CN120186834B - 一种led照明应急一体灯的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电热控制技术领域，尤其涉及一种LED照明应急一体灯的控制系统及方法。所述方法包括以下步骤：采集LED照明应急一体灯的电池电量信息，对电池电量信息进行归一化处理，得到标准化电量数据；采集环境光线强度，对光线强度数据进行滤波处理，得到平滑光线强度数据；采集环境温度数据，对环境温度数据进行离散化处理，得到温度状态特征。本发明通过采集与处理电池电量、光线强度和温度数据，并基于电光协同相关系数和电温协同相关系数生成控制信号，实现LED照明应急一体灯的智能照射范围与功率控制，提高照明效果、节能性能和设备可靠性。

Description

一种LED照明应急一体灯的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电热控制技术领域，尤其涉及一种LED照明应急一体灯的控制系统及方法。

背景技术

现有的LED照明应急一体灯由多个LED灯珠组成，安装在反光罩上，提供高效、节能的照明，反光罩可优化光线分布，提高照明效果；内置有电源装置包括电池、AC-DC变换器和驱动电路。AC-DC变换器将交流电转换为直流电，为电池充电；电池在断电时为灯具提供应急电源；然而，现有的控制电源功率通常是固定的，无法根据实际需要进行调节，具体表现为在应急状态下，无法根据电池电量自动降低功率以延长照明时间，导致在长时间停电时电池电量无法支持足够的应急照明；应急灯的电池管理电路通常较为简单，无法实现智能充电和放电管理；具体表现为电池会因频繁充放电而过早损耗，且在长时间未使用时，电池电量无法保持在最佳状态。现有的LED照明应急一体灯通常采用简单的断电启动模式，缺乏智能控制功能；具体表现为无法根据环境光线或实际需求灵活调整照明模式，也无法实现远程监控和自检功能。

发明内容

基于此，有必要提供一种LED照明应急一体灯的控制系统及方法，以解决至少一个上述技术问题。

为实现上述目的，一种LED照明应急一体灯的控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：采集LED照明应急一体灯的电池电量信息，对电池电量信息进行归一化处理，得到标准化电量数据；采集环境光线强度，对光线强度数据进行滤波处理，得到平滑光线强度数据；采集环境温度数据，对环境温度数据进行离散化处理，得到温度状态特征；

步骤S2：对标准化电量数据进行时间序列分析，生成电量变化率特征；对平滑光线强度数据进行微分处理，生成光线强度变化率特征；将电量变化率特征与光线强度变化率特征计算得到电光协同相关系数；将电量变化率特征与温度状态特征计算得到电温协同相关系数；

步骤S3：根据电光协同相关系数对LED照明应急一体灯进行照射范围正余弦波控制，并调整光强分布，以生成照射范围控制信号；根据电温协同相关系数对LED照明应急一体灯进行功率正切波控制，并调整功率输出，以生成功率控制信号；

步骤S4：根据照射范围控制信号和功率控制信号确定照明响应模式，并将照明响应模式划分为节能响应模式和应急响应模式；基于照明响应模式对LED照明应急一体灯进行模式切换，当处于节能响应模式时，降低电流电压输出量；当处于应急响应模式时，调整驱动电路的电流与电压输出波形。

本发明通过归一化处理电池电量信息，能够将电量数据标准化，消除了不同初始状态和量程带来的差异，为后续分析提供统一的数据基础。滤波处理环境光线强度数据，有效去除噪声干扰，使光线强度数据更加稳定可靠，避免因瞬时波动导致误判。离散化处理环境温度数据，简化了数据结构，便于与电量变化等特征进行协同分析，提高了数据处理效率。这些处理为后续精准控制LED照明应急一体灯的运行模式提供了高质量的数据支持，确保控制策略能够基于准确、稳定的输入数据进行决策。生成电量变化率特征和光线强度变化率特征，并计算电光协同相关系数，能够量化电量变化与光线强度变化之间的关联性，为根据光线条件合理调整照明功率和优化照明效果提供科学依据。同时，计算电温协同相关系数，建立了电量变化与环境温度之间的关联关系，为根据温度条件优化电池管理和照明功率输出提供了支持，有助于延长电池寿命并提高设备在不同温度环境下的稳定性。这些协同特征的提取为后续的智能控制策略提供了关键的决策参数，使得LED照明应急一体灯能够根据实际运行环境动态调整运行状态。基于电光协同相关系数进行照射范围正余弦波控制和光强分布调整，能够动态优化照明的照射范围和光强，实现照明效果与电量消耗的平衡，提高照明设备在不同环境光线下的适应性和节能效果。根据电温协同相关系数进行功率正切波控制和功率输出调整，能够根据温度和电量情况精准优化功率输出，避免因温度变化导致设备性能下降，同时减少功率突变对设备和电网的冲击，提升照明设备的稳定性和可靠性。这些控制策略使得LED照明应急一体灯能够在复杂环境下实现精细化的照明控制，提升照明质量和设备运行效率。通过照射范围控制信号和功率控制信号确定照明响应模式，并划分为节能响应模式和应急响应模式，实现了根据实际需求自动切换照明模式。在节能模式下降低电流电压输出量，有效节约电量；在应急模式下调整驱动电路的电流与电压输出波形，确保紧急情况下的照明需求。这种模式切换机制提升了照明设备的适应性和灵活性，使其能够在不同场景下实现最优的照明效果和节能目标，增强了设备的智能化水平和实用性。通过精准的模式切换，LED照明应急一体灯能够在日常使用中最大限度地降低能耗，在紧急情况下快速响应并提供可靠的照明支持，满足了LED照明应急一体灯在节能与应急功能上的双重需求。因此，本发明通过采集与处理电池电量、光线强度和温度数据，并基于电光协同相关系数和电温协同相关系数生成控制信号，实现LED照明应急一体灯的智能照射范围与功率控制，提高照明效果、节能性能和设备可靠性。

优选的，步骤S2中对标准化电量数据进行时间序列分析包括：

将LED照明应急一体灯的灯具发光组、电池单元组以及光控单元组进行特征标记，以得到灯具发光特征、电池单元特征以及光控单元特征；

根据灯具发光特征、电池单元特征以及光控单元特征对标准化电量数据进行电量段划分，得到灯具发光电量段、电池单元电量段以及光控单元电量段；

在灯具发光电量段，以5秒为单位，计算灯具电量变化值；在电池单元电量段，以10秒为单位，计算电池电量变化值；在光控单元电量段，以15秒为单位，计算光控电量变化值；

将灯具电量变化值、电池电量变化值以及光控电量变化值进行累加，并除于三段电量段总时间，以生成电量变化率特征。

本发明通过对LED照明应急一体灯的灯具发光组、电池单元组以及光控单元组进行特征标记并划分电量段，分别计算各单元在不同时间单位内的电量变化值，再综合生成电量变化率特征，能够实现对灯具各功能单元电量消耗的精细化管理与精准评估。这种处理方式不仅提高了电量监测的准确性，还为后续的节能控制与应急响应提供了科学依据，确保了LED照明应急一体灯在不同运行状态下的性能优化和高效管理。

优选的，步骤S2中对平滑光线强度数据进行微分处理包括：

将平滑光线强度数据按照光线强度采集时间顺序排列，形成光强时间序列；

对光强时间序列中的每个数据点，计算其与前一个数据点的差值，得到光强差分序列；

对光强差分序列中的每个差分值进行归一化处理，使其范围在[-1,1]之间；对归一化后的差分序列进行滑动窗口平均处理，窗口大小为3；

对滑动窗口平均处理后的差分序列进行二次差分处理，得到光强二次差分序列；

对二次差分序列中的每个差分值进行绝对值处理，得到光强绝对差分序列；

对绝对差分序列中的每个差分值进行加权求和，以生成光线强度变化率特征。

本发明通过对平滑光线强度数据进行时间序列处理，依次计算光强差分序列、归一化处理、滑动窗口平均、二次差分、绝对值处理以及加权求和，能够有效提取光线强度变化的动态特征。这一过程不仅平滑了原始数据中的噪声，还通过差分处理消除了趋势性影响，使光线强度变化率特征更能反映环境光线的瞬时变化和波动情况。这种特征提取方式为LED照明应急一体灯的智能控制提供了精准的环境光线依据，有助于优化灯具的光强调节策略，提升照明系统的响应速度和节能效果。

