[0002] 随着LED智能照明技术的渐趋成熟，LED智能照明的普及率越来越高。其优势在于，高效、节能且照明方式更具多样性，可以根据不同场景需求，实时切换照明效果，更具人性化。酒店行业作为一个具有代表性的服务性行业，极为注重客户的入住体验。由于客户的主要使用区域集中于室内、使用时间集中于晚上，因此，该行业对于高效、实用、个性化的智能照明设备有着更为浓厚的兴趣。
[0003] 同时，随着互联网行业的不断发展，及大数据时代的到来，个性化推荐功能，作为一种能根据用户特性自主排除冗余信息、寻找最优结果的产品及服务推荐功能，其应用范围日趋广泛。
[0004] 然而，对于酒店行业而言，该行业内当前所使用的智能照明设备往往局限于简单的红外、声控开关设备，或者无线遥控设备等，针对性不高，且无法依据入住用户的个性化照明，为入住用户提供更具适用性的照明体验。
[0005] 发明专利内容
[0006] 本发明专利的目的在于，提供一种基于手机APP的酒店个性化智能照明装置、系统及方法，融合智能照明设备与个性化推荐功能的自身优点，为酒店入住用户提供更具个性化的照明体验。
[0007] 本发明的技术解决方案之一是，提供一种以下结构的基于手机APP的酒店个性化智能照明装置，其包括主机单元和用户接口单元，所述主机单元包括输入模块、用户特性分析模块、用户调制分析模块、照明推荐模块、输出模块和存储模块，所述用户接口单元中设有操作面板；
[0008] 所述主机单元被配置为：
[0009] 用户从手机APP终端输入用户个人特性参数等注册信息，同时还通过手机APP终端输入对酒店客房内可调光灯组的色温、亮度进行调制的调光指令，所述信息和指令均通过输入模块传送到主机单元并由主机单元转存到外部服务器的数据库中，
[0010] 所述用户个人特性参数包括年龄、性别、区域、职业、喜欢的色温、喜欢的亮度、入住人数和出行目的等类别，
[0011] 用户特性分析模块对用户个人特性数据进行按类别的处理与分析，首先，为每个类别在其论域范围建立模糊变量集并为集合中的每个模糊变量建立隶属度函数；然后，根据所述隶属度函数，计算用户个人特性数据中每个数据对应其类别中各模糊变量的隶属度值，并将所有隶属度值按顺序排列为一个特性隶属度值向量；接着，将特性隶属度值向量分别保存到存储模块及外部数据库中，
[0012] 用户调制分析模块对用户通过APP终端输入的调光指令中的、对应可调光灯组中各灯的调光信号，进行处理获得对应的调制值，并将所述调制值按顺序排列为一个灯调制向量后分别保存到存储模块及外部数据库中，
[0013] 照明推荐模块将用户的所述特性隶属度值向量、灯调制向量与外部数据库中其他历史入住用户数据进行对比，根据所述向量间的相似度，对用户的最终灯调制向量进行推测，并通过手机APP终端推荐给用户，
[0014] 在用户确认所述推荐后，通过输出模块向可调光灯组发送调光指令。
[0015] 作为优选，入住用户前台登记入住时，其登记的必要身份信息，包括身份证号、客房号等，被存入数据库中，并由数据库传送给所入住客房内的主机单元，
[0016] 所述手机APP终端设置有三个界面——登录界面、注册界面和灯具调制界面，入住用户通过手机APP终端的登录界面登录时，主机单元通过对比入住用户输入的身份信息与前台登记信息是否符合，来判定是否允许所述入住用户登录并进入后续界面，
[0017] 当入住用户登录成功后，可通过注册界面和灯具调制界面，向主机单元发送信息，完善用户个人特性参数以及对客房内灯具做开关和亮度、色温的调制操作。
[0018] 作为优选，所述主机单元还被配置为：
[0019] 当新的入住用户u首次入住酒店并打开手机APP终端注册后，照明推荐模块依据用户注册信息，将该用户的所述特性隶属度值向量与数据库中其他历史入住用户v的特性隶属度值向量进行对比，计算两个向量间的相似度，
[0020]
[0021]
