ES1279744U

ES1279744U - INTELLIGENT LIGHTING SYSTEM (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Info

Publication number: ES1279744U
Application number: ES202131571U
Authority: ES
Inventors: Mora Higinio Mora; Molla Rafael Sirvent
Original assignee: Universidad de Alicante
Current assignee: Universidad de Alicante
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2021-10-20
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: ES1279744Y

Abstract

Sistema de iluminación inteligente, con el que se controla el nivel de intensidad de luz de unas luminarias ubicadas en una zona de interés según la presencia humana en dicha zona, que se caracteriza por que comprende: - una pluralidad de luminarias (3) distribuidas por la zona de interés; que comprenden medios de recepción de señales inalámbricas y un módulo de procesador configurado para emitir luz a diferentes niveles de luminosidad; - una pluralidad de dispositivos de adquisición (4) de imagen, que toman las imágenes (1) de la zona de interés con una periodicidad constante; - al menos una plataforma computacional intermedia (5) de procesamiento distributivo del tipo Cloudlet, en conexión con los dispositivos de adquisición (4), que comprenden medios de procesamiento; y - al menos una plataforma de procesamiento remoto (8) centralizada de computación en la nube del tipo Cloud Computing, en conexión con las plataformas tipo Cloudlet, que consiste en un centro de procesamiento centralizado de datos alojados en la nube y accesible a través de Internet (7); y desde donde se envía una señal (2) de manera individualizada o grupal a las luminarias (3) con el nivel de luminosidad a emitir.Intelligent lighting system, with which the level of light intensity of some luminaires located in an area of interest is controlled according to the human presence in said area, which is characterized by comprising: - a plurality of luminaires (3) distributed by the area of interest; comprising means for receiving wireless signals and a processor module configured to emit light at different levels of luminosity; - a plurality of image acquisition devices (4), which take the images (1) of the area of interest with a constant periodicity; - at least one intermediate computational platform (5) for distributive processing of the Cloudlet type, in connection with the acquisition devices (4), comprising processing means; and - at least one centralized cloud computing remote processing platform (8) of the Cloud Computing type, in connection with the Cloudlet-type platforms, which consists of a centralized data processing center hosted in the cloud and accessible through Internet (7); and from where a signal (2) is sent individually or in groups to the luminaires (3) with the level of luminosity to be emitted.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

SISTEMA DE ILUMINACIÓN INTELIGENTEINTELLIGENT LIGHTING SYSTEM

OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION

La presente invención consiste en un sistema de iluminación inteligente que permite graduar el nivel de iluminación nocturna de una determinada zona en función de las necesidades reales de luz por la presencia de peatones.The present invention consists of an intelligent lighting system that allows the level of night lighting in a certain area to be adjusted according to the real light needs due to the presence of pedestrians.

La invención proporciona una solución al problema de detección humana en la zona mediante un método avanzado y altamente escalable que permite la provisión de servicios adicionales y desarrollar el concepto de ciudades inteligentes.The invention provides a solution to the problem of human detection in the area through an advanced and highly scalable method that allows the provision of additional services and develops the concept of smart cities.

La invención se encuentra comprendida dentro de los diferentes tipos de sistemas y aparatos de iluminación, especialmente de uso o aplicación en entornos de trabajo exteriores y, por tanto, que se puede desplegar en ciudades, carreteras, polígonos u otro tipo de áreas que se requiera gestionar, a la vez que estos sistemas y aparatos están asociados a procesos de aprendizaje para gestión inteligente.The invention is included within the different types of lighting systems and devices, especially for use or application in outdoor work environments and, therefore, it can be deployed in cities, highways, industrial estates or other types of areas that are required. manage, while these systems and devices are associated with learning processes for intelligent management.

ESTADO DE LA TÉCNICASTATE OF THE ART

Un sistema de iluminación inteligente consiste en un sistema interconectado formado principalmente por sensores, actuadores y un método de control con el objetivo de gestionar la intensidad luminosa de zona. Los sensores se encargan de leer las condiciones de interés, los actuadores están formados por luminarias y dispositivos emisores de luz, y el método de control determina la cantidad de luz necesaria en cada momento.An intelligent lighting system consists of an interconnected system consisting mainly of sensors, actuators and a control method with the aim of managing the luminous intensity of the zone. The sensors are responsible for reading the conditions of interest, the actuators are made up of luminaires and light-emitting devices, and the control method determines the amount of light required at each moment.

Estos sistemas de iluminación inteligente han ganado una reciente popularidad debido a la mayor conciencia ciudadana por el ahorro energético y los espacios sostenibles. Esta tendencia está en la línea del desarrollo del concepto de ciudad inteligente orientado a promover un uso eficiente de los recursos y de mejorar la calidad de vida de los ciudadanos.These smart lighting systems have recently gained popularity due to increased public awareness of energy savings and sustainable spaces. This trend is in line with the development of the concept of smart city aimed at promoting efficient use of resources and improving the quality of life of citizens.

Con este objetivo de reducir el consumo energético, los sistemas de iluminación urbanos se han ido modernizando desde las lámparas de sodio hacia las modernas y más eficientes luminarias con tecnología LED. Para llevar a cabo el siguiente paso de proporcionar la luz necesaria sólo cuando haga falta se conocen diferentes propuestas e implementaciones tanto desde el ámbito científico como en el industrial.With this objective of reducing energy consumption, urban lighting systems have been modernized from sodium lamps to modern and more efficient luminaires with LED technology. To carry out the next step of providing the necessary light only when necessary, different proposals and implementations are known from both the scientific and industrial fields.

La característica fundamental que las diferencia es el método de control de la luminosidad y de sensorización utilizado, lo cual tiene importantes implicaciones en la eficacia de funcionamiento y en los servicios que pueden ofrecer. Este aspecto condiciona así mismo su despliegue en contextos urbanos, el coste de instalación y la capacidad de crear soluciones escalables para entornos más amplios.The fundamental characteristic that differentiates them is the method of control of the luminosity and sensorisation used, which has important implications in the efficiency of operation and in the services that they can offer. This aspect also conditions its deployment in urban contexts, the cost of installation and the ability to create scalable solutions for larger environments.