优选的，步骤S2中将电量变化率特征与光线强度变化率特征计算得到电光协同相关系数包括：

对电量变化率特征数据中的每个数据点，计算其与前一个数据点的差值，得到电量差分数据；

对光线强度变化率特征数据中的每个数据点，计算其与前一个数据点的差值，得到光线强度差分数据；

将电量差分数据和光线强度差分数据进行差分量对齐，得到电量-光强差分数据；

对电量-光强差分数据中的每个差分值，计算其与前一个差分值中的乘积值，并将所有的乘积值进行求和，得到电量-光强乘积和；

对电量-光强差分数据中的每个差分值，计算其与前一个差分值中的差值平方量，并将所有的差值平方量进行求和，得到电量-光强差值平方和；

基于电量-光强乘积和电量-光强差值平方和确定电光协同相关系数。

本发明通过对电量变化率特征数据和光线强度变化率特征数据进行差分处理、对齐、乘积和差值平方计算，并基于电量-光强乘积和与差值平方和确定电光协同相关系数，能够精准量化电量变化与光线强度变化之间的动态关联性。这一过程不仅能够有效捕捉两者之间的瞬时变化关系，还能通过相关系数直观反映其协同程度，为LED照明应急一体灯的智能控制提供了科学依据，从而实现根据环境光线变化动态调整照明功率，优化节能效果和应急响应性能。

优选的，步骤S2中将电量变化率特征与温度状态特征计算得到电温协同相关系数包括：

对电量变化率特征进行分段处理，将电量变化率特征划分为电量充电变化率和电量放电变化率；

对温度状态特征进行分段处理，将温度状态特征划分为恒温运行状态和过热运行状态；

将电量充电变化率与恒温运行状态进行数据对齐，并计算恒温充电的电温差值，得到恒温充电差值序列；

将电量放电变化率与过热运行状态进行数据对齐，并计算过热放电的电温值，得到过热放电差值序列；

基于恒温充电差值序列和热放电差值序列确定电温协同相关系数。

本发明通过对电量变化率特征进行分段处理，划分为电量充电变化率和电量放电变化率，并对温度状态特征进行分段处理，划分为恒温运行状态和过热运行状态，能够精准区分不同工况下的电量与温度变化特征。将电量充电变化率与恒温运行状态进行数据对齐，得到恒温充电差值序列；将电量放电变化率与过热运行状态进行数据对齐，得到过热放电差值序列。基于这两个差值序列确定电温协同相关系数，能够量化电量变化与温度状态之间的动态关联，为LED照明应急一体灯的智能控制提供科学依据，从而实现根据温度状态优化电量管理，提升设备在不同工况下的运行效率和可靠性。

优选的，步骤S3中根据电光协同相关系数对LED照明应急一体灯进行照射范围正余弦波控制，并调整光强分布包括：

通过电光协同相关系数的大小将LED照明应急一体灯的照射范围划分为多个照射区域，每个照射区域对应一个特定的正余弦波控制信号；

对于每个照射区域，根据电光协同相关系数生成区域正余弦波控制信号，其中，区域正余弦波控制信号的频率和幅值根据电光协同相关系数的正负确定；

通过区域正余弦波控制信号调节LED灯组的反光板角度，并控制反光板所对应的微型电机驱动转速方向；

在每个照射区域，微型电机驱动转速方向的控制信号采用正余弦波形控制，频率范围为0.1Hz至10Hz，幅值范围为0.1V至5V；

对每个照射区域确定LED灯组光强层级，并识别LED灯组光强层级所对应的LED发光灯珠数；

通过区域正余弦波控制信号调整LED发光灯珠数的开闭情况。

本发明通过电光协同相关系数的大小将LED照明应急一体灯的照射范围划分为多个照射区域，并为每个区域生成特定的正余弦波控制信号，能够根据光线条件动态调整灯具的照射范围和光强分布。区域正余弦波控制信号的频率和幅值根据电光协同相关系数的正负确定，通过该信号调节反光板角度和微型电机驱动转速方向，实现对LED灯组的精准控制。微型电机驱动转速方向的控制信号采用正余弦波形，其频率和幅值范围分别为0.1Hz至10Hz和0.1V至5V，能够灵活适应不同环境下的照明需求。同时，通过确定每个照射区域的LED灯组光强层级和对应的LED发光灯珠数，并利用区域正余弦波控制信号调整灯珠的开闭情况，实现了光强的精细化调节。这种控制方法能够显著提升LED照明应急一体灯在不同场景下的照明效果和节能性能，确保在应急情况下提供高效、可靠的照明支持。

优选的，步骤S3中根据电温协同相关系数对LED照明应急一体灯进行功率正切波控制，并调整功率输出包括：

依据电温协同相关系数的数值将LED照明应急一体灯的功率输出划分为多个功率区间，每个功率区间对应一个特定的正切波控制信号；

对于每个功率区间，根据电温协同相关系数生成区间正切波控制信号，其中，区间正切波控制信号的上升沿斜率和下降沿斜率根据电温协同相关系数的正负确定；

对每个功率区间，根据区间正切波控制信号调整LED灯组的功率输出，通过改变LED灯组的驱动电流以实现功率输出调整；

在每个功率区间，将驱动电流的调整范围设置为0.1A至2A，其中具体的驱动电流根据正切波控制信号的上升沿和下降沿斜率确定。

本发明依据电温协同相关系数的数值将LED照明应急一体灯的功率输出划分为多个功率区间，每个功率区间对应一个特定的正切波控制信号。通过电温协同相关系数的正负确定正切波控制信号的上升沿斜率和下降沿斜率，进而调整LED灯组的功率输出。在每个功率区间，驱动电流的调整范围设置为0.1A至2A，具体驱动电流根据正切波控制信号的斜率确定。这种控制方式能够根据温度状态动态调整功率输出，确保LED照明应急一体灯在不同温度条件下均能高效运行，同时优化能耗并延长设备使用寿命。

优选的，步骤S4中根据照射范围控制信号和功率控制信号确定照明响应模式，并将照明响应模式划分为节能响应模式和应急响应模式包括：

将照射范围控制信号和功率控制信号进行信号参数化，并按照权重比为0.6:0.4进行加权求和，得到控制信号协同系数；

对控制信号协同系数进行数值化，并进行照明响应模式确定；当控制信号协同系数小于0.3时，判定为节能响应模式；当控制信号协同系数大于或等于0.3时，判定为应急响应模式。

本发明将照射范围控制信号和功率控制信号进行信号参数化，并按照权重比为0.6:0.4进行加权求和，得到控制信号协同系数。对控制信号协同系数进行数值化处理，当其小于0.3时判定为节能响应模式，大于或等于0.3时判定为应急响应模式。这种模式划分方法能够根据综合控制信号的数值特征，精准判断LED照明应急一体灯的工作状态，从而实现节能与应急功能的快速切换。

优选的，步骤S4中基于照明响应模式对LED照明应急一体灯进行模式切换，当处于节能响应模式时，降低电流电压输出量包括：

在节能响应模式下，将电压降低至额定值的80%，保持1分钟；然后进一步降低至额定值的70%；将电流降低至额定值的70%，保持1分钟；然后进一步降低至额定值的60%；

在每次电压和电流的降低过程中，通过电流反馈电路监测LED灯组的实际电流和电压；

通过温度传感器监测节能响应模式下LED灯组的运行温度，将LED灯组的运行温度控制在预设的温度范围内。

本发明在节能响应模式下，通过分阶段降低电压和电流至额定值的80%、70%和60%，并保持一定时间，能够逐步减少LED灯组的能耗，同时通过电流反馈电路实时监测实际电流和电压，确保电流和电压的精确控制。此外，利用温度传感器监测LED灯组的运行温度，并将其控制在预设温度范围内，能够有效防止因电流和电压降低导致的温度异常变化，保障LED灯组在节能模式下的稳定运行，延长灯具使用寿命，实现高效节能与设备安全的双重目标。

