Система управления излучением и способ облучения участка пространства излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность
Группа изобретений относится к области дезинфекции и стерилизации и может быть использована для эффективной стерилизации рабочих зон, оборудования и приборов, используемых в лабораториях, таких как медицинские и биологические, а также дезинфекции общественных или частных учреждений. Система управления излучением содержит: группу источников (104) оптического излучения, каждый из которых сконфигурирован для облучения соответствующего участка (108) пространства (100) путем испускания излучения в заданном спектральном интервале из ультрафиолетового диапазона; датчик (106) изображения, способный принимать одно или более изображений, и управляющее устройство (107). При этом управляющее устройство сконфигурировано для использования изображения, принятого датчиком изображения, с целью детектирования, в пространстве (100), пространственного распределения излучения в заданном спектральном интервале, использования изображения, принятого датчиком изображения, с целью определения координат местонахождения человека (114) или животного в пространстве (100), и управления группой источников (104) указанного излучения, основываясь на координате (112) местонахождения человека (114) или животного и на пространственном распределении излучения (110), таким образом, чтобы участок (108a) пространства (100), в котором не присутствует человек (114) или животное, облучался (116) излучением (118) в заданном спектральном интервале, имеющем заданную пороговую интенсивность. Группа изобретений относится также к способу облучения участка пространства оптическим излучением в заданном спектральном интервале. Группа изобретений обеспечивает эффективное облучение участка пространства излучением в заданном спектральном интервале с одновременным предотвращением облучения данным излучением человека или животного, что позволяет повысить доступность пространства, поскольку люди или животные могут находиться в нем, не облучаясь указанным излучением. Достигается также более эффективное использование группы источников излучения, т.к. излучение испускается только источниками, приданными участку, где не присутствует человек или животное. В результате могут быть увеличены сроки службы источников излучения. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники
Изобретение относится к системе управления излучением и к способу облучения участка пространства оптическим излучением (далее - излучением) в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность.
Уровень техники
Оптическое излучение является критичным для нормального состояния и здоровья людей и животных. В результате технического совершенствования искусственного освещения, особенно благодаря новым разработкам в отношении светодиодов, разработчики систем излучения располагают в настоящее время улучшенными источниками излучения. Такие источники позволяют, например, воспроизводить дневное освещение во внутренних помещениях, а также предлагают новые возможности по созданию уникального облучения в окружающей среде. При конструировании эффективных решений, относящихся к облучению, необходимо, однако, принимать во внимание безопасность людей или животных, чтобы предотвратить дискомфорт или не повредить людям или животным. С целью достижения улучшенных решений по облучению, необходимо также обеспечить эффективное управление спектральным интервалом и/или распределением искусственного освещения в пространстве.
Раскрытие изобретения
В связи с изложенным, задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы обеспечить эффективное облучение в пространстве; более конкретно, чтобы эффективно облучить участок пространства излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность.
Согласно первому аспекту изобретения предлагается система управления излучением. Данная система содержит: группу источников излучения, каждый из которых сконфигурирован для облучения соответствующего участка пространства путем испускания излучения в заданном спектральном интервале; датчик, сконфигурированный для детектирования местонахождения в пространстве человека или животного, и управляющее устройство, сконфигурированное для управления группой источников излучения, основываясь на детектированном местонахождении человека или животного, таким образом, чтобы участок пространства, в котором не присутствует человек или животное, облучался излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность.
В результате обеспечивается эффективное облучение участка пространства излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность. Вместе с тем, предотвращается облучение данным излучением человека или животного.
Кроме того, может быть повышена доступность пространства, поскольку люди или животные могут находиться в нем, не облучаясь указанным излучением.
Достигается также более эффективное использование группы источников излучения, т.к. излучение испускается только источниками, приданными участку, где не присутствует человек или животное. В результате могут быть увеличены сроки службы источников излучения.
Управляющее устройство может быть сконфигурировано также для управления группой источников излучения, основываясь на детектированном местонахождении человека или животного, таким образом, чтобы облучение участка пространства излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность, прекращалось при входе человека или животного на участок, облучаемый указанным излучением.
В результате эффективно сокращается время облучения человека или животного указанным излучением, т.е. может быть уменьшено количество излучения, достигающего человека или животного, и, тем самым, предотвращено воздействие излучения, раздражающего или вредного для человека или животного.