No obstante, hay propuestas en las que el concepto ‘inteligente’ se asocia a aspectos particulares, como puede ser: el control de encendido/apagado por voz, tal como es divulgado por ejemplo en el documento US9717132; dotar de un respaldo energético a la luminaria para que pueda seguir proporcionando luz tras un apagón, tal como es divulgado por ejemplo en el documento US8770771; la recogida de información diversa del entorno a través de numerosos sensores instalados en la propia luminaria, tal como es divulgado por ejemplo en el documento CN107515579; o a la propia interconexión de las luminarias entre sí y con algún elemento central. En este caso, los sistemas más básicos consisten en conectar las luminarias a una red para permitir su monitorización, encendido y apagado remoto. En este sentido, aprovechan las nuevas funcionalidades y tecnologías de comunicación que proporciona el paradigma de Internet de las Cosas, habiendo numerosos ejemplos de divulgación, por ejemplo, el US9313863.However, there are proposals in which the "intelligent" concept is associated with particular aspects, such as: voice on / off control, as disclosed for example in document US9717132; providing an energy backup to the luminaire so that it can continue to provide light after a blackout, as disclosed for example in document US8770771; the collection of various information about the environment through numerous sensors installed in the luminaire itself, as disclosed, for example, in document CN107515579; or to the interconnection of the luminaires with each other and with some central element. In this case, the most basic systems consist of connecting the luminaires to a network to allow their monitoring, remote switching on and off. In this sense, they take advantage of the new functionalities and communication technologies provided by the Internet of Things paradigm, with numerous examples of dissemination, for example, US9313863.

Un paso más en la gestión inteligente de la iluminación consiste en establecer diferentes intensidades de luz según la franja horaria. La idea es que, en los momentos con menos afluencia de vehículos y peatones en las calles, el nivel de luz es menor, obteniendo un ahorro energético. Se destaca por ejemplo lo divulgado en el documento GB2538796.One more step in smart lighting management is to set different light intensities depending on the time zone. The idea is that, in moments with less influx of vehicles and pedestrians in the streets, the level of light is lower, obtaining energy savings. For example, what is disclosed in document GB2538796 stands out.

Sin embargo, para proporcionar un servicio “inteligente” este concepto de iluminación debe proporcionar luz sólo cuando se necesite, es decir, sólo cuando haya peatones en la zona (calle, plaza, parque, etc.), quedando el resto del tiempo en un estado con un nivel de luminosidad menor. Este tipo de control requiere de métodos que detecten la presencia humana en la zona para indicar a las luminarias su nivel de intensidad. Hasta la fecha solo se conocen métodos basados en la utilización de sensores.However, to provide an “intelligent” service, this lighting concept must provide light only when it is needed, that is, only when there are pedestrians in the area (street, square, park, etc.), remaining the rest of the time in a state with a lower brightness level. This type of control requires methods that detect the human presence in the area to indicate the level of intensity to the luminaires. To date, only methods based on the use of sensors are known.

En este conjunto, el método de detección más utilizado está basado en tecnología de infrarrojos. Este tipo de sensores puede detectar movimiento en un rango cercano. Los sistemas de iluminación inteligente que lo utilizan proponen integrar este tipo de sensores en la propia luminaria, de modo que se detecte si es necesaria luz a su alrededor y pueda comunicarlo a las luminarias cercanas para proporcionar luz en toda la zona, en este sentido se conocen documentos donde se divulga esta tipología de tecnología, por ejemplo, en el documento US9635740. Estos detectores de presencia se pueden colocar también en zonas estratégicas de la calle para abarcar zonas completas con varias luminarias, por ejemplo, según lo divulgado por Abdullah A. et al., “Smart Street Light Using Intensity Controller”, International Conference on Computer and Communication Engineering (ICCCE), https://doi.org/10.1109/ICCCE.2018.8539321. Se conocen otros trabajos parecidos donde se proponen utilizan sensores radar por ultrasonidos o de movimiento para detectar la presencia de vehículos, por ejemplo, lo divulgado por Bandla S. et al, "Smart Street Lighting with Reduced Sensors for Sustainable and Efficient Smart Cities", Second International Conference on Advances in Electronics, Computers and Communications (ICAECC). https://doi.org/10.1109/ICAECC.2018.8479432. In this set, the most widely used detection method is based on infrared technology. This type of sensor can detect movement in a close range. The intelligent lighting systems that use it propose to integrate this type of sensors in the luminaire itself, so that it detects if light is necessary around it and can communicate it to nearby luminaires to provide light throughout the area. they know documents where this typology of technology is disclosed, for example, in document US9635740. These presence detectors can also be placed in strategic areas of the street to cover entire areas with several luminaires, for example, as disclosed by Abdullah A. et al., "Smart Street Light Using Intensity Controller", International Conference on Computer and Communication Engineering ( ICCCE), https://doi.org/10.1109/ICCCE.2018.8539321. Other similar works are known where they propose to use radar sensors by ultrasound or movement to detect the presence of vehicles, for example, that disclosed by Bandla S. et al, "Smart Street Lighting with Reduced Sensors for Sustainable and Efficient Smart Cities", Second International Conference on Advances in Electronics, Computers and Communications ( ICAECC). https://doi.org/10.1109/ICAECC.2018.8479432.