[0022] 其中，simi(u，v)为在第i个参数类别维度上，用户u、v的特性相似度，I为所述年龄等类别集合，j为第i个参数类别的模糊变量集内模糊量的个数，μik(ui)、μik(vi)分别为用户u、v在第i个类别上的参数值对应于该类别中第k个模糊变量的隶属度值，k＝1，2，...，j。
[0023] 例如，对于年龄参数类别，可以设置少年、青年、中年、老年等4个模糊变量；对于色温参数类别，可以设置低色温、中色温和高色温等3个模糊变量。
[0024] 作为优选，所述喜欢的色温可以是一个根据时间段的色温列表，时间段为上午、下午和夜晚；出行目的可以是旅游、工作、会友等，工作又可细分为商务、工程、技术服务等活动。
[0025] 作为优选，所述主机单元还被配置为：
[0026] 对于非首次入住用户，当该入住用户u通过手机APP终端对灯具色温、亮度进行调制时对其调制信息进行记录，同时照明推荐模块根据其调制数值建立灯调制向量[Xu，Yu]：
[0027]
[0028] 其中，Xu表示用户u对客房内可调光灯组中部分灯如m盏灯具的亮度调制值，其相应数值分别为x1至xm，Yu表示用户u对客房内m盏灯具的色温调制值，其相应数值分别为y1至ym，
[0029] 然后，基于所述灯调制向量，将其与数据库内储存的历史入住用户的灯调制向量进行对比，逐一计算向量相似度：
[0030] sim(u，v)＝α·simx+(1-α)·simy
[0031]
[0032] 其中，m表示入住用户共同调制过的灯具个数，xi，u、yi，u、xi，v、yi，v分别表示入住用户u和v对该灯具的亮度和色温调制值， 分别表示相应调制值的平均值，为用户u对m个已调制灯的亮度调制值的算术平均值，
[0033] simx(u，v)、simy(u，v)、sim(u，v)分别表示u和v的亮度相似度、色温相似度和整体向量相似度，整体相似度为亮度相似度和色温相似度加权和，α为亮度相似度的权值。
[0034] 作为优选，所述主机单元还被配置为：
[0035] 在向量相似度计算完成后，取相似度最高的K个历史入住用户作为u的邻居并组成u的邻居集合，然后，根据邻居集合内入住用户的历史调制信息推测入住用户u的客房内灯具i的推荐亮度调制值x′u，i和色温调制值y’u，i：
[0036]
[0037] 其中，i＝1，2，...，n，n为入住客房内用户u还没确定调制值的灯的个数；
[0038] 输出模块将所述亮度调制值x′u，i和色温调制值y′u，i发送给手机APP终端，并将手机APP终端返回的确认后的调制数据存入数据库同时通过输出模块发送给灯组的驱动器。
[0039] 作为优选，其中灯具i均是客房内未经用户u调制并确认操作过的灯。
[0040] 在本发明的另一个实施例中，所述主机单元还可以被配置为：
[0041] 当新的入住用户u首次入住并打开手机APP终端注册后，首先依据用户注册信息，采用模糊分类放法对其进行分类，计算其类别：
[0042] F＝S+N+Y+D
[0043] 其中S为入住用户性别如男用0表示女用1表示；N为入住人数，一般取值为1、2、3等；Y为入住用户年龄，取其实际年龄值减去20后的十位数且截止为0至4；D为出行目的，其数值由0至6，分别对应商务、旅游、会客、休闲、会议、办公和长租。F为入住用户的分类值，获得同样得分的用户被分入同一类别中，其数值可能取1到14，即将全部历史入住用户分为14类。
[0044] 在该用户进入客房后，照明推荐模块将其F值与外部数据库中其他历史入住用户F值进行对比，将同一取值的用户组合为该用户的邻居集合，对该用户的最终灯调制向量按邻居集合中各用户对各灯调制值计算平均数后作为推测值并组合为调制向量，再通过手机APP终端将该调制向量推荐给用户。