Кроме того, управляющее устройство может быть сконфигурировано для управления группой источников излучения, основываясь на детектированном местонахождении человека или животного, таким образом, чтобы облучение участка пространства излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность, прекращалось при приближении человека или животного к облучаемому участку на безопасное расстояние.
Безопасное расстояние может составлять 0,5-10 м.
Таким образом, испускание излучения в заданном спектральном интервале может быть прекращено до того, как человек или животное войдет на облучаемый участок. В результате может быть предотвращено облучение человека или животного излучением, которое может быть раздражающим или вредным для человека или животного.
При этом датчик может быть сконфигурирован для детектирования пространственного распределения излучения в заданном спектральном интервале.
Таким образом, датчик может определять тот участок (те участки) в пространстве, где присутствует излучение в заданном спектральном интервале. В результате может быть получена информация, указывающая, облучается ли тот или иной участок излучением с заданным спектральным распределением.
Кроме того, датчик может определять, с пространственным разрешением, количество излучения в заданном спектральном интервале. В результате датчик может определять, получает ли определенный участок в пространстве излучение в заданном спектральном интервале, имеющее заданную пороговую интенсивность.
Управляющее устройство может быть сконфигурировано также для управления группой источников излучения, основываясь на детектированном местонахождении человека или животного и на пространственном распределении излучения, таким образом, чтобы облучение участка пространства излучением в заданном спектральном интервале прекращалось при входе человека или животного на участок, облучаемый этим излучением.
Термин "прекращается" и производные от него могут интерпретироваться, как означающие, что излучение в заданном спектральном интервале, имеющее заданную пороговую интенсивность, больше не присутствует. Альтернативно, термин "прекращается" может интерпретироваться, как означающий, что интенсивность облучающего излучения уменьшается от уровня, равного или превышающего заданный порог интенсивности, до уровня ниже указанного порога. Таким образом, интенсивность облучения может быть уменьшена от заданной пороговой интенсивности, которая может быть вредной для человека или для животного, до уровня, который может быть безвредным для человека или животного. Этот пониженный уровень интенсивности излучения может именоваться безопасным уровнем интенсивности излучения.
Параметры излучения, испускаемого каждым из группы источников излучения, могут настраиваться так, что спектральный интервал испускаемого излучения может изменяться. Таким образом, заданный спектральный интервал может смещаться в другие спектральные области. Более конкретно, заданный спектральный интервал может быть расширен или сужен, или смещен по длинам волн.
Группа источников излучения может быть сконфигурирована также для испускания излучения в дополнительном спектральном интервале, отличающемся от основного заданного спектрального интервала.
Альтернативно, группа источников излучения может быть сконфигурирована для одновременного испускания излучения в заданном спектральном интервале и в дополнительном спектральном интервале. Например, группа источников излучения может испускать многоцветный свет.
Излучение в дополнительном спектральном интервале может иметь другой заданный порог интенсивности, отличающийся от заданного порога интенсивности для излучения в заданном спектральном интервале.
Система управления излучением может содержать, кроме того, дополнительные источники излучения, сконфигурированные для испускания излучения в дополнительном спектральном интервале.
При этом управляющее устройство может быть сконфигурировано с возможностью управления дополнительными источниками излучения.
Соответственно, управляющее устройство может быть сконфигурировано также для управления группой источников излучения таким образом, что участок пространства, облучаемый излучением в заданном спектральном интервале, дополнительно облучается излучением в дополнительном спектральном интервале.
Излучением в дополнительном спектральном интервале может дополнительно облучаться и дополнительный участок пространства, отличный от участка, облучаемого излучением в заданном спектральном интервале.
В результате излучение в дополнительном спектральном интервале может использоваться как сигнал человеку или животному, что соответствующий участок пространства облучается излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность.
Участок пространства может являться участком (частью) комнаты.
Альтернативно, участок пространства может быть комнатой.
По меньшей мере два участка пространства могут быть расположены с взаимным наложением. Тем самым на этих участках может быть достигнута повышенная интенсивность излучения в заданном спектральном интервале.
По меньшей мере два участка пространства могут быть расположены без взаимного наложения. Тем самым может быть обеспечено более простое управление облучением участка пространства.