Finalmente, y en otro orden de cosas, se están incluyendo medios de captación de imagen y video para detectar la presencia humana e implementar los métodos de control. Se conoce el uso de cámaras para activar un micrófono con el que el usuario puede controlar la luminaria, por ejemplo, lo divulgado en el documento US10034356. Hay otros ejemplos, que utilizan la cámara para detectar directamente la presencia humana en las zonas de análisis. En esta línea, existen propuestas recientes de sistemas que proponen la instalación de múltiples sensores en las luminarias que incluyen cámaras cenitales para la detección de presencia. En este sentido se conoce lo divulgado por Llido Escriva D.M. et al, “Smart Outdoor Light Desktop Central Management System”, IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine, 10(2): 58-68. https://doi.org/10.1109/MITS.2018.2806643. En este caso, las cámaras se colocan en las propias luminarias enfocando con gran angular el suelo y detectando a las personas desde arriba. En otros casos, las imágenes tomadas por las cámaras son utilizadas para detectar movimiento en las zonas de análisis. De este movimiento, se infiere la presencia de peatones o vehículos en el área y controlar las luminarias, conociéndose lo divulgado por Gagliardi G. et al., “A smart city adaptive lighting system”, Third International Conference on Fog and Mobile Edge Computing (FMEC), https://doi.org/10.1109/FMEC.2018.8364076. Finally, and in another order of things, image and video capture means are being included to detect human presence and implement control methods. It is known to use cameras to activate a microphone with the one that the user can control the luminaire, for example, what is disclosed in document US10034356. There are other examples, which use the camera to directly detect the human presence in the analysis areas. In this line, there are recent proposals for systems that propose the installation of multiple sensors in the luminaires that include zenith cameras for presence detection. In this sense, what is disclosed by Llido Escriva DM et al, "Smart Outdoor Light Desktop Central Management System", IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine, 10 ( 2): 58-68 is known. https://doi.org/10.1109/MITS.2018.2806643. In this case, the cameras are placed in the luminaires themselves, focusing with a wide angle on the ground and detecting people from above. In other cases, the images taken by the cameras are used to detect movement in the analysis areas. From this movement, it is inferred the presence of pedestrians or vehicles in the area and control the lights, knowing what was disclosed by Gagliardi G. et al., “A smart city adaptive lighting system”, Third International Conference on Fog and Mobile Edge Computing ( FMEC), https://doi.org/10.1109/FMEC.2018.8364076.

Todos estos métodos anteriores, y otros semejantes, están basados en análisis de imagen y presentan claros problemas de escalabilidad y eficacia. Las cámaras cenitales sólo abarcan un área pequeña alrededor de las luminarias, mientras que la detección de movimiento mediante imagen pierde precisión en el reconocimiento, genera múltiples situaciones de falsos positivos y tiene una limitada capacidad de ofrecer servicios adicionales.All of these previous methods, and others like them, are based on image analysis and present clear scalability and efficiency problems. Overhead cameras only cover a small area around luminaires, while image motion detection loses recognition precision, generates multiple false positive situations, and has limited ability to offer additional services.

Las soluciones comerciales de iluminación ofrecen fundamentalmente un servicio de iluminación regulable mediante luminarias conectadas en red. El software de regulación de intensidad o de encendido apagado puede depender de varios aspectos: franja horaria nocturna, ocurrencia de algún evento como emergencias o en función de sensores de presencia humana. Cara a un correcto funcionamiento del sistema, los sistemas comerciales no utilizan detección y análisis de imágenes, sino que utilizan métodos de detección humana por infrarrojos, conociéndose por ejemplo lo divulgado por Silverspringnet, “Smart Street Lights & Sensors”. https://www.silverspringnet.com/solutions/smartcities/smart-cities-street-lights/ Commercial lighting solutions primarily offer a dimmable lighting service using networked luminaires. The dimming or ignition off software may depend on several aspects: night time slot, occurrence of an event such as emergencies or based on human presence sensors. In order to ensure the correct functioning of the system, commercial systems do not use image detection and analysis, but rather use infrared human detection methods, knowing, for example, what was disclosed by Silverspringnet, “Smart Street Lights & Sensors ”. https://www.silverspringnet.com/solutions/smartcities/smart-cities-street-lights/

Habida cuenta de la tecnología conocida, se puede decir que las aplicaciones de iluminación inteligente son una reciente tendencia que surge como resultado de la creciente conciencia de la población sobre el cambio climático y el ahorro energético. Estas aplicaciones tratan de usar los avances de la tecnología y el análisis de datos para optimizar los sistemas de iluminación nocturna y proporcionar la luz adecuada sólo cuando se necesite. Como resultado, se obtienen ciudades más sostenibles y confortables con un control apropiado del consumo y de la contaminación lumínica.Given the known technology, it can be said that smart lighting applications are a recent trend emerging as a result of growing public awareness of climate change and energy saving. These applications try to use advances in technology and data analysis to optimize night lighting systems and provide adequate light only when it is needed. As a result, more sustainable and comfortable cities are obtained with an appropriate control of consumption and light pollution.

La presente invención aporta un aspecto novedoso principal respecto a los sistemas de iluminación inteligente existentes al utilizar dispositivos de adquisición de imagen y vídeo para detectar la presencia humana en las zonas de interés, y que dicha adquisición no sea limitativa a un área pequeña alrededor de la zona donde se ubica la cámara. Mediante el análisis de las imágenes digitales se detecta la presencia de ciudadanos en la zona y la eventual necesidad de alumbrado correspondiente. Para ello, se pueden utilizar las cámaras existentes y actualmente instaladas en ciudades; además, se pueden desplegar otras nuevas para complementar su cobertura o alcanzar a nuevas zonas de interés.The present invention provides a main novel aspect with respect to existing intelligent lighting systems when using image and video acquisition devices to detect the human presence in the areas of interest, and that said acquisition is not limited to a small area around the area. area where the camera is located. By analyzing digital images, the presence of citizens in the area and the eventual need for corresponding lighting is detected. For this, existing cameras and currently installed in cities can be used; In addition, new ones can be deployed to complement its coverage or reach new areas of interest.

Esta novedad le confiere a la presente invención una ventaja fundamental respecto a los sistemas existentes. Con esta técnica se superan ampliamente las capacidades de detección de los sistemas actuales y se proporciona una herramienta para ofrecer servicios adicionales mediante el análisis avanzado de las imágenes. Entre los servicios potenciales de valor añadido que puede ofrecer el sistema se encuentra la seguridad ciudadana, control de tráfico y señalización inteligente o detección de obstáculos en la calzada, algo que no es posible lograr con los sistemas conocidos, ya sea de sensores infrarrojos (los que generalmente se comercializan), u otro tipo de sistema basado en sensores. Además, la presente invención aporta también una solución a los inconvenientes asociados al coste computacional del procesamiento avanzado de imágenes que se requieren para la provisión del control inteligente y de los nuevos servicios de valor añadido.This novelty gives the present invention a fundamental advantage over existing systems. This technique greatly exceeds the detection capabilities of current systems and provides a tool to offer additional services through advanced image analysis. Among the potential value-added services that the system can offer is citizen security, traffic control and intelligent signaling or detection of obstacles on the road, something that is not possible to achieve with known systems, either with infrared sensors (infrared sensors). generally marketed), or another type of sensor-based system. In addition, the present invention also provides a solution to the drawbacks associated with the computational cost of advanced image processing that they are required for the provision of intelligent control and new value-added services.

