发明系有关于一种模拟系统，特别是一种密闭空间自然环境模拟系统。本发明还涉及此系统的密闭空间自然环境模拟方法。


背景技术：

2.随着城市商业化持续不断发展、地下商场、地下办公场所、地下居室越来越多。上述的地下密闭空间的照明及空气质量等均不佳，故生活在上述的地下密闭空间的人们无法享受自然光及清新空气等，因而导致产生健康方面的问题(如生物钟紊乱等)。现有的照明系统仅能模拟几种固定的照明模式，但无法及时获取外界实时的天气信息或根据生物钟自动进行照明模式调整。


技术实现要素：

3.根据本发明的一实施例，提出密闭空间自然环境模拟系统，其包含照度传感模块、第一控制模块、第二控制模块及照明模块。照度传感模块侦测室外照度以产生光电流。第一控制模块于将光电流转换为电压值，并读取电压值产生数字信号，且根据数字信号、第一控制模块的工作电压、第一控制模块的分辨率、照度传感模块的光电流-照度曲线图及将光电流转换为电压值的放大系数计算室外照度的照度值。第二控制模块接收照度值以控制照明模块，使照明模块的照度实质上等于室外照度。
4.在一实施例中，第一控制模块将数字信号乘以工作电压以产生第一数值，并将第一数值除以与分辨率对应的准位的数量以产生第二数值，且将第二数值除以放大系数以还原光电流的电流值，藉此第一控制模块根据电流值及光电流-照度曲线图计算照度值。
5.在一实施例中，第一控制模块经由包含运算放大器及电阻的转换电路将光电流转换为电压值，放大系数为运算放大器的放大倍数乘以电阻的电阻值。
6.在一实施例中，密闭空间自然环境模拟系统更包含储存多个时间模式的生物钟模块。生物钟模块选择对应于现在时间的时间模式，第二控制模块根据生物钟模块选择的时间模式控制照明模块的照明模式。
7.在一实施例中，密闭空间自然环境模拟系统更包含空气清新模块。空气清新模块侦测环境负离子浓度，并于环境负离子浓度低于门坎值时产生负离子，使环境负离子浓度能维持在目标浓度范围。
8.根据本发明的另一实施例，提出一种密闭空间自然环境模拟方法，其包含下列步骤：经由照度传感模块侦测室外照度以产生光电流；由第一控制模块将光电流转换为电压值，并读取电压值产生数字信号；透过第一控制模块根据数字信号、第一控制模块的工作电压、第一控制模块的分辨率、照度传感模块的光电流-照度曲线图及将光电流转换为电压值的放大系数计算室外照度的照度值；以及经由第二控制模块接收照度值以控制照明模块，使照明模块的照度实质上等于室外照度。
9.在一实施例中，透过第一控制模块根据数字信号、工作电压、分辨率、光电流-照度
曲线图及放大系数计算照度值的步骤更包含下列步骤：由第一控制模块将数字信号乘以工作电压以产生第一数值；透过第一控制模块将第一数值除以与分辨率对应的准位的数量以产生第二数值；经由第一控制模块将第二数值除以放大系数以还原光电流的电流值；以及由第一控制模块根据电流值及光电流-照度曲线图计算照度值。
10.在一实施例中，由第一控制模块将光电流转换为电压值的步骤更包含：由第一控制模块经由包含运算放大器及电阻的转换电路将光电流转换为电压值，放大系数为运算放大器的放大倍数乘以电阻的电阻值。
11.在一实施例中，密闭空间自然环境模拟方法更包含下列步骤：经由生物钟模块储存多个时间模式；透过生物钟模块选择对应于现在时间的时间模式；以及由第二控制模块根据生物钟模块选择的时间模式控制照明模块的照明模式。
12.在一实施例中，密闭空间自然环境模拟方法更包含下列步骤：经由空气清新模块侦测环境负离子浓度；以及由空气清新模块在环境负离子浓度低于门坎值时产生负离子，使环境负离子浓度能维持在目标浓度范围。
13.承上所述，依本发明的实施例的密闭空间自然环境模拟系统及其方法，其可具有一或多个下述优点：
14.(1)本发明的一实施例中，密闭空间自然环境模拟系统可透过照度传感模块侦测室外照度以产生光电流，并执行演算机制以还原光电流的电流值并精确计算光电流对应的室外照度，并控制照明模块使照明模块的照度实质上等于室外照度。因此，密闭空间自然环境模拟系统能更为精确的模拟室外的日光，使生活在密闭空间的人们可以感受到自然的日光。