Заданный спектральный интервал излучения может соответствовать ультрафиолетовому (УФ) спектральному диапазону.
Более конкретно, УФ спектральный интервал может соответствовать коротковолновому ультрафиолету С (UV-C).
УФ излучение может убивать микробов, особенно патогенных микроорганизмов, и обеспечивать, тем самым, дезинфицирующий эффект на облучаемом участке. Таким образом, УФ излучение обеспечивает эффективную стерилизацию рабочих зон, оборудования и приборов, используемых в лабораториях, таких как медицинские и биологические. УФ излучение способно также обеспечить эффективную стерилизацию общественных или частных учреждений, таких как дома престарелых, детские сады или школы. Кроме того, УФ излучение может создавать на облучаемом участке пространства дезинфицирующий эффект. Излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность, может облучаться, например, скотный двор или, альтернативно, участок скотного двора, на котором не присутствует никакое животное.
Под "УФ излучением" должно пониматься электромагнитное излучение с длинами волн в интервале примерно 100-400 нм, т.е. более коротковолновое, чем видимое излучение (свет). Таким образом, УФ излучение может рассматриваться как часть оптического спектра, причем оно может классифицироваться как относящееся к трем спектральным областям: ультрафиолету С (UV-C, 190-290 нм), ультрафиолету В (UV-B, 290-320 нм) и ультрафиолету A (UV-A, 320-380 нм).
Излучение UV-C обеспечивает эффективную защиту от бактерий. Другими словами, излучение UV-C может быть антимикробным. Под микробами в данном контексте могут пониматься микроскопические бактерии, вирусы, грибки и протозоа, которые могут вызывать болезни.
Специалисту в данной области будет понятно, что в различных публикациях указанные спектральные области могут определяться по-разному. Например, область UV-C может определяться также, как имеющая границы 100 нм и 300 нм. УФ излучение может также включать вакуумный УФ, определяемый, как соответствующий примерно 10-190 нм.
Заданный спектральный интервал может быть одинаковым для всей группы источников излучения.
Таким образом, источник излучения или группа источников излучения может обеспечивать облучение участка пространства заданной дозой УФ излучения. Заданная доза может находиться в интервале 1000-5000000 мкВт⋅с/см2, в типичном случае в интервале 10000-200000 мкВт⋅с/см2 или более. Источник излучения может, например, обеспечивать дозу излучения в интервале 30000-50000 мкВт⋅с/см2 или более. Специалисту в данной области будет понятно, что для обеспечения эффективного антимикробного облучения может задаваться соответствующее произведение продолжительности и интенсивности.
Следует отметить, что требуемая доза (которая может именоваться также, как интегральная плотность потока (флюенс)) может рассматриваться как произведение поверхностной плотности излучения (облученности) на время в секундах. Следовательно, под заданной пороговой интенсивностью может, например, пониматься интенсивность излучения, которая обеспечивает заданную дозу облучения за заданный период времени. В зависимости от конкретного применения, заданный период может лежать, например, в пределах от секунд до часов. Альтернативно, применимы и большие длительности облучения, например ночь или день.
Управляющее устройство или датчик можно сконфигурировать для определения координат местонахождения человека или животного в пространстве. В результате управляющее устройство или датчик позволит эффективно определять положение человека или животного, т.е. осуществлять упрощенное отслеживание человека или животного в пространстве. Кроме того, управляющее устройство или совместно управляющее устройство и датчик может (могут) обеспечить комбинированное пространственное картирование излучения и присутствия человека или животного в пространстве. В результате может быть достигнуто улучшенное управление распределением излучения в пространстве. Может определяться также траектория перемещения, чтобы предсказывать будущее местонахождение человека или животного, например, для предсказания того, что человек или животное подходит к определенному участку пространства или входит на него.
Датчик может представлять собой датчик изображения, позволяющий получать изображение определенного пространства или его участка. Соответственно, появляется возможность детектировать присутствие человека или животного. Кроме того, из полученного изображения может быть определено местонахождение человека или животного в пространстве. Человек или животное может детектироваться с использованием любого известного способа детектирования объекта.