本说明书还提供一种LED照明应急一体灯的控制系统，用于执行如上所述的LED照明应急一体灯的控制方法，该LED照明应急一体灯的控制系统包括：

LED照明信息采集模块，用于采集LED照明应急一体灯的电池电量信息，对电池电量信息进行归一化处理，得到标准化电量数据；采集环境光线强度，对光线强度数据进行滤波处理，得到平滑光线强度数据；采集环境温度数据，对环境温度数据进行离散化处理，得到温度状态特征；

协同系数计算模块，用于对标准化电量数据进行时间序列分析，生成电量变化率特征；对平滑光线强度数据进行微分处理，生成光线强度变化率特征；将电量变化率特征与光线强度变化率特征计算得到电光协同相关系数；将电量变化率特征与温度状态特征计算得到电温协同相关系数；

控制信号生成模块，用于根据电光协同相关系数对LED照明应急一体灯进行照射范围正余弦波控制，并调整光强分布，以生成照射范围控制信号；根据电温协同相关系数对LED照明应急一体灯进行功率正切波控制，并调整功率输出，以生成功率控制信号；

LED照明控制模块，用于根据照射范围控制信号和功率控制信号确定照明响应模式，并将照明响应模式划分为节能响应模式和应急响应模式；基于照明响应模式对LED照明应急一体灯进行模式切换，当处于节能响应模式时，降低电流电压输出量；当处于应急响应模式时，调整驱动电路的电流与电压输出波形。

本发明通过LED照明信息采集模块对电池电量、环境光线强度和温度数据进行采集和预处理，为后续控制提供精准数据支持；协同系数计算模块基于处理后的数据生成电光协同相关系数和电温协同相关系数，量化电量与光线、温度之间的动态关系；控制信号生成模块据此生成照射范围控制信号和功率控制信号，实现对LED照明应急一体灯的精细化控制；LED照明控制模块根据控制信号确定照明响应模式并进行模式切换，确保在节能响应模式下降低电流电压输出量以节约能源，在应急响应模式下调整电流电压输出波形以保障照明需求。整个系统实现了LED照明应急一体灯的智能化、精细化控制，提升了照明效果、节能性能和设备可靠性，适应多种应用场景需求。

附图说明

图1为一种LED照明应急一体灯的控制方法的步骤流程示意图；

图2为图1中步骤S2的对标准化电量数据进行时间序列分析详细实施步骤流程示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方法进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域所属的技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器方法和/或微控制器方法中实现这些功能实体。

应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。

为实现上述目的，请参阅图1至图2，一种LED照明应急一体灯的控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：采集LED照明应急一体灯的电池电量信息，对电池电量信息进行归一化处理，得到标准化电量数据；采集环境光线强度，对光线强度数据进行滤波处理，得到平滑光线强度数据；采集环境温度数据，对环境温度数据进行离散化处理，得到温度状态特征；

步骤S2：对标准化电量数据进行时间序列分析，生成电量变化率特征；对平滑光线强度数据进行微分处理，生成光线强度变化率特征；将电量变化率特征与光线强度变化率特征计算得到电光协同相关系数；将电量变化率特征与温度状态特征计算得到电温协同相关系数；

步骤S3：根据电光协同相关系数对LED照明应急一体灯进行照射范围正余弦波控制，并调整光强分布，以生成照射范围控制信号；根据电温协同相关系数对LED照明应急一体灯进行功率正切波控制，并调整功率输出，以生成功率控制信号；

步骤S4：根据照射范围控制信号和功率控制信号确定照明响应模式，并将照明响应模式划分为节能响应模式和应急响应模式；基于照明响应模式对LED照明应急一体灯进行模式切换，当处于节能响应模式时，降低电流电压输出量；当处于应急响应模式时，调整驱动电路的电流与电压输出波形。

本发明实施例中，参考图1所示，为本发明一种LED照明应急一体灯的控制方法的步骤流程示意图，在本实例中，所述LED照明应急一体灯的控制方法包括以下步骤：

步骤S1：采集LED照明应急一体灯的电池电量信息，对电池电量信息进行归一化处理，得到标准化电量数据；采集环境光线强度，对光线强度数据进行滤波处理，得到平滑光线强度数据；采集环境温度数据，对环境温度数据进行离散化处理，得到温度状态特征；

本发明实施例中，使用电池管理系统（BMS）中的电压采集模块，通过嵌入式微控制器（如STM32）的模数转换器（ADC）对电池的电压信号进行实时采样。电池电压采集模块将电池的电压信号转换为适合ADC输入的电信号，微控制器的ADC模块以固定采样频率（例如每秒采样10次）对电池电压进行数字化处理，得到电池电量的原始数据；根据电池的特性，预先设定电池电量的最低阈值电压（V_min）和满电状态电压（V_max）。将采集到的电池电压值（V_battery）与这两个阈值进行比较。通过线性映射的方式，将V_battery的值映射到0到1的范围内，其中V_min对应0，V_max对应1。具体操作是将V_battery减去V_min，再除以（V_max - V_min），得到标准化电量数据（V_normalized）。例如，如果V_min为3.0V，V_max为4.2V，采集到的V_battery为3.6V，则归一化后的V_normalized为0.5，表示电池电量为50%。使用环境光传感器（如BH1750FVI）来检测环境光线强度。传感器将光线强度转换为模拟电压信号，通过模数转换器（ADC）将其转换为数字信号。传感器以固定频率（如每秒采样1次）输出光线强度的原始数据，记为Raw_light；为了消除环境光线强度数据中的噪声，采用移动平均滤波算法。设定一个窗口大小N（例如N=5），从Raw_light序列的第一个数据点开始，依次取连续的N个数据点，计算这N个数据点的平均值，作为新的平滑数据点。然后将窗口向后移动一个数据点，重复上述计算过程，直至处理完整个Raw_light序列，最终得到平滑后的光线强度数据Smooth_light。例如，如果连续5个采样点的Raw_light分别为100、120、110、130、105，则对应的Smooth_light为115。 使用集成的数字温度传感器（如DS18B20）来测量环境温度。传感器通过单总线接口与微控制器连接，以固定频率（如每秒采样1次）输出环境温度的原始数据，记为T_raw；根据实际应用场景的需求，将环境温度划分为若干个离散状态。例如，设定温度区间为低温（T_low，范围为0℃~15℃）、中温（T_medium，范围为16℃~25℃）和高温（T_high，范围为26℃~40℃）。通过判断T_raw所处的温度范围，将其转换为对应的离散状态值，得到温度状态特征T_state。例如，如果采集到的T_raw为20℃，则T_state为中温（T_medium）。

步骤S2：对标准化电量数据进行时间序列分析，生成电量变化率特征；对平滑光线强度数据进行微分处理，生成光线强度变化率特征；将电量变化率特征与光线强度变化率特征计算得到电光协同相关系数；将电量变化率特征与温度状态特征计算得到电温协同相关系数；

本发明实施例中，使用时间序列分析技术对标准化电量数据（V_normalized）进行处理。通过嵌入式微控制器的定时器模块，以固定的时间间隔（例如1秒）记录V_normalized的值。然后，对相邻的两个V_normalized值进行差分计算，即用当前时刻的V_normalized值减去上一时刻的V_normalized值，得到电量变化率特征（Charge_rate）。例如，若当前时刻的V_normalized为0.6，上一时刻为0.55，则Charge_rate为0.05。这一过程对整个V_normalized序列依次进行，最终得到电量变化率特征序列。对平滑光线强度数据（Smooth_light）进行微分处理。采用离散差分方法，计算相邻采样点之间的差值。具体操作是取当前时刻的Smooth_light值减去上一时刻的Smooth_light值，得到光线强度变化率特征（Light_rate）。例如，若当前时刻的Smooth_light为120，上一时刻为115，则Light_rate为5。这一过程同样对整个Smooth_light序列依次进行，最终得到光线强度变化率特征序列。将电量变化率特征（Charge_rate）与光线强度变化率特征（Light_rate）进行相关性分析。首先，计算两个特征序列的协方差，即统计两个序列的偏差乘积的平均值。然后，分别计算两个序列的标准差，即每个序列与其均值的偏差平方的平均值的平方根。最后，将协方差除以两个标准差的乘积，得到电光协同相关系数（Corr_EL）。将电量变化率特征（Charge_rate）与温度状态特征（T_state）进行相关性分析。由于温度状态特征是离散的，首先将其转换为数值序列，例如将低温（T_low）映射为0，中温（T_medium）映射为1，高温（T_high）映射为2。然后，计算电量变化率特征（Charge_rate）与温度状态特征数值序列的协方差，并分别计算两个序列的标准差。最后，将协方差除以两个标准差的乘积，得到电温协同相关系数（Corr_ET）。