Por tanto, la presente invención permite superar inconvenientes relativos a:Therefore, the present invention makes it possible to overcome drawbacks related to:

- la eficacia de funcionamiento: la utilización de cámaras digitales para detectar la presencia humana en las zonas de interés mejora ampliamente las capacidades de detección de los métodos por infrarrojos, ultrasonidos o cámaras cenitales.- operational efficiency: the use of digital cameras to detect human presence in areas of interest greatly improves the detection capabilities of infrared, ultrasound or overhead cameras.

- coste de instalación: el sistema propuesto no necesita colocar sensores de adquisición en cada luminaria ya que las cámaras pueden abarcar amplias zonas con numerosas luminarias. Además, el sistema admite la utilización de cámaras de imagen y video ya instaladas para otras funciones, como por ejemplo las cámaras de seguridad o del control de tráfico.- installation cost: the proposed system does not need to place acquisition sensors in each luminaire since the cameras can cover large areas with numerous luminaires. In addition, the system supports the use of image and video cameras already installed for other functions, such as security cameras or traffic control.

- análisis avanzado de vídeo e imágenes digitales: el sistema propuesto permite la ejecución de complejos métodos de análisis de imagen al utilizar una arquitectura de computación distribuida basada en elementos de procesamiento remotos y en técnicas de computación móvil en la nube.- advanced analysis of video and digital images: the proposed system allows the execution of complex image analysis methods by using a distributed computing architecture based on remote processing elements and mobile computing techniques in the cloud.

- los servicios de valor añadido: la metodología de computación de imágenes digitales permite la ejecución de otros algoritmos avanzados de visión por computador para la provisión de un amplio abanico de servicios avanzados para la ciudad.- Value-added services: the digital image computing methodology allows the execution of other advanced computer vision algorithms for the provision of a wide range of advanced services for the city.

Por tanto, la característica técnica distintiva de la invención es que la detección de peatones se hace mediante un sistema basado en el análisis de imágenes digitales a partir de cámaras de videovigilancia y no a través de sensores dispuestos en cada luminaria. En este sentido, cualquier experto en la materia de sistemas de iluminación inteligente que a día de hoy usase las convencionales cámaras para este fin se encontraría con un problema técnico insalvable, que es que el volumen de procesamiento necesario para llevar a cabo la detección en una ciudad con varias cámaras sobrepasa en mucho las capacidades actuales (de ancho de banda, de procesamiento local y en la nube, etc.). Este problema sería detectado en una etapa inicial del procesamiento de imagen, y hasta la fecha no se le ha dado solución. Por este motivo, todos los sistemas de iluminación inteligente conocidos no se basan en cámaras de videovigilancia a pesar de sus numerosas ventajas y bajo coste. En la presente invención se expone una solución que solventa este problema, y para llevarlo a cabo que consiste en la partición del procesamiento en etapas disjuntas y su procesamiento distribuido en varias capas; y para ello es esencial y no evidente el desarrollo del sistema aquí desarrollado, el cual es inherente al procedimiento que se usa para llevarlo a cabo.Therefore, the distinctive technical characteristic of the invention is that the detection of pedestrians is done through a system based on the analysis of digital images from video surveillance cameras and not through sensors arranged in each luminaire. In this sense, any expert in the field of intelligent lighting systems who today uses conventional cameras for this purpose would encounter an insurmountable technical problem, which is that the volume of processing necessary to carry out the detection in a city with multiple cameras far exceeds current capabilities (bandwidth, local and cloud processing, etc.). This problem would be detected in an initial stage of image processing, and to date no solution has been found. For this reason, all known intelligent lighting systems are not based on cameras. video surveillance despite its many advantages and low cost. In the present invention a solution is exposed that solves this problem, and to carry it out that consists of dividing the processing into disjoint stages and its processing distributed into several layers; and for this, the development of the system developed here is essential and not evident, which is inherent in the procedure used to carry it out.

Teniendo en cuenta todos los aspectos anteriores, es decir, tanto la problemática de gestionar la necesidad de alumbrado teniendo en cuenta la presencia de ciudadanos en dicha zona, como de las soluciones existentes en la actualidad, en las que no se conocen la utilización de un sistema de análisis de las imágenes digitales para la detección de la presencia de ciudadanos en dicha zona, se considera que la presente invención es un avance en los métodos de detección humana mediante visión artificial, sus requerimientos computacionales y la infraestructura necesaria para implementar esta funcionalidad de gestión de la iluminación inteligente en entornos urbanos.Taking into account all the above aspects, that is, both the problem of managing the need for lighting taking into account the presence of citizens in said area, and the currently existing solutions, in which the use of a digital image analysis system to detect the presence of citizens in said area, it is considered that the present invention is an advance in human detection methods through artificial vision, its computational requirements and the infrastructure necessary to implement this functionality of intelligent lighting management in urban environments.

DESCRIPCIÓN DEL INVENTODESCRIPTION OF THE INVENTION

El sistema de iluminación inteligente objeto de esta patente es un sistema con el que se permite la ejecución de un método con algoritmos avanzados de análisis de imagen con el que se consigue la gestión de iluminación inteligente sobre una cantidad arbitraria de cámaras conectadas.The intelligent lighting system object of this patent is a system that allows the execution of a method with advanced image analysis algorithms with which intelligent lighting management is achieved on an arbitrary number of connected cameras.