[0045] 在本发明的再一个实施例中，还提供一种基于手机APP的酒店个性化智能照明系统，其包括具有亮度和色温均可调的光性质的可调光色灯组、用来进行参数输入和调光操作的用户接口单元、手机APP终端、服务器，以及与所述灯组、用户接口单元、手机APP终端和服务器均分别相连的主机单元，
[0046] 所述主机单元包括输入模块、用户特性分析模块、用户调制分析模块、照明推荐模块、输出模块和存储模块，并且其被配置为：
[0047] 用户从手机APP终端输入用户个人特性参数等注册信息，同时还通过手机APP终端输入对酒店客房内所述灯组色温、亮度进行调制的调光指令，所述信息和指令均通过控制单元中的输入模块传送到主机单元并由主机单元转存到所述服务器的数据库中，[0048] 所述用户个人特性参数包括年龄、性别、区域、职业、喜欢的色温、喜欢的亮度、入住人数和出行目的等类别，
[0049] 当新的入住用户u首次入住酒店，用户特性分析模块对用户个人特性数据进行按类别的处理与分析，首先，为每个类别在其论域范围建立模糊变量集并为集合中的每个模糊变量建立隶属度函数；然后，根据所述隶属度函数，计算用户个人特性数据中每个数据对应其类别中各模糊变量的隶属度值，并将所有隶属度值按顺序排列为一个特性隶属度值向量；接着，将特性隶属度值向量分别保存到存储模块及服务器数据库中，
[0050] 用户调制分析模块对用户通过APP终端输入的调光指令中的、对应可调光灯组中各灯的调光信号，进行处理获得对应的调制值，并将所述调制值按顺序排列为一个灯调制向量后分别保存到存储模块及服务器数据库中，
[0051] 照明推荐模块将用户的所述特性隶属度值向量、灯调制向量与服务器数据库中其他历史入住用户数据进行对比，根据所述向量间的相似度，对用户的最终灯调制向量进行推测，并通过手机APP终端推荐给用户，
[0052] 在用户确认所述推荐后，通过输出模块向可调光灯组发送调光指令，
[0053] 其中，特性隶属度值向量的相似度按下式进行计算：
[0054]
[0055] 其中，
[0056] simi(u，v)为在第i个参数类别维度上，新的入住用户u与数据库中历史入住用户v的特性相似度，I为所述年龄等类别集合，j为第i个参数类别的模糊变量集内模糊量的个数，μik(ui)、μik(vi)分别为用户u、v在第i个类别上的参数值对应于该类别中第k个模糊变量的隶属度值，k＝1，2，...，j。
[0057] 作为优选，所述灯组由多个可调光LED灯构成，并布局于酒店天花板上，LED灯的驱动器通过通信接口与主机单元相连，主机单元依据手机APP终端发送的指令，通过驱动器来改变LED灯内各驱动通道的驱动电流，实现对其亮度、色温的调制，
[0058] 所述调制值为各驱动通道的驱动电流的PWM波占空比数值，
[0059] 手机APP终端可以通过客房内的无线路由与主机单元连接，同时主机单元还通过有线连接的方式与可调光色LED灯组及服务器相连。
[0060] 在本发明的再另一个实施例中，还提供一种基于手机APP的酒店个性化智能照明方法，包括以下步骤：
[0061] S1、初始化，用户入住登记与信息采集，
[0062] 系统通过手机APP终端接受用户个人特性参数等注册信息，由主机单元转存到服务器的数据库中，所述用户个人特性参数包括年龄、性别、区域、职业、喜欢的色温、喜欢的亮度、入住人数和出行目的等类别，
[0063] 为每个用户个人特性参数类别，在其论域范围内建立模糊变量集，并为集合中的每个模糊变量建立隶属度函数，
[0064] S2、酒店客房内的主机单元判断用户是否初次入住并构建用户个性向量，如果是初次入住则转S3，否则，通过手机APP终端接受用户对酒店客房内可调光灯组的色温、亮度进行调制的调光指令，将所述调光指令中的、对应可调光灯组中各灯的调光信号，进行处理获得对应的调制值，并将所述调制值按顺序排列为一个灯调制向量作为用户个性向量，然后，转S4，
