Sieć oświetlania LED z detektorami Time-of-Flight do detekcji obecności osób w pomieszczeniach

Naukowcy z Center for Lighting Enabled Systems & Applications (LESA) w Rensselaer Polytechnic Institute zostali nagrodzeni za amerykański patent (#9,363,859) „Sensory Lighting System and Method for Characterizing an Illumination Space”, dotyczący systemu detektorów optycznych i metod dla odwzorowania oświetlenia w pomieszczeniach. LESA jest to Narodowa Fundacja na rzecz Nauki z Centrum Badań Inżynieryjnych, której celem jest połączenie zaawansowanych źródeł światła, czujników oraz zintegrowanych systemów sterowania do stworzenia inteligentnych („myślących”) systemów oświetleniowych. Systemy te przyczynią się do ochrony zdrowia, polepszą jakość życia ludzi, wpłyną na wzrost i rozwój roślin oraz zwiększą możliwości komunikacji, ograniczając jednocześnie zużycie energii. Idea patentu opiera się na wykorzystaniu oświetlenia LED oraz tanich czujników ToF (Time-of-Flight) do stworzenia mapy przestrzeni (pomieszczenia) oświetlonej przez LED-owe źródła światła. Każde takie źródło jest skonfigurowane w ten sposób, by emitowało kodowane światło ze ściśle określoną modulacją wewnątrz stworzonej infrastruktury oświetleniowej. Światło odbite od obiektów lub ludzi w pomieszczeniu jest odbierane przez najbliższy czujnik ToF, który określa wysokość obiektu do odpowiadającego mu (sparowanego z czujnikiem) źródła światła. Kolejny element układanki, jednostka opisująca przestrzeń, otrzymuje informację o odległości zarejestrowanej przez każdą parę czujnik/źródło światła i tworzy przestrzenną mapę, która jest porównywana do wzorcowej, na przykład do pustego pomieszczenia. Opracowana technologia może być wdrożona do istniejącej już infrastruktury oświetlania LED, a poprzez integrację w przyszłości z czujnikami ToF, stworzyć możliwość detekcji obiektów w czasie rzeczywistym i dostosować oświetlanie do panujących warunków, w ten sposób zmniejszając koszty zużycia energii, w stosunku do obecnych rozwiązań na rynku. Istotną rzeczą jest też, że czujniki ToF wykrywają jedynie oświetlane obszary, w ten sposób chroniąc prywatność innych mieszkańców. Dodatkowo precyzyjne odwzorowanie przestrzeni mogłoby pomóc w określeniu miejsca jak również położenia, np. wysokości dla obiektów lub/i pozycji dla osób w pomieszczeniu: stojąca, siedząca, w celu wykrywania ruchu i monitorowania zmian w otoczeniu. Pozwoliłoby to na przykład na szybką lokalizację osoby (poprzez zmianę koloru oświetlenia nad nią), która zasłabła lub z innych przyczyn przestała się ruszać. Dla dalszego rozwoju i upowszechniania nowej technologii LESA stworzyła dwa poligony doświadczalne: „Smart Conference Room” (Inteligentna Sala Konferencyjna) uruchomiona na Rensselaer Polytechnic Institute oraz „Smart Hospital Room” (Inteligentna Sala Szpitalna) zlokalizowana na University of New Mexico. Celem tych projektów jest ciągłe rozwijanie oszczędnych technologii oświetlenia LED, wykorzystując jedynie właściwości samego światła. W przyszłości LESA mogła by integrować w pomieszczeniach z oświetleniem LED nie tylko czujniki ToF, ale również inne energooszczędne systemy detekcji, razem z urządzeniami i oprogramowaniem sterującym. Pozwoliłoby to na powszechniejsze wykorzystanie opatentowanej technologii.