Согласно второму аспекту изобретения предлагается способ облучения участка пространства излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность. Данный способ включает следующие операции:
детектируют местонахождение человека или животного в пространстве и
облучают, основываясь на детектированном местонахождении человека или животного, участок пространства, в котором не присутствует человек или животное, излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность, путем управления группой распределенных в пространстве источников излучения, каждый из которых сконфигурирован для облучения соответствующего участка пространства путем испускания излучения в заданном спектральном интервале.
Способ может включать также детектирование пространственного распределения излучения в заданном спектральном интервале. В этом варианте операция облучения основывается на детектированном местонахождении человека или животного и на детектированном пространственном распределении излучения.
Рассмотренные выше признаки системы управления излучением, когда это возможно, применимы также и к этому, второму аспекту изобретения. Чтобы избежать ненужных повторений, делается отсылка к данной системе.
Объем и возможная область применения изобретения станут более ясными из дальнейшего подробного описания. При этом должно быть понятно, что подробное описание и приводимые в нем конкретные примеры, характеризующие предпочтительные варианты изобретения, приводятся только в иллюстративных целях, поскольку специалисту при изучении этого описания станет очевидна возможность различных изменений и модификаций, не выходящих за границы изобретения.
Таким образом, с учетом возможности указанных вариаций, должно быть понятно, что изобретение не ограничивается конкретными компонентами описанных устройств или операциями описанного способа. Должно быть также понятно, что использованная терминология относится только к конкретным вариантам изобретения, т.е. не должна рассматриваться как вносящая ограничения. Следует также отметить, что, если прямо не указано обратное, упоминание компонентов, частей и т.д. в единственном числе подразумевает возможность присутствия одного или более таких компонентов, частей и т.д. Например, ссылка на "источник" может подразумевать несколько источников. Кроме того, слова "содержащий", "включающий", их синонимы и производные от них не исключают присутствия других объектов, частей или операций.
Краткое описание чертежей
Далее эти и другие аспекты изобретения будут описаны более подробно, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлены варианты изобретения. Эти чертежи не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение конкретными вариантами - они используются только с целью объяснения и облегчения понимания изобретения.
На чертежах размеры некоторых областей (участков) преувеличены в иллюстративных целях, в частности, чтобы нагляднее проиллюстрировать варианты изобретения. На всех чертежах одинаковые или схожие обозначения соответствуют одинаковым или схожим частям и компонентам.
Фиг. 1а и 1b схематично иллюстрируют пространство, содержащее систему управления излучением.
Фиг. 2а и 2b схематично иллюстрируют другое пространство, содержащее систему управления излучением.
Фиг. 3а и 3b схематично иллюстрируют еще одно пространство, содержащее систему управления излучением.
На фиг. 4 представлена блок-схема способа облучения участка пространства излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность.
Осуществление изобретения
Далее изобретение будет описано более подробно, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны варианты изобретения, представляющиеся предпочтительными. Однако изобретение может быть реализовано во многих различных формах и не должно рассматриваться как ограниченное представленными вариантами, которые приведены, скорее, чтобы детально и подробно представить изобретение специалисту в соответствующей области.
Предлагаемые система управления излучением и способ облучения участка пространства излучением в заданном спектральном интервале будут описаны со ссылками на фиг. 1-4.
Фиг. 1а и 1b схематично иллюстрируют пространство 100, содержащее систему 102 управления излучением. На фиг. 4 представлена блок-схема способа 400 облучения участка пространства излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность.
Пространство 100 иллюстрируется, как комната; однако, оно может соответствовать, например, зданию, такому как больница, дом престарелых или школа.
Система 102 управления излучением содержит группу источников 104 излучения (проиллюстрированную двумя такими источниками 104а, 104b), датчик 106 и управляющее устройство 107. Это устройство показано, как входящее в датчик 106; однако, оно может быть выполнено отдельно от него.
Другими словами, управляющее устройство может формировать отдельный модуль в пространстве 100 или входить в какой-то отдельный модуль.
Альтернативно, управляющее устройство может находиться на удаленном (например на центральном) сервере или являться частью облачного сервиса.
Управляющее устройство и датчик могут коммуницировать друг с другом по проводной или беспроводной сети. Управляющее устройство 107 может быть выполнено, как цельное устройство. Альтернативно, оно может быть распределено по группе устройств.