[0065] S3、对于初次入住用户，首先，对其每一个个人特性参数，基于所述参数所在类别的每个模糊变量的隶属度函数，计算用户个人特性参数值对应的隶属度值，并将所有所述隶属度值按顺序排列为一个特性隶属度值向量作为用户个性向量，
[0066] S4、将用户个性向量分别保存到主机单元的存储模块及服务器数据库中，[0067] S5、将用户的所述用户个性向量与服务器数据库中其他历史入住用户数据进行对比，根据所述向量间的相似度，对用户偏好的灯调制向量进行推测，
[0068] S6、将推测结果通过手机APP终端推荐给用户，待用户确认或调整所述推荐后，将确认后的灯调制向量通过主机单元的输出模块传送给可调光灯组进行调光，同时，将灯调制向量存入服务器数据库。
[0069] 作为优选，所述步骤S1还包括：
[0070] 入住用户前台登记入住时，将所登记的必要身份信息包括身份证号、客房号等存入服务器数据库中，并由数据库传送给所入住客房内的主机单元，
[0071] 在所述手机APP终端上设置三个界面——登录界面、注册界面和灯具调制界面，入住用户通过手机APP终端的登录界面登录时，主机单元通过对比入住用户输入的身份信息与前台登记信息是否符合，来判定是否允许所述入住用户登录并进入后续界面，[0072] 当入住用户登录成功后，可通过注册界面和灯具调制界面，向主机单元发送信息，完善用户个人特性参数以及对客房内灯具作亮度、色温的调制操作。
[0073] 作为优选，所述步骤S1中，所述服务器采用云服务器，系统通过手机APP终端接受用户个人特性参数等注册信息后，由手机APP终端直接将所述信息保存到到云服务器的数据库中。
[0074] 作为优选，所述步骤S2还包括：
[0075] 对于非首次入住用户，当该入住用户u通过手机APP终端对灯具色温、亮度进行调制时对其调制信息进行记录，同时根据其调制数值建立灯调制向量[Xu，Yu]：
[0076]
[0077] 其中，Xu表示用户u对酒店客房内可调光灯组中部分m盏灯具的亮度调制值，其相应数值分别为x1至xm，Yu表示用户u对所述m盏灯具的色温调制值，其相应数值分别为y1至ym；
[0078] 所述步骤S5还包括：
[0079] 基于所述m盏灯具的灯调制向量，将其与数据库内储存的历史入住用户的灯调制向量进行对比，逐一计算向量相似度：
[0080] sim(u，v)＝α·simx+(1-α)·simy
[0081]
[0082] 其中，m表示入住用户共同调制过的灯具个数，xi，u、yi，u、xi，v、yi，v分别表示入住用户u和v对该灯具的亮度和色温调制值， 分别表示相应调制值的平均值，为用户u对m个已调制灯的亮度调制值的算术平均值，
[0083] simx(u，v)、simy(u，v)、sim(u，v)分别表示u和v的亮度相似度、色温相似度和整体向量相似度，整体相似度为亮度相似度和色温相似度加权和，α为亮度相似度的权值。
[0084] 作为优选，所述步骤S5还包括：
[0085] 对于首次入住用户u，将该用户的所述特性隶属度值向量与数据库中其他历史入住用户v的特性隶属度值向量进行对比，计算两个向量间的相似度，
[0086]
[0087]
[0088] 其中，simi(u，v)为在第i个参数类别维度上，用户u、v的特性相似度，I为所述年龄等类别集合，j为第i个参数类别的模糊变量集内模糊量的个数，μik(ui)、μik(vi)分别为用户u、v在第i个类别上的参数值对应于该类别中第k个模糊变量的隶属度值，k＝1，2，...，j。
[0089] 作为优选，所述步骤S5还包括：
[0090] 在向量相似度计算完成后，取相似度最高的K个历史入住用户作为u的邻居并组成u的邻居集合，然后，根据邻居集合内入住用户的历史调制信息推测入住用户u的客房内灯具i的推荐亮度调制值x′u，i和色温调制值y′u，i：
[0091]
[0092] 其中，i＝1，2，...，n；
[0093] 所述步骤S6包括：