步骤S3：根据电光协同相关系数对LED照明应急一体灯进行照射范围正余弦波控制，并调整光强分布，以生成照射范围控制信号；根据电温协同相关系数对LED照明应急一体灯进行功率正切波控制，并调整功率输出，以生成功率控制信号；

本发明实施例中，使用嵌入式微控制器（如STM32）的定时器模块生成正余弦波信号。通过设置定时器的中断频率和占空比变化规律，模拟正余弦波形。根据电光协同相关系数（Corr_EL）的大小，动态调整正余弦波的频率和幅值。当Corr_EL较高时，增加正余弦波的频率，使照射范围快速变化；当Corr_EL较低时，降低频率，使照射范围变化缓慢。将生成的正余弦波信号通过PWM驱动电路传输至LED灯的驱动模块，控制LED灯的照射角度。通过调整PWM信号的占空比，改变LED灯的光强分布，从而生成照射范围控制信号。使用嵌入式微控制器的定时器模块生成正切波信号。通过设置定时器的中断频率和占空比变化规律，模拟正切波形。根据电温协同相关系数（Corr_ET）的大小，动态调整正切波的频率和幅值。当Corr_ET较高时，增加正切波的频率和幅值，使LED灯的功率输出快速增加；当Corr_ET较低时，降低频率和幅值，使功率输出减少。将生成的正切波信号通过PWM驱动电路传输至LED灯的功率控制模块，调节LED灯的功率输出，从而生成功率控制信号。

步骤S4：根据照射范围控制信号和功率控制信号确定照明响应模式，并将照明响应模式划分为节能响应模式和应急响应模式；基于照明响应模式对LED照明应急一体灯进行模式切换，当处于节能响应模式时，降低电流电压输出量；当处于应急响应模式时，调整驱动电路的电流与电压输出波形。

本发明实施例中，当电光协同相关系数（Corr_EL）和电温协同相关系数（Corr_ET）均处于较低水平时，判定为节能响应模式。此时，系统通过微控制器的I/O接口输出控制信号，降低LED驱动电路的电流和电压输出量。具体参数设置为：将LED驱动电路的输出电流降低至额定电流的30%~50%，电压降低至额定电压的70%~80%，以减少能耗。当电光协同相关系数（Corr_EL）或电温协同相关系数（Corr_ET）中的任意一个超过预设阈值时，判定为应急响应模式。此时，系统通过微控制器的I/O接口输出控制信号，调整驱动电路的电流与电压输出波形。具体参数设置为：将LED驱动电路的输出电流提升至额定电流的80%~100%，电压调整为额定电压的90%~100%，以确保足够的亮度和照明范围。在节能响应模式下，微控制器通过控制PWM信号的占空比，降低LED驱动电路的电流和电压输出量。例如，将PWM信号的占空比从100%降低至30%~50%，从而实现电流和电压的降低。在应急响应模式下，微控制器根据预设的波形参数，调整PWM信号的频率和占空比，以改变驱动电路的电流与电压输出波形。例如，将PWM信号的频率调整为50Hz~100Hz，占空比调整为80%~100%，从而实现足够的功率输出。

尤其重要的是，当处于应急响应模式时，调整驱动电路的电流与电压输出波形包括：

在应急响应模式下，通过微控制器生成特定的调制信号；

将电流输出波形调整为方波，电压输出波形调整为正弦波；

将方波电流的频率设置为50Hz，正弦波电压的频率设置为60Hz；

将电流波形从正弦波逐步过渡到方波，方波电流的频率设置为50Hz；将电压波形从方波逐步过渡到正弦波，正弦波电压的频率设置为60Hz；过渡时间均设置为2秒；

持续监测LED照明应急一体灯电池电量，当检测到LED照明应急一体灯电池电量下降时，降低电流方波的幅值，同时保持电压正弦波幅值。

本发明实施例中，微控制器（如STM32）通过其内置的定时器模块生成PWM信号，用于控制电流和电压的波形，定时器配置为PWM输出模式，设置PWM信号的频率和占空比，以实现电流和电压波形的精确控制；将电流输出波形调整为方波，频率设置为50Hz。具体操作是通过微控制器的定时器模块，配置PWM信号的频率为50Hz，占空比为50%，从而生成方波电流，为了实现从正弦波到方波的过渡，微控制器在2秒内逐步调整PWM信号的占空比，从正弦波的初始占空比（例如30%）线性增加到50%，完成过渡。将电压输出波形调整为正弦波，频率设置为60Hz。通过微控制器的定时器模块，配置PWM信号的频率为60Hz，并通过软件算法生成正弦波调制信号。为了实现从方波到正弦波的过渡，微控制器在2秒内逐步调整PWM信号的占空比，从方波的初始占空比（例如50%）线性变化到正弦波的初始占空比（例如30%），完成过渡。微控制器通过电池管理系统（BMS）实时监测LED照明应急一体灯的电池电量。当检测到电池电量下降时，通过调整PWM信号的占空比来降低方波电流的幅值。具体操作是，根据电池电量的下降程度，逐步减小PWM信号的占空比，从而降低电流的幅值，同时保持电压正弦波的幅值不变。

作为本发明的一个实例，参考图2所示，在本实例步骤S2中对标准化电量数据进行时间序列分析包括：

步骤S21：将LED照明应急一体灯的灯具发光组、电池单元组以及光控单元组进行特征标记，以得到灯具发光特征、电池单元特征以及光控单元特征；

步骤S22：根据灯具发光特征、电池单元特征以及光控单元特征对标准化电量数据进行电量段划分，得到灯具发光电量段、电池单元电量段以及光控单元电量段；

步骤S23：在灯具发光电量段，以5秒为单位，计算灯具电量变化值；在电池单元电量段，以10秒为单位，计算电池电量变化值；在光控单元电量段，以15秒为单位，计算光控电量变化值；

步骤S24：将灯具电量变化值、电池电量变化值以及光控电量变化值进行累加，并除于三段电量段总时间，以生成电量变化率特征。

本发明实施例中，通过检测灯具发光组的亮度、色温等参数，标记其在不同工作状态下的特征值。例如，使用光传感器测量灯具的发光强度，并记录其在不同电流下的亮度变化曲线。对电池单元组进行特征标记，记录其电压、电流、温度等参数的变化曲线。通过电池管理系统（BMS）采集电池的开路电压（OCV）和充放电电流，标记其在不同荷电状态（SOC）下的特征。对光控单元组进行特征标记，记录其在不同环境光强下的工作状态。例如，使用环境光传感器测量环境光强，并记录光控单元在不同光强下的响应特征。根据灯具发光特征，将标准化电量数据中与灯具发光相关的部分划分为灯具发光电量段。例如，当灯具亮度达到某一阈值时，对应的电量区间即为灯具发光电量段。根据电池单元特征，将标准化电量数据中与电池充放电相关的部分划分为电池单元电量段。例如，根据电池的OCV与SOC关系曲线，将电量数据划分为不同的SOC区间。根据光控单元特征，将标准化电量数据中与光控相关的部分划分为光控单元电量段。例如，当环境光强低于某一阈值时，对应的电量区间即为光控单元电量段。在灯具发光电量段内，以5秒为单位，记录每个时间点的电量数据。通过计算相邻时间点的电量差值，得到灯具电量变化值。例如，若在某一5秒内电量从0.45降至0.43，则电量变化值为-0.02。在电池单元电量段内，以10秒为单位，记录每个时间点的电量数据。通过计算相邻时间点的电量差值，得到电池电量变化值。在光控单元电量段内，以15秒为单位，记录每个时间点的电量数据。通过计算相邻时间点的电量差值，得到光控电量变化值。将各电量段内的电量变化值累加，得到总电量变化值。计算三段电量段的总时间（例如，灯具段总时间为5秒×段数，电池段总时间为10秒×段数，光控段总时间为15秒×段数）。将总电量变化值除以总时间，得到电量变化率特征。例如，若总电量变化值为-0.1，总时间为30秒，则电量变化率特征为-0.0033。