15.(2)本发明的一实施例中，密闭空间自然环境模拟系统具有室外信息采集系统。室外信息采集系统可定时采集室外温度、室外光照强度及室外特殊天气状况等，并分析上述数据进行以产生室外天气信息，并透过照明模块的显示模块显示室外天气信息。因此，透过密闭空间自然环境模拟系统，生活在密闭空间的人们可以随时根据室外天气信息得知室外的天气状况。
16.(3)本发明的一实施例中，密闭空间自然环境模拟系统具有生物钟模块，生物钟模块选择对应于现在时间的时间模式(如工作模式、午休模式、休闲模式、下班模式等)，第二控制模块根据生物钟模块选择的时间模式控制照明模块的照明模式并适当地调整空气质量。因此，密闭空间自然环境模拟系统可以有效地提升生活在密闭空间的人们的工作效率及生活质量。
17.(4)本发明的一实施例中，密闭空间自然环境模拟系统具有空气清新模块，其可侦测环境负离子浓度，并于环境负离子浓度低于门坎值时产生负离子，使环境负离子浓度能维持在目标浓度范围。透过密闭空间自然环境模拟系统，生活在密闭空间的人们可以呼吸到如自然环境(如森林)的新鲜空气。
18.(5)本发明的一实施例中，密闭空间自然环境模拟系统还可以提供各种情境模式仿真功能(如晴天模式、雨天模式、节日模式等)，并根据选择的情境模式控制照明装置的照明模式。因此，密闭空间自然环境模拟系统可以进一步提升生活在密闭空间的人们的生活质量。
附图说明
19.图1为本发明的一实施例的密闭空间自然环境模拟系统的方块图。
20.图2为本发明的一实施例的密闭空间自然环境模拟系统的照度传感模块的光电流-照度曲线图。
21.图3为本发明的一实施例的密闭空间自然环境模拟方法的流程图。
22.附图标记说明：
23.1-密闭空间自然环境模拟系统；11-室外信息采集系统；111-第一控制模块；112-照度传感模块；113-天气传感模块；114-温度传感模块；115-第一信号传输模块；12-室内控制系统；121-第二控制模块；122-照明模块；1221-显示模块；123-电源控制模块；124-空气清新模块；125-第二信号传输模块；126-生物钟模块；op-运算放大器；rt-电阻；s31～s36-步骤流程。
24.以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本创作相关的目的及优点。
具体实施方式
25.以下將參照相關图式，说明依本发明的密闭空间自然环境模拟系统及其方法的实施例，为了清楚与方便图式說明，图式中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸大或缩小地呈现。在以下描述及/或权利要求中，当提及元件「连接」或「耦合」至另一元件时，其可直接连接或耦合至该另一元件或可存在介入元件；而当提及元件「直接连接」或「直接耦合」至另一元件时，不存在介入元件，用于描述元件或层间的关系的其他字词应以相同方式解释。为使便于理解，下述实施例中的相同元件以相同的符号标示来说明。
26.请参阅图1及图2，其为本发明的一实施例的密闭空间自然环境模拟系统的方块图及照度传感模块的光电流-照度曲线图。如图1所示，密闭空间自然环境模拟系统1包含室外信息采集系统11及室内控制系统12。室内控制系统12可设置于密闭空间中(如地下办公场所、地下商场等)，而室外信息采集系统11则可设置于室外适当地点。
27.室外信息采集系统11包含第一控制模块111、照度传感模块112、天气传感模块113、温度传感模块114及第一信号传输模块115。照度传感模块112、天气传感模块113、温度传感模块114及第一信号传输模块115与第一控制模块111。
28.室外控制系统12包含第二控制模块121、照明模块122、电源控制模块123、空气清新模块124、生物钟模块126及第二信号传输模块125。电源控制模块123、空气清新模块124、生物钟模块126及第二信号传输模块125与第二控制模块121连接，而照明模块122与电源控制模块123连接。第一控制模块111及第二控制模块121可透过第一信号传输模块115及第二信号传输模块125相互进行无线通信。在一实施例中，第一信号传输模块115可为蓝芽传输模块，第二信号传输模块125可为蓝芽接收模块。在另一实施例中，第一信号传输模块115及第二信号传输模块125也可为基于其它通信协议的模块(如wi-fi、zigbee等)。