[0094] 主机单元将所述亮度调制值x′u，i和色温调制值y′u，i发送给手机APP终端，并将手机APP终端返回的确认后的调制数据存入数据库同时通过输出模块发送给可调光灯组的驱动器。
[0095] 作为优选，其中灯具i均是客房内未经用户u调制并确认操作过的灯。
[0096] 作为优选，还包括以下步骤：
[0097] 以可调光灯组内各驱动通道驱动电流的PWM波占空比数值作为调制值，并在调光指令中传送所述调制值，
[0098] 在酒店客房内设置一个操作面板来来进行参数输入，同时通过显示屏来辅助显示，并在用户确认灯调制向量后将所述向量以列表的形式显示在显示屏上。
[0099] 在本发明的又一个实施例中，所述步骤S3采用如下处理：
[0100] 当新的入住用户u首次入住并打开手机APP终端注册后，首先依据用户注册信息，采用模糊分类方法对其进行分类，计算其类别：
[0101] F＝S+N+Y+D
[0102] 其中S为入住用户性别如男用0表示女用1表示；N为入住人数，一般取值为1、2、3等；Y为入住用户年龄，取其实际年龄值减去20后的十位数且截止为0至4；D为出行目的，其数值由0至6，分别对应商务、旅游、会客、休闲、会议、办公和长租。F为入住用户的分类值，获得同样得分的用户被分入同一类别中，其数值可能取1到14，即将全部历史入住用户分为14类；
[0103] 步骤S5采用如下处理：
[0104] 在首次入住用户进入客房后，将其F值与服务器数据库中其他历史入住用户F值进行对比，将同一取值的用户组合为该用户的邻居集合，对该用户偏好的灯调制向量按邻居集合中各用户对各灯调制值计算平均数后作为推测值并组合为调制向量，再通过手机APP终端将该调制向量推荐给用户。
[0105] 采用本发明的照明系统中，手机APP终端与主机单元通过无线通信如WIFI接口相连，手机APP终端可通过酒店客房的WIFI网络向主机单元发送用户注册信息和调控指令。主机单元通过驱动器与可调光色LED灯的LED串相连，依据手机APP终端的调控指令，对可调光色LED灯组进行亮度、色温调制，同时将用户键入信息和调控指令录入数据库，与其他历史入住用户进行对比，依据用户特性以及调控指令中各灯调制值的相似度，对用户调控参数进行推测，并通过手机APP终端推荐给用户，以满足用户的个性化照明需求。
[0106] 可调光色LED灯组，由多个亮度、色温可调的LED灯构成，对于改造的酒店可依据酒店原有灯具布局安置于酒店天花板上，并与主机单元相连，主机单元包含WIFI通信模块，可通过该模块连入客房环境中的无线路由器与手机APP终端实现通信，同时通过有线连接的方式，与可调光色LED灯及服务器相连。主机单元向用户推荐推测的灯调制向量后，根据手机APP终端发送的确认指令，通过改变PWM波占空比，控制驱动器相应改变可调光色LED灯各驱动通道的驱动电流，实现对客房内各LED灯的亮度、色温调制。
[0107] 推荐亮度调制值x′u，i和色温调制值y′u，i计算完成后，组合为灯调制向量发送至手机APP终端，并显示在其界面上。用户可以直接确认该向量对应的调制参数列表，也可以对部分LED灯的调制参数进行修改。用户在APP界面上点击确认后，手机APP终端按照界面上的各项调制参数向主机单元发送灯具调制指令；进而，主机单元将灯调制向量存入服务器的数据库中，同时通过输出模块向LED灯的各驱动器发送相应的PWM占空比调制值，实现客房内的场景照明。
[0108] 本发明专利优点：
[0109] 1、通过对用户特性的按类别分析来进行相似度计算，推测首次入住用户照明需求，解决了推荐应用的冷启动问题；
[0110] 2、用户对部分灯光进行调制后，系统能利用历史入住用户的相似调制，推测其对其他灯光的调制需求，照明效果更具针对性；
[0111] 3、本发明用手机APP控制，可实现远程控制、单灯调光及推荐场景的一键开关，简单便捷。