优选的，步骤S2中对平滑光线强度数据进行微分处理包括：

将平滑光线强度数据按照光线强度采集时间顺序排列，形成光强时间序列；

对光强时间序列中的每个数据点，计算其与前一个数据点的差值，得到光强差分序列；

对光强差分序列中的每个差分值进行归一化处理，使其范围在[-1,1]之间；对归一化后的差分序列进行滑动窗口平均处理，窗口大小为3；

对滑动窗口平均处理后的差分序列进行二次差分处理，得到光强二次差分序列；

对二次差分序列中的每个差分值进行绝对值处理，得到光强绝对差分序列；

对绝对差分序列中的每个差分值进行加权求和，以生成光线强度变化率特征。

本发明实施例中，将采集到的平滑光线强度数据（Smooth_light）按照光线强度采集时间顺序排列，形成光强时间序列（Light_seq）。光强时间序列中的每个数据点均为按时间顺序记录的光线强度值。接着，对光强时间序列中的每个数据点，计算其与前一个数据点的差值，得到光强差分序列（Diff_seq）。具体操作为：对于序列中的第i个数据点Smooth_light[i]，计算其与前一个数据点Smooth_light[i-1]的差值，即Diff_seq[i] = Smooth_light[i] - Smooth_light[i-1]。然后，对光强差分序列中的每个差分值进行归一化处理，使其范围在[-1,1]之间。通过计算每个差分值与差分序列中最大绝对值的比值来实现归一化，即归一化后的差分值为Norm_diff[i] = Diff_seq[i] / max(abs(Diff_seq))。之后，对归一化后的差分序列进行滑动窗口平均处理，窗口大小为3。具体操作为：对于归一化差分序列中的第i个数据点Norm_diff[i]，取其与前两个数据点Norm_diff[i-1]、Norm_diff[i-2]的平均值，即滑动窗口平均后的差分值为Smooth_diff[i] = (Norm_diff[i-2] +Norm_diff[i-1] + Norm_diff[i]) / 3。随后，对滑动窗口平均处理后的差分序列进行二次差分处理，得到光强二次差分序列（Second_diff_seq）。具体操作为：对于滑动窗口平均后的差分序列中的第i个数据点Smooth_diff[i]，计算其与前一个数据点Smooth_diff[i-1]的差值，即Second_diff_seq[i] = Smooth_diff[i] - Smooth_diff[i-1]。接着，对二次差分序列中的每个差分值进行绝对值处理，得到光强绝对差分序列（Abs_diff_seq）。具体操作为：对二次差分序列中的每个数据点Second_diff_seq[i]取绝对值，即Abs_diff_seq[i] = abs(Second_diff_seq[i])。最后，对绝对差分序列中的每个差分值进行加权求和，以生成光线强度变化率特征（Light_rate）。设定权重系数，例如按时间顺序递增的权重系数w[i]，对绝对差分序列中的每个数据点进行加权求和，即Light_rate = Σ(w[i] * Abs_diff_seq[i])，其中权重系数w[i]可根据实际需求进行调整，以反映不同时间点数据的重要性。

优选的，步骤S2中将电量变化率特征与光线强度变化率特征计算得到电光协同相关系数包括：

对电量变化率特征数据中的每个数据点，计算其与前一个数据点的差值，得到电量差分数据；

对光线强度变化率特征数据中的每个数据点，计算其与前一个数据点的差值，得到光线强度差分数据；

将电量差分数据和光线强度差分数据进行差分量对齐，得到电量-光强差分数据；

对电量-光强差分数据中的每个差分值，计算其与前一个差分值中的乘积值，并将所有的乘积值进行求和，得到电量-光强乘积和；

对电量-光强差分数据中的每个差分值，计算其与前一个差分值中的差值平方量，并将所有的差值平方量进行求和，得到电量-光强差值平方和；

基于电量-光强乘积和电量-光强差值平方和确定电光协同相关系数。

本发明实施例中，对电量变化率特征数据（Charge_rate）中的每个数据点，计算其与前一个数据点的差值，得到电量差分数据（Charge_diff）。具体操作为：对于电量变化率特征数据中的第i个数据点Charge_rate[i]，计算其与前一个数据点Charge_rate[i-1]的差值，即Charge_diff[i]=Charge_rate[i]-Charge_rate[i-1]。对光线强度变化率特征数据（Light_rate）中的每个数据点，计算其与前一个数据点的差值，得到光线强度差分数据（Light_diff）。具体操作为：对于光线强度变化率特征数据中的第i个数据点Light_rate[i]，计算其与前一个数据点Light_rate[i-1]的差值，即Light_diff[i]=Light_rate[i]-Light_rate[i-1]。将电量差分数据（Charge_diff）和光线强度差分数据（Light_diff）进行时间对齐，得到电量-光强差分数据（Charge_Light_diff）。对齐操作是基于时间序列的同步性，确保每个数据点对应相同的时间戳。对电量-光强差分数据（Charge_Light_diff）中的每个差分值，计算其与前一个差分值的乘积值，并将所有的乘积值进行求和，得到电量-光强乘积和（Product_sum）。具体操作为：对于电量-光强差分数据中的第i个数据点Charge_Light_diff[i]，计算其与前一个数据点Charge_Light_diff[i-1]的乘积，即Product[i]=Charge_Light_diff[i]×Charge_Light_diff[i-1]，然后对所有乘积值求和，Product_sum=Σ(Product[i])。对电量-光强差分数据（Charge_Light_diff）中的每个差分值，计算其与前一个差分值的差值平方量，并将所有的差值平方量进行求和，得到电量-光强差值平方和（Diff_square_sum）。具体操作为：对于电量-光强差分数据中的第i个数据点Charge_Light_diff[i]，计算其与前一个数据点Charge_Light_diff[i-1]的差值平方，即Diff_square[i]=(Charge_Light_diff[i]-Charge_Light_diff[i-1])²，然后对所有差值平方量求和，Diff_square_sum=Σ(Diff_square[i])。基于电量-光强乘积和（Product_sum）和电量-光强差值平方和（Diff_square_sum），计算电光协同相关系数（Corr_EL）。具体操作为：电光协同相关系数可以通过以下公式计算，Corr_EL=Product_sum/Diff_square_sum。