El sistema comprende:The system comprises:

- una pluralidad de luminarias distribuidas por la zona de interés. Cada luminaria comprende medios de recepción de señales inalámbricas y un módulo de procesador configurador para ofrecer un nivel de luminosidad variable de, al menos, 3 niveles de luz y consumo:- a plurality of luminaires distributed throughout the area of interest. Each luminaire includes means for receiving wireless signals and a configurator processor module to offer a variable brightness level of at least 3 levels of light and consumption:

- nivel 0: luminaria apagada. no hay consumo ni emisión de luz;- level 0: luminaire off. there is no consumption or emission of light;

- nivel 1: luminaria encendida con un nivel bajo de consumo y de emisión de luz; - level 1: luminaire switched on with a low consumption and light emission level;

- nivel 2: luminaria encendida con un nivel máximo de consumo y de emisión de luz.- level 2: luminaire switched on with a maximum level of consumption and light emission.

Con mayores niveles de graduación se puede establecer un control más pormenorizado.With higher levels of graduation, a more detailed control can be established.

Un valor preferente para el nivel 1 es el 20% de luminosidad respecto del máximo.A preferred value for level 1 is 20% brightness with respect to the maximum.

- una pluralidad de dispositivos de adquisición de imagen, que pueden estar ubicados en la pluralidad de luminarias, y están orientadas para enfocar la zona de interés. Estos dispositivos de adquisición o sensores pueden ser cámaras de imagen o de video.- a plurality of image acquisition devices, which can be located in the plurality of luminaires, and are oriented to focus on the area of interest. These acquisition devices or sensors can be image or video cameras.

- al menos una plataforma computacional de procesamiento distributivo del tipo Cloudlet. Estas plataformas se pueden desplegar eventualmente dependiendo de las capacidades de procesamiento de los dispositivos de adquisición, en el que cada plataforma comprende medios de procesamiento y capacidad de una nube, y en el que la interconexión de varios cloudet permite trabajar al conjunto para ofrecer el servicio de una nube dentro de una zona de cobertura.- at least one computational platform for distributive processing of the Cloudlet type. These platforms can eventually be deployed depending on the processing capabilities of the acquisition devices, in which each platform comprises processing means and capacity of a cloud, and in which the interconnection of several cloudets allows the group to work to offer the service. of a cloud within a coverage area.

- al menos una plataforma de procesamiento remoto de computación en la nube. Esta infraestructura ofrece un procesamiento flexible dependiendo de las necesidades de cada momento mediante un modelo de servicio bajo demanda.- at least one cloud computing remote processing platform. This infrastructure offers flexible processing depending on the needs of each moment through an on-demand service model.

Los mecanismos de comunicación entre los diferentes elementos se realizan mediante conexión de área local (LAN - Local Area Network) tipo Wifi, Wimax, LTE o similares; y conexión remota a través de internet (WAN - Wide Area Network). En una realización preferente de la invención, las luminarias, los dispositivos de adquisición y los Cloudlet están interconectados en la misma red local, mientras que el acceso al servidor remoto se realiza a través de Internet.The communication mechanisms between the different elements are carried out by means of a local area connection (LAN - Local Area Network) such as Wifi, Wimax, LTE or similar; and remote connection through internet (WAN - Wide Area Network). In a preferred embodiment of the invention, the luminaires, the acquisition devices and the Cloudlet are interconnected in the same local network, while access to the remote server is done through the Internet.

El sistema recibe varias entradas y produce a su vez varias salidas:The system receives several inputs and produces several outputs in turn:

• Las entradas corresponden con las imágenes en un momento dado de cada uno de los dispositivos de adquisición conectados. La resolución dé cada una de las imágenes puede ser diferente dependiendo de las características de cada cámara. El sistema propuesto es compatible con imágenes de varias resoluciones con una resolución mínima que permita detectar una presencia humana en la misma.• The inputs correspond to the images at a given moment from each of the connected acquisition devices. The resolution of each of the images may be different depending on the characteristics of each camera. The proposed system is compatible with images of various resolutions with a minimum resolution that allows detecting a human presence in it.

• Las salidas corresponden con señales de nivel de luminosidad de cada una de las luminarias que se encuentran en la zona de interés. No obstante, el sistema también admite otras configuraciones de control como, por ejemplo, una salida de encendido para cada luminaria y un temporizador que indique durante cuánto tiempo debe permanecer en ese nivel, o bien, una sola salida de encendido que afecte a todas las luminarias de la misma zona.• The outputs correspond to the luminosity level signals of each of the luminaires that are in the area of interest. However, the system also supports other control configurations such as, for example, an ignition output for each luminaire and a timer that indicates how long it should remain at that level, or a single ignition output that affects all luminaires. luminaires in the same area.

El sistema se ejecuta de forma cíclica y periódica durante todo el periodo de control inteligente de la zona de interés.The system runs cyclically and periodically throughout the entire intelligent control period of the area of interest.

El esquema de funcionamiento general del sistema es el siguiente:The general operating scheme of the system is as follows:

• Durante el día, las luminarias se configuran con una intensidad nula (nivel 0), es decir, están apagadas.• During the day, the luminaires are configured with zero intensity (level 0), that is, they are off.

• Durante la noche, la intensidad de las luminarias depende de la presencia de peatones en la zona de interés. Si no hay peatones, las luminarias se colocan con una intensidad baja (nivel 1) y, si hay peatones, se colocan con una intensidad normal (nivel 2).• During the night, the intensity of the lights depends on the presence of pedestrians in the area of interest. If there are no pedestrians, the luminaires are placed with a low intensity (level 1) and, if there are pedestrians, they are placed with a normal intensity (level 2).

Para poder establecer el modo de funcionamiento durante la noche, es necesario un dispositivo de detección de presencia humana en la zona. Ese dispositivo está formado por una o varias cámaras de adquisición de imagen o de video. Con una frecuencia de preferentemente un segundo, se toma una imagen o fotograma de cada cámara que es analizada en busca de presencia humana en la imagen, donde esta tecnología y su modo de funcionamiento se basa en los siguientes aspectos o puntos, no siendo este modo de funcionamiento objeto de protección de la presente invención;To be able to set the operating mode at night, a human presence detection device is required in the area. This device is made up of one or more image or video acquisition cameras. With a frequency of preferably one second, an image or frame is taken from each camera that is analyzed in search of human presence in the image, where this technology and its mode of operation is based on the following aspects or points, this mode not being operation object of protection of the present invention;

• Captura de la imagen. Se captura la imagen o fotograma a través del dispositivo de adquisición. • Image capture. The image or frame is captured through the acquisition device.