Источники 104 излучения могут быть твердотельными источниками излучения, например на основе светодиодов (в том числе на органических полупроводниках, в частности с активной матрицей) или на основе электролюминесцентной или лазерной технологии. Источники излучения могут формировать часть световой панели, содержащей по меньшей мере часть всей группы источников излучения.
Световая панель может, например, содержать различные источники излучения, каждый из которых испускает излучение в определенном спектральном интервале. Один или несколько источников в составе световой панели могут испускать видимое излучение (свет), ультрафиолетовое излучение или инфракрасное излучение.
Можно разместить в пространстве определенным образом несколько световых панелей.
Датчик 106 может быть сконфигурирован, чтобы детектировать (операция 402, см. блок-схему на фиг. 4) пространственное распределение излучения 110 в заданном спектральном интервале в пространстве 100 (см. фиг. 1b). Датчик 106 может быть также сконфигурирован для детектирования (операция 404) в пространстве 100 местонахождение 112 человека 114. В данном примере местонахождение человека 114 находится на участке 108b пространства 100. Управляющее устройство 107 или датчик 106 может быть сконфигурирован (о) для определения координат L(х, y z) местонахождения человека 114 в пространстве 100. Координаты местонахождения могут включать данные, соответствующие одной, двум или трем пространственным координатам. При этом управляющее устройство 107 может быть сконфигурировано также с возможностью фиксировать время и/или дату, когда была определена координата местонахождения.
Координаты местонахождения могут включать и данные, относящиеся к геолокации.
Датчик 106 может включать в себя датчик изображения, так что местонахождение 112 человека 114 может быть определено путем получения изображения, которое можно использовать также для определения пространственного распределения излучения в заданном спектральном интервале. В частности, датчик 106 может являться камерой, сконфигурированной для получения изображения или последовательности изображений, такой как видеопоток. По полученным изображениям может быть определена траектория движения человека 114 (не изображена).
Показанное на фиг. 1b, управляющее устройство 107 сконфигурировано для управления источниками 104а, 104b излучения, основываясь на детектированном местонахождении 112 человека 114 так, что участок 108а пространства, в котором не присутствует человек 114, подвергается облучению 116 излучением 118 в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность (см. также операцию 406 способа 400 на фиг. 4). Таким образом, излучение 118 в заданном спектральном интервале не освещает участок 108b, в котором находится человек 114, т.е. человек 114 не подвергается облучению 116 излучением 118 в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность.
Управляющее устройство 107 может быть сконфигурировано также для управления группой источников 104 излучения, основываясь на детектированном местонахождении 112 человека 114 и на пространственном распределении излучения 110, таким образом, чтобы облучение 116 участка 108b пространства 100 излучением 118 в заданном спектральном интервале прекращалось при входе человека 114 на облучаемый указанным излучением участок (эта ситуация не изображена). Таким образом, управляющее устройство может обеспечивать корреляцию между местонахождением человека и местом (участком) или местами (участками) в пространстве, где присутствует излучение в заданном спектральном интервале. Тем самым достигается улучшенное управление безопасностью.
Управляющее устройство 107 может коммуницировать с источниками излучения в полосе радиочастот с использованием различных радиотехнологий. Примерами таких технологий являются Wi-Fi, Bluetooth, W-CDMA, GSM, UTRAN, LTE и NMT Дополнительно или альтернативно, коммуникация может осуществляться через проводной интерфейс.
Заданный спектральный интервал излучения 118 может являться спектральным интервалом в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне. УФ излучение, имеющее заданную пороговую интенсивность, способно убивать или снижать репродуктивность микробов, особенно патогенных микроорганизмов, и обеспечивать, тем самым, дезинфицирующий эффект на облучаемом участке 108а. Следовательно, рабочая зона 120 в пределах участка 108а может облучаться таким образом, чтобы в пределах этой зоны облучение препятствовало или замедляло рост, например, микробов. В результате в пространстве 100 может быть создана более чистая обстановка.
Спектральный интервал в УФ диапазоне может соответствовать коротковолновому ультрафиолету С (UV-C). Такое излучение эффективно предотвращает появление бактерий. Другими словами, излучение UV-C может быть бактерицидным. Излучение UV-C может деактивировать ДНК бактерий, вирусов и других патогенов и, тем самым, разрушать их способность размножаться и вызывать заболевания. Более конкретно, излучение UV-C вызывает повреждение нуклеиновых кислот микроорганизмов в результате образования ковалентных связей между определенными смежными основаниями в ДНК.