优选的，步骤S2中将电量变化率特征与温度状态特征计算得到电温协同相关系数包括：

对电量变化率特征进行分段处理，将电量变化率特征划分为电量充电变化率和电量放电变化率；

对温度状态特征进行分段处理，将温度状态特征划分为恒温运行状态和过热运行状态；

将电量充电变化率与恒温运行状态进行数据对齐，并计算恒温充电的电温差值，得到恒温充电差值序列；

将电量放电变化率与过热运行状态进行数据对齐，并计算过热放电的电温值，得到过热放电差值序列；

基于恒温充电差值序列和热放电差值序列确定电温协同相关系数。

本发明实施例中，电量变化率特征数据是通过对标准化电量数据进行时间序列分析得到的，表示电量随时间的变化率；遍历电量变化率特征数据序列，对于每个数据点Charge_rate[i]，判断其值的正负：如果Charge_rate[i]>0，表示电量在增加，将该数据点归入电量充电变化率序列（Charge_rate_charge）。如果Charge_rate[i]<0，表示电量在减少，将该数据点归入电量放电变化率序列（Charge_rate_discharge）。通过这种方式，将电量变化率特征数据完整划分为充电和放电两个独立的序列。温度状态特征数据是通过对环境温度数据进行离散化处理得到的，表示温度所处的状态。假设温度状态特征数据已经通过离散化处理，分为低温（0）、中温（1）和高温（2）三个状态。遍历温度状态特征数据序列，对于每个数据点T_state[i]：如果T_state[i]=1（中温状态），则将该数据点归入恒温运行状态序列（T_state_constant）。如果T_state[i]=2（高温状态），则将该数据点归入过热运行状态序列（T_state_overheat）。通过这种方式，将温度状态特征数据完整划分为恒温和过热两个独立的序列。对电量充电变化率序列（Charge_rate_charge）和恒温运行状态序列（T_state_constant）进行时间对齐，确保两者的时间戳一致。遍历对齐后的序列，对于每个时间点i，计算电量充电变化率与对应温度状态的差值：Diff_charge_constant[i]=Charge_rate_charge[i]-T_state_constant[i]。对电量放电变化率序列（Charge_rate_discharge）和过热运行状态序列（T_state_overheat）进行时间对齐，确保两者的时间戳一致。遍历对齐后的序列，对于每个时间点i，计算电量放电变化率与对应温度状态的差值：Diff_discharge_overheat[i]=Charge_rate_discharge[i]-T_state_overheat[i]。对恒温充电差值序列（Diff_charge_constant）和过热放电差值序列（Diff_discharge_overheat）分别计算其均值（Mean_charge_constant、Mean_discharge_overheat）和标准差（Std_charge_constant、Std_discharge_overheat）。遍历两个序列，对于每个时间点i，计算差值的乘积：Product[i]=(Diff_charge_constant[i]-Mean_charge_constant)×(Diff_discharge_overheat[i]-Mean_discharge_overheat)。对所有乘积值求和并除以序列长度减1，得到协方差：Cov_charge_temp=Σ(Product[i])/(N-1)，其中N为序列长度。根据协方差和标准差计算相关系数：Corr_ET=Cov_charge_temp/(Std_charge_constant×Std_discharge_overheat)。

优选的，步骤S3中根据电光协同相关系数对LED照明应急一体灯进行照射范围正余弦波控制，并调整光强分布包括：

通过电光协同相关系数的大小将LED照明应急一体灯的照射范围划分为多个照射区域，每个照射区域对应一个特定的正余弦波控制信号；

对于每个照射区域，根据电光协同相关系数生成区域正余弦波控制信号，其中，区域正余弦波控制信号的频率和幅值根据电光协同相关系数的正负确定；

通过区域正余弦波控制信号调节LED灯组的反光板角度，并控制反光板所对应的微型电机驱动转速方向；

在每个照射区域，微型电机驱动转速方向的控制信号采用正余弦波形控制，频率范围为0.1Hz至10Hz，幅值范围为0.1V至5V；

对每个照射区域确定LED灯组光强层级，并识别LED灯组光强层级所对应的LED发光灯珠数；

通过区域正余弦波控制信号调整LED发光灯珠数的开闭情况。

本发明实施例中，根据电光协同相关系数（Corr_EL）的数值范围，将其分为若干区间。例如，将Corr_EL划分为三个区间：[-1, -0.5]、(-0.5, 0.5)、[0.5, 1]，分别对应三个照射区域：区域1、区域2、区域3。每个照射区域对应一个特定的正余弦波控制信号，用于调节该区域的照明效果。如果电光协同相关系数为正（Corr_EL > 0），则区域正余弦波控制信号的频率设置为较高值（例如5Hz至10Hz），幅值设置为较高值（例如3V至5V）。如果电光协同相关系数为负（Corr_EL < 0），则区域正余弦波控制信号的频率设置为较低值（例如0.1Hz至2Hz），幅值设置为较低值（例如0.1V至1V）。如果电光协同相关系数接近零（-0.5 < Corr_EL < 0.5），则区域正余弦波控制信号的频率和幅值设置为中间值（例如2Hz至5Hz，幅值1V至3V）。对于每个照射区域，微型电机驱动转速方向的控制信号采用正余弦波形控制。正余弦波控制信号的频率范围为0.1Hz至10Hz，幅值范围为0.1V至5V。将区域正余弦波控制信号通过PWM（脉宽调制）技术生成相应的驱动信号，输入到微型电机驱动器中，控制微型电机的转速和方向。微型电机的转速和方向决定了反光板的角度变化，从而实现对照射范围的动态调节。根据电光协同相关系数（Corr_EL）的大小，将光强划分为多个层级。例如，将光强划分为三个层级：低光强（Corr_EL < -0.5）、中光强（-0.5 ≤ Corr_EL ≤ 0.5）、高光强（Corr_EL > 0.5）。每个光强层级对应不同的LED发光灯珠数。例如，低光强对应开启1/3的LED灯珠，中光强对应开启2/3的LED灯珠，高光强对应开启全部LED灯珠。将区域正余弦波控制信号的幅值与光强层级对应的阈值进行比较。根据比较结果，通过微控制器的I/O接口控制LED灯珠的开关状态，实现光强的动态调整。例如，当区域正余弦波控制信号的幅值大于高光强阈值时，开启全部LED灯珠；当幅值小于低光强阈值时，仅开启1/3的LED灯珠。

尤其重要的是，通过区域正余弦波控制信号调整LED发光灯珠数的开闭情况包括：

识别LED照明应急一体灯的发光灯珠排列特征，将发光灯珠排列特征划分为直线排列方式、点阵排列方式和曲面排列方式；

对直线排列方式，将区域正余弦波控制信号的频率设置为50Hz，幅值范围为0.1V至5V；

对点阵排列方式，将区域正余弦波控制信号的频率设置为60Hz，幅值范围为0.2V至4V；

对曲面排列方式，将区域正余弦波控制信号的频率设置为55Hz，幅值范围为0.3V至3V。

本发明实施例中，使用高分辨率摄像头或红外传感器阵列对LED灯组进行扫描，获取灯珠的分布图像或位置数据。通过图像处理算法（如边缘检测、特征提取）分析灯珠的排列模式，识别出直线排列、点阵排列和曲面排列三种方式。将识别结果存储为排列特征数据（Arrangement_feature），用于后续的控制信号调整。对于直线排列方式的LED灯珠，将区域正余弦波控制信号的频率设置为50Hz。幅值范围设置为0.1V至5V。具体实现方法为：通过微控制器（如STM32）的定时器模块生成频率为50Hz的PWM信号。调整PWM信号的占空比，使其幅值在0.1V至5V之间变化。例如，通过调整占空比从2%至100%，实现幅值的动态调节。对于点阵排列方式的LED灯珠，将区域正余弦波控制信号的频率设置为60Hz。幅值范围设置为0.2V至4V。具体实现方法为：通过微控制器的定时器模块生成频率为60Hz的PWM信号。调整PWM信号的占空比，使其幅值在0.2V至4V之间变化。例如，通过调整占空比从4%至80%，实现幅值的动态调节。对于曲面排列方式的LED灯珠，将区域正余弦波控制信号的频率设置为55Hz。幅值范围设置为0.3V至3V。具体实现方法为：通过微控制器的定时器模块生成频率为55Hz的PWM信号。调整PWM信号的占空比，使其幅值在0.3V至3V之间变化。例如，通过调整占空比从6%至60%，实现幅值的动态调节。将生成的PWM信号通过微控制器的I/O接口输出到LED驱动电路。LED驱动电路根据接收到的PWM信号，调整灯珠的亮度和闪烁频率，实现对照明效果的动态控制。对于不同排列方式的灯珠，分别应用对应的控制信号参数，确保每个灯珠的亮度和闪烁频率符合预设要求。

优选的，步骤S3中根据电温协同相关系数对LED照明应急一体灯进行功率正切波控制，并调整功率输出包括：

依据电温协同相关系数的数值将LED照明应急一体灯的功率输出划分为多个功率区间，每个功率区间对应一个特定的正切波控制信号；

对于每个功率区间，根据电温协同相关系数生成区间正切波控制信号，其中，区间正切波控制信号的上升沿斜率和下降沿斜率根据电温协同相关系数的正负确定；

对每个功率区间，根据区间正切波控制信号调整LED灯组的功率输出，通过改变LED灯组的驱动电流以实现功率输出调整；

在每个功率区间，将驱动电流的调整范围设置为0.1A至2A，其中具体的驱动电流根据正切波控制信号的上升沿和下降沿斜率确定。

本发明实施例中，通过微控制器（如STM32）读取电温协同相关系数（Corr_ET）的数值，并根据其大小将LED照明应急一体灯的功率输出划分为多个功率区间。每个功率区间对应一个特定的正切波控制信号。区间1：当电温协同相关系数（Corr_ET）小于-0.5时，定义为低功率区间。区间2：当电温协同相关系数（Corr_ET）在-0.5到0.5之间时，定义为中功率区间。区间3：当电温协同相关系数（Corr_ET）大于0.5时，定义为高功率区间。对于每个功率区间，根据电温协同相关系数（Corr_ET）生成对应的正切波控制信号。正切波控制信号的上升沿斜率和下降沿斜率根据电温协同相关系数的正负来确定。