29.照度传感模块112用于侦测室外照度(自然日光)以产生光电流。在一实施例中，照度传感模块112可为光敏电阻。在另一实施例中，照度传感模块112可为光二极管、光电芯片或其它类似的组件。
照度曲线图可由照度传感模块112的制造商提供。而由下式(3)可计算在目前光照频率下的光校正系数：
40.y＝m*x*x
…………………ꢀ
(3)
41.其中，x表示照度值；m表示照度传感模块112在目前光照频率下的光校正系数。在本实施例中，光电流为0.03ma，而对应的照度值为1000lux；因此，光校正系数m为3*10-8。
42.天气传感模块113可侦测室外特殊天气状况(如雨、雪等)。温度传感模块114则可以侦测室外温度。在一实施例中，天气传感模块113可为雨量计、雨传感器、雪传感器、任二者或以上之组合或其它类似的组件；温度传感模块114则可以为温度计或其它类似的组件。第一控制模块111透过第一信号传输模块115传送室外温度、室外光照强度及室外特殊天气状况。第二控制模块121经由透过第二信号传输模块125接收上述的信息，并分析上述数据进行以产生室外天气信息，并透过照明模块122的显示模块1221(如液晶屏幕等)显示室外天气信息。因此，透过密闭空间自然环境模拟系统1，生活在密闭空间的人们可以随时根据室外天气信息得知室外的天气状况。
43.空气清新模块124可侦测环境负离子浓度，并于环境负离子浓度低于门坎值时产生负离子，使环境负离子浓度能维持在目标浓度范围。在一实施例中，空气清新模块124可包含负离子传感器(用于侦测环境负离子浓度)及负离子产生器(用于产生负离子)。因此，透过密闭空间自然环境模拟系统1，生活在密闭空间的人们也可以呼吸到如自然环境(如森林)的新鲜空气。
44.生物钟模块126储存多个时间模式。上述的情境模式可包含但不限于工作模式、午休模式、休闲模式、下班模式等。生物钟模块126可选择对应于现在时间的时间模式，第二控制模块122根据生物钟模块126选择的时间模式控制照明模块122的照明模式，并适当地调整空气质量，使密闭空间的环境能更符合人们的生活作息。因此，密闭空间自然环境模拟系统1可以有效地提升生活在密闭空间的人们的工作效率及生活质量。在一实施例中，生物钟模块126可为中央处理器(cpu)、特殊应用集成电路芯片(asic)或其它类似的组件。
45.另外，第二控制模块122还可以额外提供各种情境模式仿真功能。上述的情境模式可包含但不限于晴天模式、雨天模式、节日模式等。第二控制模块122可根据选择的情境模式控制照明装置122的照明模式。因此，密闭空间自然环境模拟系统1可以进一步提升生活在密闭空间的人们的生活质量。
46.此外，密闭空间自然环境模拟系统1还可以与智能手机整合，使用者可透过智能手机执行应用程序以控制密闭空间自然环境模拟系统1，以根据实际需求调整照明装置的照明模式(如亮度、色温等)及时间模式。用户可透过智能手机执行应用程序以调整情境模式。因此，密闭空间自然环境模拟系统1使用上极具弹性，应用上也更为广泛。
47.当然，本实施例仅用于举例说明而非限制本发明的范围，根据本实施例的密闭空间自然环境模拟系统而进行的等效修改或变更仍应包含在本发明的专利范围内。
48.值得一提的是，现有的照明系统仅能模拟几种固定的照明模式，但无法及时获取外界实时的天气信息或根据生物钟自动进行照明模式调整。相反的，根据本发明的实施例，密闭空间自然环境模拟系统可透过照度传感模块侦测室外照度以产生光电流，并执行演算机制以还原光电流的电流值并精确计算光电流对应的室外照度，并控制照明模块使照明模块的照度实质上等于室外照度。因此，密闭空间自然环境模拟系统能更为精确的模拟室外
的日光，使生活在密闭空间的人们可以感受到自然的日光。
49.根据本发明的实施例，密闭空间自然环境模拟系统具有室外信息采集系统。室外信息采集系统可定时采集室外温度、室外光照强度及室外特殊天气状况等，并分析上述数据进行以产生室外天气信息，并透过照明模块的显示模块显示室外天气信息。因此，透过密闭空间自然环境模拟系统，生活在密闭空间的人们可以随时根据室外天气信息得知室外的天气状况。