• Filtrado de la imagen: En esta etapa se realizan varias operaciones de filtrado de la imagen para mejorar su procesamiento posterior.• Image filtering: At this stage, various image filtering operations are performed to improve post-processing.

• Selección de áreas candidatas: Se seleccionan las áreas de la imagen candidatas a contener figuras humanas. Si no hay ninguna área con movimiento, el proceso de detección humana termina aquí con resultado negativo.• Selection of candidate areas: The areas of the image that are candidates to contain human figures are selected. If there is no moving area, the human detection process ends here with a negative result.

• Extracción de características: Se extraen características de cada una de las áreas candidatas como, por ejemplo: texturas, color, bordes, etc.• Characteristics extraction: Characteristics are extracted from each of the candidate areas, such as: textures, color, borders, etc.

• Generación de descriptores: Se crean unos descriptores de cada zona en función de las características identificadas.• Generation of descriptors: descriptors are created for each area based on the characteristics identified.

• Clasificación: Se determina si en cada área candidata existe una figura humana o no.• Classification: It is determined whether in each candidate area there is a human figure or not.

• Comportamiento y análisis predictivo: se determina las luminarias sobre las que se debe actuar.• Behavior and predictive analysis: the luminaires on which to act are determined.

• Control de luz: etapa que determina el nivel de luz para las luminarias en torno a las áreas de interés en las que se han detectado humanos.• Light control: stage that determines the light level for the luminaires around the areas of interest in which humans have been detected.

Esta tecnología no puede ser llevada a cabo por sistemas basados en sensores infrarrojos, ultrasonidos o incluso cámaras cenitales. Para llevarse a cabo, se requiere de los elementos del sistema previamente descritos, o bien, requeriría de una metodología nueva de interconexión entre diferentes máquinas que requeriría de procesos en etapas disjuntas según el propio proceso de cada máquina o dispositivo.This technology cannot be carried out by systems based on infrared sensors, ultrasound or even overhead cameras. To be carried out, the previously described elements of the system are required, or it would require a new interconnection methodology between different machines that would require processes in disjoint stages according to the process of each machine or device.

Esta ejecución provoca la disminución sucesiva del volumen de datos de entrada en cada etapa y consigue una reducción drástica en el envío de información a través de Internet. Esta característica del sistema propuesto habilita el diseño de arquitecturas distribuidas para el procesamiento de las etapas y permite despliegues altamente escalables de aplicación en ciudades inteligentes.This execution causes a successive decrease in the volume of input data at each stage and achieves a drastic reduction in the sending of information through the Internet. This characteristic of the proposed system enables the design of distributed architectures for the processing of the stages and allows highly scalable deployments of applications in smart cities.

Otro beneficio colateral de este sistema es que otras aplicaciones de gestión inteligente pueden implementarse bajo la misma infraestructura y facilitar, por tanto, la provisión de nuevos servicios avanzados de valor añadido para la ciudad.Another collateral benefit of this system is that other intelligent management applications can be implemented under the same infrastructure and facilitate, for therefore, the provision of new advanced value-added services for the city.

Para finalizar, se ha de tener en cuenta que, a lo largo de la descripción y las reivindicaciones, el término “comprende” y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas o elementos adicionales.Finally, it must be taken into account that, throughout the description and the claims, the term "comprises" and its variants are not intended to exclude other technical characteristics or additional elements.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Con el objeto de completar la descripción y de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se presenta una figura, en donde con carácter ilustrativo y no limitativo se representa lo siguiente:In order to complete the description and to help a better understanding of the characteristics of the invention, a figure is presented, in which the following is represented by way of illustration and not limitation:

En la Figura 1 se muestra un esquema del sistema de iluminación inteligente, con sus entradas y salidas correspondientes.Figure 1 shows a diagram of the intelligent lighting system, with its corresponding inputs and outputs.

En la Figura 2 se muestra un esquema general del sistema de iluminación inteligente y de los componentes que lo forman.Figure 2 shows a general diagram of the intelligent lighting system and its components.

DESCRICPIÓN DETALLADA DE MODOS DE REALIZACIÓNDETAILED DESCRIPTION OF IMPLEMENTATION MODES

Como se ha descrito anteriormente, el sistema de iluminación inteligente recibe una o varias entradas y produce una o varias salidas. El esquema del sistema (S) objeto de la presente invención se describe en la Figura 1. Las entradas que tiene son las siguientes:As described above, the smart lighting system receives one or more inputs and produces one or more outputs. The scheme of the system (S) object of the present invention is described in Figure 1. The inputs it has are the following:

• Conjunto de imágenes de entrada (1). Cada imagen proviene de una de las cámaras orientadas hacia la zona de interés a controlar.• Set of input images (1). Each image comes from one of the cameras oriented towards the area of interest to be controlled.

• Conjunto de señales (2) de niveles de iluminación. Cada nivel de iluminación se envía a una de las luminarias de la zona de interés. También se puede enviar una sola señal con el nivel de iluminación para toda la zona. • Set of signs (2) of lighting levels. Each level of illumination is sent to one of the luminaires in the area of interest. It is also possible to send a single signal with the illumination level for the entire area.

En una realización preferente de la invención, los elementos comprendidos en el sistema de iluminación inteligente de la presente invención se muestran en la Figura 2. Dicho sistema comprende los siguientes componentes componentes:In a preferred embodiment of the invention, the elements included in the intelligent lighting system of the present invention are shown in Figure 2. Said system comprises the following component components:

• Conjunto de luminarias (3) que se encuentran en la zona de interés a controlar. Estas luminarias comprenden el modo de funcionamiento de luminosidad variable con al menos 3 niveles de luz.• Set of luminaires (3) found in the area of interest to be controlled. These luminaires comprise the variable brightness operating mode with at least 3 light levels.

• Conjunto de dispositivos de adquisición (4) de imágenes o cámaras enfocando la zona de interés. Las cámaras pueden enfocar desde diferentes ángulos y pueden ser de captura de imagen o vídeo con diferentes capacidades de procesamiento.• Set of acquisition devices (4) for images or cameras focusing on the area of interest. The cameras can focus from different angles and can be image or video capture with different processing capabilities.