区间1（低功率区间）：

上升沿斜率：设置为较缓的斜率，通过微控制器调整正切波信号的上升速度较慢。

下降沿斜率：设置为较陡的斜率，通过微控制器调整正切波信号的下降速度较快。

区间2（中功率区间）：

上升沿斜率：设置为中等斜率，通过微控制器调整正切波信号的上升速度适中。

下降沿斜率：设置为中等斜率，通过微控制器调整正切波信号的下降速度适中。

区间3（高功率区间）：

上升沿斜率：设置为较陡的斜率，通过微控制器调整正切波信号的上升速度较快。

下降沿斜率：设置为较缓的斜率，通过微控制器调整正切波信号的下降速度较慢。

根据生成的正切波控制信号，调整LED灯组的功率输出。通过改变LED灯组的驱动电流来实现功率输出的调整。

区间1（低功率区间）：根据正切波信号的较缓上升沿斜率和较陡下降沿斜率，调整驱动电流在0.1A至1A之间变化。

区间2（中功率区间）：根据正切波信号的中等上升沿斜率和中等下降沿斜率，调整驱动电流在0.5A至1.5A之间变化。

区间3（高功率区间）：根据正切波信号的较陡上升沿斜率和较缓下降沿斜率，调整驱动电流在1A至2A之间变化。

通过微控制器生成正切波控制信号，并将其输出到LED灯组的驱动电路，以调整驱动电流。正切波信号生成：微控制器的定时器模块根据电温协同相关系数（Corr_ET）的区间，生成对应的正切波信号。通过调整定时器的参数，实现正切波信号的上升沿和下降沿斜率的设置。驱动电流调节：将生成的正切波信号通过微控制器的I/O接口输出到LED驱动电路。LED驱动电路根据接收到的正切波信号，动态调整LED灯组的驱动电流。功率输出调整：通过改变驱动电流的大小，LED灯组的功率输出随之改变。在每个功率区间内，驱动电流的变化范围严格控制在设定的范围内，确保功率输出符合预设要求。

优选的，步骤S4中根据照射范围控制信号和功率控制信号确定照明响应模式，并将照明响应模式划分为节能响应模式和应急响应模式包括：

将照射范围控制信号和功率控制信号进行信号参数化，并按照权重比为0.6:0.4进行加权求和，得到控制信号协同系数；

对控制信号协同系数进行数值化，并进行照明响应模式确定；当控制信号协同系数小于0.3时，判定为节能响应模式；当控制信号协同系数大于或等于0.3时，判定为应急响应模式。

本发明实施例中，将照射范围控制信号（Lighting_Control_Signal）和功率控制信号（Power_Control_Signal）进行信号参数化处理。具体操作如下：使用微控制器（如STM32）读取照射范围控制信号和功率控制信号的数值，将其转换为标准化的数字信号；对两个控制信号分别进行量化处理，确保其数值范围在0到1之间。按照权重比为0.6:0.4对照射范围控制信号和功率控制信号进行加权求和，得到控制信号协同系数（Combined_Control_Coefficient）。对照射范围控制信号（Lighting_Control_Signal）赋予权重0.6，对功率控制信号（Power_Control_Signal）赋予权重0.4。通过微控制器计算加权和：Combined_Control_Coefficient=0.6×Lighting_Control_Signal+0.4×Power_Control_Signal。对控制信号协同系数进行数值化处理，并根据其数值确定照明响应模式；将计算得到的控制信号协同系数（Combined_Control_Coefficient）进行数值化处理，确保其为一个具体的数值；根据控制信号协同系数的数值范围，确定照明响应模式：当控制信号协同系数小于0.3时，判定为节能响应模式（Energy_Saving_Mode）。当控制信号协同系数大于或等于0.3时，判定为应急响应模式（Emergency_Mode）。

优选的，步骤S4中基于照明响应模式对LED照明应急一体灯进行模式切换，当处于节能响应模式时，降低电流电压输出量包括：

在节能响应模式下，将电压降低至额定值的80%，保持1分钟；然后进一步降低至额定值的70%；将电流降低至额定值的70%，保持1分钟；然后进一步降低至额定值的60%；

在每次电压和电流的降低过程中，通过电流反馈电路监测LED灯组的实际电流和电压；

通过温度传感器监测节能响应模式下LED灯组的运行温度，将LED灯组的运行温度控制在预设的温度范围内。

本发明实施例中，通过微控制器（如STM32）控制LED驱动电路，将电压降低至额定值的80%，并保持此状态1分钟。在此过程中，利用电流反馈电路实时监测LED灯组的实际电流和电压，确保其在设定范围内。随后，进一步将电压降低至额定值的70%。同时，将电流降低至额定值的70%，并保持1分钟。在这一阶段，继续通过电流反馈电路监测实际电流和电压。最后，进一步将电流降低至额定值的60%。在整个节能响应模式期间，通过温度传感器持续监测LED灯组的运行温度。温度传感器将采集到的温度数据传输至微控制器，微控制器根据预设的温度范围（例如25℃至40℃）对LED灯组的运行温度进行控制。如果监测到的温度超出预设范围，微控制器将通过调整LED灯组的驱动电流或短暂暂停进一步的电流降低操作，来将温度控制在预设范围内。

本说明书还提供一种LED照明应急一体灯的控制系统，用于执行如上所述的LED照明应急一体灯的控制方法，该LED照明应急一体灯的控制系统包括：

LED照明信息采集模块，用于采集LED照明应急一体灯的电池电量信息，对电池电量信息进行归一化处理，得到标准化电量数据；采集环境光线强度，对光线强度数据进行滤波处理，得到平滑光线强度数据；采集环境温度数据，对环境温度数据进行离散化处理，得到温度状态特征；

协同系数计算模块，用于对标准化电量数据进行时间序列分析，生成电量变化率特征；对平滑光线强度数据进行微分处理，生成光线强度变化率特征；将电量变化率特征与光线强度变化率特征计算得到电光协同相关系数；将电量变化率特征与温度状态特征计算得到电温协同相关系数；

控制信号生成模块，用于根据电光协同相关系数对LED照明应急一体灯进行照射范围正余弦波控制，并调整光强分布，以生成照射范围控制信号；根据电温协同相关系数对LED照明应急一体灯进行功率正切波控制，并调整功率输出，以生成功率控制信号；

LED照明控制模块，用于根据照射范围控制信号和功率控制信号确定照明响应模式，并将照明响应模式划分为节能响应模式和应急响应模式；基于照明响应模式对LED照明应急一体灯进行模式切换，当处于节能响应模式时，降低电流电压输出量；当处于应急响应模式时，调整驱动电路的电流与电压输出波形。

因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在申请文件的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种LED照明应急一体灯的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：采集LED照明应急一体灯的电池电量信息，对电池电量信息进行归一化处理，得到标准化电量数据；采集环境光线强度，对光线强度数据进行滤波处理，得到平滑光线强度数据；采集环境温度数据，对环境温度数据进行离散化处理，得到温度状态特征；

步骤S2：对标准化电量数据进行时间序列分析，生成电量变化率特征；对平滑光线强度数据进行微分处理，生成光线强度变化率特征；将电量变化率特征与光线强度变化率特征计算得到电光协同相关系数；将电量变化率特征与温度状态特征计算得到电温协同相关系数；

步骤S3：根据电光协同相关系数对LED照明应急一体灯进行照射范围正余弦波控制，并调整光强分布，以生成照射范围控制信号；根据电温协同相关系数对LED照明应急一体灯进行功率正切波控制，并调整功率输出，以生成功率控制信号；