50.又，根据本发明的实施例，密闭空间自然环境模拟系统具有生物钟模块，生物钟模块选择对应于现在时间的时间模式(如工作模式、午休模式、休闲模式、下班模式等)，第二控制模块根据生物钟模块选择的时间模式控制照明模块的照明模式并适当地调整空气质量。因此，密闭空间自然环境模拟系统可以有效地提升生活在密闭空间的人们的工作效率及生活质量。
51.此外，根据本发明的实施例，密闭空间自然环境模拟系统具有空气清新模块，其可侦测环境负离子浓度，并于环境负离子浓度低于门坎值时产生负离子，使环境负离子浓度能维持在目标浓度范围。透过密闭空间自然环境模拟系统，生活在密闭空间的人们可以呼吸到如自然环境(如森林)的新鲜空气。
52.另外，根据本发明的实施例，密闭空间自然环境模拟系统还可以提供各种情境模式仿真功能(如晴天模式、雨天模式、节日模式等)，并根据选择的情境模式控制照明装置的照明模式。因此，密闭空间自然环境模拟系统可以进一步提升生活在密闭空间的人们的生活质量。由上述可知，根据本发明实施例的密闭空间自然环境模拟系统确实可以达到极佳的技术效果。
53.请参阅图3，其为本发明的一实施例的密闭空间自然环境模拟方法的流程图。如图所示，本实施例的密闭空间自然环境模拟方法1可包含下列步骤：
54.步骤s31：经由照度传感模块侦测室外照度以产生光电流。
55.步骤s32：由第一控制模块将光电流转换为电压值，并读取电压值产生数字信号。
56.步骤s33：由第一控制模块将数字信号乘以第一控制模块的工作电压以产生第一数值。
57.步骤s34：透过第一控制模块将第一数值除以与第一控制模块的分辨率对应的准位的数量以产生第二数值。
58.步骤s35：经由第一控制模块将第二数值除以将光电流转换为电压值的放大系数以还原光电流的电流值。
59.步骤s36：经由第二控制模块接收照度值以控制照明模块，使照明模块的照度实质上等于室外照度。
60.当然，本实施例仅用于举例说明而非限制本发明的范围，根据本实施例的密闭空间自然环境模拟方法而进行的等效修改或变更仍应包含在本发明的专利范围内。
61.尽管本发明描述的方法的步骤以特定顺序示出和描述，但是每个方法的操作顺序可以改变，也可以相反的顺序执行某些步骤，或者某些步骤也与其他步骤同时执行。在另一个实施例中，不同步骤可以间歇和/或交替的方式实施。
62.综上所述，根据本发明的实施例，密闭空间自然环境模拟系统可透过照度传感模块侦测室外照度以产生光电流，并执行演算机制以还原光电流的电流值并精确计算光电流
对应的室外照度，并控制照明模块使照明模块的照度实质上等于室外照度。因此，密闭空间自然环境模拟系统能更为精确的模拟室外的日光，使生活在密闭空间的人们可以感受到自然的日光。
63.又，根据本发明的实施例，密闭空间自然环境模拟系统具有室外信息采集系统。室外信息采集系统可定时采集室外温度、室外光照强度及室外特殊天气状况等，并分析上述数据进行以产生室外天气信息，并透过照明模块的显示模块显示室外天气信息。因此，透过密闭空间自然环境模拟系统，生活在密闭空间的人们可以随时根据室外天气信息得知室外的天气状况。
64.另外，根据本发明的实施例，密闭空间自然环境模拟系统具有生物钟模块，生物钟模块选择对应于现在时间的时间模式(如工作模式、午休模式、休闲模式、下班模式等)，第二控制模块根据生物钟模块选择的时间模式控制照明模块的照明模式并适当地调整空气质量。因此，密闭空间自然环境模拟系统可以有效地提升生活在密闭空间的人们的工作效率及生活质量。
65.此外，根据本发明的实施例，密闭空间自然环境模拟系统具有空气清新模块，其可侦测环境负离子浓度，并于环境负离子浓度低于门坎值时产生负离子，使环境负离子浓度能维持在目标浓度范围。透过密闭空间自然环境模拟系统，生活在密闭空间的人们可以呼吸到如自然环境(如森林)的新鲜空气。
66.再者，根据本发明的实施例，密闭空间自然环境模拟系统还可以提供各种情境模式仿真功能(如晴天模式、雨天模式、节日模式等)，并根据选择的情境模式控制照明装置的照明模式。因此，密闭空间自然环境模拟系统可以进一步提升生活在密闭空间的人们的生活质量。
67.需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明专利的保护范围内。