• Conjunto de plataformas de cómputo intermedio (5). Estas plataformas, también denominadas Cloudlet, son pequeños centros de datos o estaciones de trabajo que pueden disponerse, en caso necesario, para ejecutar algunas de las tareas de la detección humana.• Set of intermediate computing platforms (5). These platforms, also called Cloudlet, are small data centers or workstations that can be arranged, if necessary, to perform some of the tasks of human detection.

• Internet (6), o la infraestructura existente de acceso a Internet.• Internet (6), or the existing Internet access infrastructure.

• Plataformas de procesamiento remoto de computación (7) en la nube o Cloud Computing. Centros de procesamiento de datos alojados en la nube y accesibles a través de Internet. En esta plataforma se ubica también una base de datos de comportamiento que registra el histórico de detecciones realizadas en todas las zonas monitorizadas de la ciudad.• Platforms for remote computing processing (7) in the cloud or Cloud Computing. Data processing centers hosted in the cloud and accessible through the Internet. This platform also houses a behavior database that records the history of detections made in all monitored areas of the city.

Según el esquema descrito en la Figura 2, los dispositivos de adquisición (4) toman las imágenes (1) de la zona de interés con una periodicidad constante. Estas imágenes (1) son procesadas utilizando forma conjunta y distribuida las capacidades de cómputo de los propios dispositivos (4), envidas a las eventuales plataformas intermedias (5) Cloudlet y a las plataformas de procesamiento remoto (7) accesibles a través de Internet. La periodicidad de toma de imágenes por los dispositivos de adquisición puede ser alta durante el día, cuando no hay necesidad de control de luz artificial, o muy baja durante la noche para proporcionar un mayor confort.According to the scheme described in Figure 2, the acquisition devices (4) take the images (1) of the area of interest with a constant periodicity. These images (1) are processed using the joint and distributed computing capacities of the devices themselves (4), sent to the eventual intermediate platforms (5) Cloudlet and to the remote processing platforms (7) accessible through the Internet. The frequency of taking images by the acquisition devices can be high during the day, when there is no need for artificial light control, or very low at night to provide greater comfort.

Esta tecnología y su modo de funcionamiento se basa en los siguientes aspectos o puntos, no siendo este modo de funcionamiento objeto de protección de la presente invención; donde hay This technology and its mode of operation is based on the following aspects or points, this mode of operation not being the object of protection of the present invention; where there is

a) Captura de una imagen (1) por los dispositivos de adquisición (4) o cámaras que están enfocando la zona de análisis donde se encuentran las luminarias (3) a controlar. En el caso de cámaras de video, se toma un fotograma con la frecuencia prefijada. Como resultado se obtiene una imagen (1) por cada cámara con su resolución correspondiente.a) Capture of an image (1) by the acquisition devices (4) or cameras that are focusing on the analysis area where the luminaires (3) to be controlled are located. In the case of video cameras, a frame is taken at the preset frequency. As a result, an image (1) is obtained for each camera with its corresponding resolution.

b) Filtrado de la imagen la imagen (1), que comprende entre otras las acciones de eliminar ruido, mejorar su contraste, o aumentar el brillo de zonas más oscuras. Como resultado, se obtiene la imagen filtrada en condiciones óptimas para el análisis posterior.b) Image filtering the image (1), which includes, among others, the actions of eliminating noise, improving its contrast, or increasing the brightness of darker areas. As a result, the filtered image is obtained under optimal conditions for further analysis.

c) Selección de áreas candidatas donde se realiza un análisis preliminar de la imagen filtrada para detectar movimiento e indicios de figuras humanas como, por ejemplo, presencia de figuras verticales con determinada altura y volumen según la perspectiva y su posición en el horizonte. En este punto, no sólo se usa la detección de movimiento (como ocurre con otros métodos existentes) ya que, en ese caso, de quedarse la figura parada se consideraría que no hay nadie y podría reducirse la luminosidad. El resultado es un conjunto de áreas de interés en el interior de cada imagen.c) Selection of candidate areas where a preliminary analysis of the filtered image is carried out to detect movement and signs of human figures, such as the presence of vertical figures with a certain height and volume depending on the perspective and their position on the horizon. At this point, not only motion detection is used (as is the case with other existing methods) since, in that case, if the figure remains stopped, it would be considered that there is no one and the luminosity could be reduced. The result is a set of areas of interest within each image.

d) Extracción de características de cada una de las áreas identificadas previamente, como, por ejemplo: texturas, color, bordes, etc. Como resultado se obtiene una estructura de datos de cada área de la imagen candidata. e) Generación de un conjunto de descriptores de cada área de interés, donde el conjunto de descriptores define todos los aspectos de las características identificadas previamente: el tipo de textura, el color, el tipo de borde, el tipo de línea, longitud, volumen, etc.d) Extraction of characteristics of each of the previously identified areas, such as, for example: textures, color, borders, etc. As a result, a data structure is obtained for each area of the candidate image. e) Generation of a set of descriptors for each area of interest, where the set of descriptors defines all aspects of the previously identified characteristics: the type of texture, color, type of border, type of line, length, volume , etc.

f) Clasificación inteligente mediante herramientas informáticas, preferentemente técnicas de Deep Learning, para determinar si en cada área candidata existe una figura humana. Se pueden aplicar técnicas de clasificación avanzada para caracterizar el tipo de figura humana detectado, su edad, e incluso sexo. Así mismo, esta técnica se puede generalizar para identificar otros objetos de interés como vehículos, animales, etc. Como resultado, se obtiene un valor numérico por cada área de interés con la probabilidad de que en ella exista una figura humana . Se considera que existe, a efectos del control inteligente, cuando se obtiene un valor superior al 40%. f) Intelligent classification using computer tools, preferably Deep Learning techniques, to determine if there is a human figure in each candidate area. Advanced classification techniques can be applied to characterize the type of human figure detected, its age, and even gender. Likewise, this technique can be generalized to identify other objects of interest such as vehicles, animals, etc. As a result, a numerical value is obtained for each area of interest with the probability that there is a human figure in it. It is considered to exist, for intelligent control purposes, when a value greater than 40% is obtained.