步骤S4：根据照射范围控制信号和功率控制信号确定照明响应模式，并将照明响应模式划分为节能响应模式和应急响应模式；基于照明响应模式对LED照明应急一体灯进行模式切换，当处于节能响应模式时，降低电流电压输出量；当处于应急响应模式时，调整驱动电路的电流与电压输出波形。

2.根据权利要求1所述的LED照明应急一体灯的控制方法，其特征在于，步骤S2中对标准化电量数据进行时间序列分析包括：

将LED照明应急一体灯的灯具发光组、电池单元组以及光控单元组进行特征标记，以得到灯具发光特征、电池单元特征以及光控单元特征；

根据灯具发光特征、电池单元特征以及光控单元特征对标准化电量数据进行电量段划分，得到灯具发光电量段、电池单元电量段以及光控单元电量段；

在灯具发光电量段，以5秒为单位，计算灯具电量变化值；在电池单元电量段，以10秒为单位，计算电池电量变化值；在光控单元电量段，以15秒为单位，计算光控电量变化值；

将灯具电量变化值、电池电量变化值以及光控电量变化值进行累加，并除于三段电量段总时间，以生成电量变化率特征。

3.根据权利要求1所述的LED照明应急一体灯的控制方法，其特征在于，步骤S2中对平滑光线强度数据进行微分处理包括：

将平滑光线强度数据按照光线强度采集时间顺序排列，形成光强时间序列；

对光强时间序列中的每个数据点，计算其与前一个数据点的差值，得到光强差分序列；

对光强差分序列中的每个差分值进行归一化处理，使其范围在[-1,1]之间；对归一化后的差分序列进行滑动窗口平均处理，窗口大小为3；

对滑动窗口平均处理后的差分序列进行二次差分处理，得到光强二次差分序列；

对二次差分序列中的每个差分值进行绝对值处理，得到光强绝对差分序列；

对绝对差分序列中的每个差分值进行加权求和，以生成光线强度变化率特征。

4.根据权利要求1所述的LED照明应急一体灯的控制方法，其特征在于，步骤S2中将电量变化率特征与光线强度变化率特征计算得到电光协同相关系数包括：

对电量变化率特征数据中的每个数据点，计算其与前一个数据点的差值，得到电量差分数据；

对光线强度变化率特征数据中的每个数据点，计算其与前一个数据点的差值，得到光线强度差分数据；

将电量差分数据和光线强度差分数据进行差分量对齐，得到电量-光强差分数据；

对电量-光强差分数据中的每个差分值，计算其与前一个差分值中的乘积值，并将所有的乘积值进行求和，得到电量-光强乘积和；

对电量-光强差分数据中的每个差分值，计算其与前一个差分值中的差值平方量，并将所有的差值平方量进行求和，得到电量-光强差值平方和；

基于电量-光强乘积和电量-光强差值平方和确定电光协同相关系数。

5.根据权利要求1所述的LED照明应急一体灯的控制方法，其特征在于，步骤S2中将电量变化率特征与温度状态特征计算得到电温协同相关系数包括：

对电量变化率特征进行分段处理，将电量变化率特征划分为电量充电变化率和电量放电变化率；

对温度状态特征进行分段处理，将温度状态特征划分为恒温运行状态和过热运行状态；

将电量充电变化率与恒温运行状态进行数据对齐，并计算恒温充电的电温差值，得到恒温充电差值序列；

将电量放电变化率与过热运行状态进行数据对齐，并计算过热放电的电温值，得到过热放电差值序列；

基于恒温充电差值序列和热放电差值序列确定电温协同相关系数。

6.根据权利要求1所述的LED照明应急一体灯的控制方法，其特征在于，步骤S3中根据电光协同相关系数对LED照明应急一体灯进行照射范围正余弦波控制，并调整光强分布包括：

通过电光协同相关系数的大小将LED照明应急一体灯的照射范围划分为多个照射区域，每个照射区域对应一个特定的正余弦波控制信号；

对于每个照射区域，根据电光协同相关系数生成区域正余弦波控制信号，其中，区域正余弦波控制信号的频率和幅值根据电光协同相关系数的正负确定；

通过区域正余弦波控制信号调节LED灯组的反光板角度，并控制反光板所对应的微型电机驱动转速方向；

在每个照射区域，微型电机驱动转速方向的控制信号采用正余弦波形控制，频率范围为0.1Hz至10Hz，幅值范围为0.1V至5V；

对每个照射区域确定LED灯组光强层级，并识别LED灯组光强层级所对应的LED发光灯珠数；

通过区域正余弦波控制信号调整LED发光灯珠数的开闭情况。

7.根据权利要求1所述的LED照明应急一体灯的控制方法，其特征在于，步骤S3中根据电温协同相关系数对LED照明应急一体灯进行功率正切波控制，并调整功率输出包括：

依据电温协同相关系数的数值将LED照明应急一体灯的功率输出划分为多个功率区间，每个功率区间对应一个特定的正切波控制信号；

对于每个功率区间，根据电温协同相关系数生成区间正切波控制信号，其中，区间正切波控制信号的上升沿斜率和下降沿斜率根据电温协同相关系数的正负确定；

对每个功率区间，根据区间正切波控制信号调整LED灯组的功率输出，通过改变LED灯组的驱动电流以实现功率输出调整；

在每个功率区间，将驱动电流的调整范围设置为0.1A至2A，其中具体的驱动电流根据正切波控制信号的上升沿和下降沿斜率确定。

8.根据权利要求1所述的LED照明应急一体灯的控制方法，其特征在于，步骤S4中根据照射范围控制信号和功率控制信号确定照明响应模式，并将照明响应模式划分为节能响应模式和应急响应模式包括：

将照射范围控制信号和功率控制信号进行信号参数化，并按照权重比为0.6:0.4进行加权求和，得到控制信号协同系数；

对控制信号协同系数进行数值化，并进行照明响应模式确定；当控制信号协同系数小于0.3时，判定为节能响应模式；当控制信号协同系数大于或等于0.3时，判定为应急响应模式。

9.根据权利要求1所述的LED照明应急一体灯的控制方法，其特征在于，步骤S4中基于照明响应模式对LED照明应急一体灯进行模式切换，当处于节能响应模式时，降低电流电压输出量包括：

在节能响应模式下，将电压降低至额定值的80%，保持1分钟；然后进一步降低至额定值的70%；将电流降低至额定值的70%，保持1分钟；然后进一步降低至额定值的60%；

在每次电压和电流的降低过程中，通过电流反馈电路监测LED灯组的实际电流和电压；

通过温度传感器监测节能响应模式下LED灯组的运行温度，将LED灯组的运行温度控制在预设的温度范围内。

10.一种LED照明应急一体灯的控制系统，其特征在于，用于执行如权利要求1所述的LED照明应急一体灯的控制方法，该LED照明应急一体灯的控制系统包括：

LED照明信息采集模块，用于采集LED照明应急一体灯的电池电量信息，对电池电量信息进行归一化处理，得到标准化电量数据；采集环境光线强度，对光线强度数据进行滤波处理，得到平滑光线强度数据；采集环境温度数据，对环境温度数据进行离散化处理，得到温度状态特征；

协同系数计算模块，用于对标准化电量数据进行时间序列分析，生成电量变化率特征；对平滑光线强度数据进行微分处理，生成光线强度变化率特征；将电量变化率特征与光线强度变化率特征计算得到电光协同相关系数；将电量变化率特征与温度状态特征计算得到电温协同相关系数；

控制信号生成模块，用于根据电光协同相关系数对LED照明应急一体灯进行照射范围正余弦波控制，并调整光强分布，以生成照射范围控制信号；根据电温协同相关系数对LED照明应急一体灯进行功率正切波控制，并调整功率输出，以生成功率控制信号；

LED照明控制模块，用于根据照射范围控制信号和功率控制信号确定照明响应模式，并将照明响应模式划分为节能响应模式和应急响应模式；基于照明响应模式对LED照明应急一体灯进行模式切换，当处于节能响应模式时，降低电流电压输出量；当处于应急响应模式时，调整驱动电路的电流与电压输出波形。