g) Comportamiento y análisis predictivo, donde la presente invención no sólo enciende la luminaria que alumbra directamente el lugar donde se encuentra el humano, sino las luminarias de su alrededor y siguientes para crear una sensación de confort y prestar un horizonte de paso iluminado. Para ello, se analiza el posible movimiento y dirección de los peatones por el área de análisis. Como resultado se obtiene el conjunto de luminarias afectadas h) Control de luz, donde se indica el nivel de luz para las luminarias en torno a las áreas de interés en las que se han detectado humanos y el envío de señales de niveles de iluminación (2) a las luminarias (3) de la zona de control. El resultado puede ser de diferentes tipos. Puede ser un vector que indique de forma individualizada el nivel de luz de cada luminaria, o puede ser un único valor que indique de forma conjunta el nivel de luz de todas las luminarias de la zona.g) Behavior and predictive analysis, where the present invention not only turns on the luminaire that directly illuminates the place where the human is, but also the surrounding and subsequent luminaires to create a feeling of comfort and provide an illuminated horizon of passage. To do this, the possible movement and direction of pedestrians through the analysis area is analyzed. As a result, the set of affected luminaires is obtained h) Light control, which indicates the light level for the luminaires around the areas of interest in which humans have been detected and the sending of lighting level signals (2 ) to the luminaires (3) in the control zone. The result can be of different types. It can be a vector that individually indicates the light level of each luminaire, or it can be a single value that jointly indicates the light level of all the luminaires in the area.

La captura de imagen (1) se ejecuta siempre en los dispositivos de adquisición (4) .Image capture (1) is always executed on acquisition devices (4).

La obtención de las imágenes filtradas se puede ejecutar en el propio dispositivo de adquisición (5), en plataforma computacional intermedia (5) tipo Cioudiet o en servidor o plataforma remota (7). De forma preferente se realiza en los dispositivos de adquisición (5) ya que incorporan funciones de filtrado a las imágenes que capturan. En caso de no ser posible, se puede transmitir la imagen al Cioudiet para su procesamiento, o incluso a la plataforma remota (7).Obtaining the filtered images can be carried out on the acquisition device itself (5), on an intermediate computing platform (5) like Cioudiet or on a server or remote platform (7). It is preferably carried out in the acquisition devices (5) since they incorporate filtering functions to the images they capture. If this is not possible, the image can be transmitted to the Cioudiet for processing, or even to the remote platform (7).

La selección de áreas candidatas se puede ejecutar también en el propio dispositivo de adquisición (4) o en la plataforma computacional intermedia (5) tipo Cioudiet o en el servidor o plataforma remota (7). De manera preferente, se realiza en los dispositivos de adquisición (4) dado que comprenden programas que ejecutar algoritmos sobre las imágenes que capturan. En caso de no ser posible, se puede transmitir la imagen a la plataforma computacional intermedia (5) para su procesamiento.The selection of candidate areas can also be executed in the acquisition device itself (4) or in the intermediate computing platform (5) type Cioudiet or in the server or remote platform (7). Preferably, it is carried out in the acquisition devices (4) since they comprise programs that execute algorithms on the images they capture. If this is not possible, the image can be transmitted to the intermediate computational platform (5) for processing.

La extracción de características y de generación de descriptores se ejecutan en la plataforma computacional intermedia (5) tipo Cloudlet o en el servidor o plataforma remota (7) tipo Cloud Computing. Al trabajar con fragmentos de la imagen filtrada (1A), el ancho de banda necesario y la cantidad de datos a transmitir a través de Internet (6) se reduce considerablemente.The extraction of characteristics and the generation of descriptors are executed in the intermediate computational platform (5) type Cloudlet or in the server or remote platform (7) type Cloud Computing. By working with fragments of the filtered image (1A), the necessary bandwidth and the amount of data to be transmitted over the Internet (6) is considerably reduced.

La clasificación y el comportamiento y análisis predictivo se ejecutan en el servidor remoto Cloud Computing (7). El coste computacional que requieren y el análisis conjunto con el de otras imágenes hacen necesario su procesamiento centralizado en centros de datos especializados.Classification and behavior and predictive analysis run on the remote Cloud Computing server (7). The computational cost they require and the joint analysis with that of other images make it necessary to process them centrally in specialized data centers.

Finalmente, el control de luz se realiza también desde un control centralizado ubicado en la nube que envía una señal (2) de manera individualizada o grupal a las luminarias (3). Este control centralizado permite el desarrollo de cuadros de mando e interfaces de administración de usuario. Así mismo, disponer de la información centralizada permite el desarrollo de aplicaciones de análisis de las dinámicas de la ciudad. Finally, the light control is also carried out from a centralized control located in the cloud that sends a signal (2) individually or in groups to the luminaires (3). This centralized control enables the development of dashboards and user administration interfaces. Likewise, having centralized information allows the development of applications for analyzing the dynamics of the city.

Claims

1. - Intelligent lighting system, with which the light intensity level of some luminaires located in an area of interest is controlled according to the human presence in said area, which is characterized by comprising:

- a plurality of luminaires (3) distributed throughout the area of interest; comprising means for receiving wireless signals and a processor module configured to emit light at different levels of brightness;

- a plurality of image acquisition devices (4), which take the images (1) of the area of interest with a constant periodicity;

- at least one intermediate computational platform (5) for distributive processing of the Cloudlet type, in connection with the acquisition devices (4), comprising processing means; and

- At least one centralized cloud computing remote processing platform (8) of the Cloud Computing type, in connection with Cloudlet- type platforms, consisting of a centralized data processing center hosted in the cloud and accessible through the Internet (7); and from where a signal (2) is sent individually or in groups to the luminaires (3) with the level of luminosity to be emitted.

2. - Intelligent lighting system, according to claim 1, where the luminaires (3) have at least 3 levels of variable brightness.

3. - Intelligent lighting system according to claim 1, where the acquisition devices (4) are image or video cameras.

4. - Intelligent lighting system according to claim 1, where the acquisition devices take the images with the frequency of 1 second.

5. - Intelligent lighting system according to claim 1, where the luminaires (3), the acquisition devices (4) and the intermediate platforms (5) are wirelessly interconnected in the same local network LAN - Local Area Network.