Управляющее устройство 107 может быть сконфигурировано также для управления группой источников (включая источники 104а, 104b излучения) таким образом, чтобы участок 108а пространства 100, подвергаемый облучению 116 излучением в заданном спектральном интервале, дополнительно облучался (операция 117) излучением в дополнительном спектральном интервале, который отличается от основного (заданного) спектрального интервала. Дополнительный спектральный интервал может, например, соответствовать видимому диапазону спектра (свету). В результате человек 114, находящийся в пространстве 100, может, наблюдая излучение в дополнительном спектральном интервале, эффективно сделать вывод о проведении облучения 116. Другими словами, облучение (операция 117) излучением в дополнительном спектральном интервале создает видимую (виртуальную) границу, окружающую облучаемый участок 108а, предотвращая вход человека на этот участок. Таким образом, излучение в дополнительном спектральном интервале может служить предупреждающим или тревожным световым сигналом. Предупреждающее или тревожное излучение может иметь заданный цвет, например красный или синий.
В неограничивающем примере заданный спектральный интервал может соответствовать УФ диапазону, а дополнительный спектральный интервал может соответствовать синей области видимого диапазона.
Кроме того, облучаться излучением в дополнительном спектральном интервале может также дополнительный участок пространства, отличный от участка, облучаемого излучением в заданном спектральном интервале. Тем самым может быть образована более широкая визуальная граница облучаемой области.
Таким образом, излучение в дополнительном спектральном интервале может указывать на то, что определенный участок пространства облучается излучением в заданном спектральном интервале.
На фиг. 2а и 2b представлены схематичные виды внутри пространства дома 200, т.е. пространства, в котором находится система 102 управления излучением. Комната 202 дома 200 образует первый участок 204 пространства. Система 102 управления излучением содержит группу источников излучения (не изображены). Ими могут быть источники 104 излучения, описанные выше. Каждый из источников излучения сконфигурирован для облучения соответствующего участка пространства излучением в заданном спектральном интервале. В частности, первый участок 204 может облучаться излучением 118 в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность.
Система 102 управления излучением дополнительно содержит датчик 106 и управляющее устройство 107. Управляющее устройство 107 проиллюстрировано как пространственно отделенное от датчика 106. Управляющее устройство 107 и датчик 106 коммуницируют друг с другом, обеспечивая перенос информации между ними. Датчик 106 может быть, например, закреплен на стенке 203 или на потолке дома 200.
Датчик 106 может быть сконфигурирован с возможностью детектировать внутри дома 200 пространственное распределение 206 излучения 118 в заданном спектральном интервале. Таким образом, датчик 106 может определять место или места в доме, освещаемое (освещаемые) излучением в заданном спектральном интервале.
Датчик 106 может также детектировать местонахождение 208 человека 114 в доме 200. В варианте по фиг. 2а пространственное распределение 206 излучения 118 в заданном спектральном интервале, имеющего заданную пороговую интенсивность, детектируется в комнате 202. Местонахождение 208 человека 114 детектируется на втором участке 209 пространства, т.е. в точке 208 комнаты 210, соседней с комнатой 202. Управляющее устройство 107 может, кроме того, определить, что человек 114 не находится на участке пространства, облучаемом излучением 118 в заданном спектральном интервале. Управляющее устройство 107 может быть сконфигурировано также для управления группой источников излучения в доме 200, основываясь на детектированном местонахождении 208 человека 114 и на пространственном распределении 206 излучения. Поэтому комната 202 дома 200, в которой человек 114 не присутствует, может быть подвергнута облучению 212 излучением 118 в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность. Вместе с тем, комната 210, в котором присутствует человек, не будет облучаться излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность. Следовательно, излучение 118 в заданном спектральном интервале испускается источниками излучения таким образом, чтобы человек 114 не облучался этим излучением.
Управляющее устройство 107 может быть сконфигурировано также для управления группой источников излучения, основываясь на детектированном местонахождении 208 человека 114, таким образом, чтобы облучение 212 комнаты 202 излучением 118 в заданном спектральном интервале прекращалось, когда человек 114 входит в эту комнату. Это иллюстрируется фиг. 2b, в соответствии с которой облучение 212, проиллюстрированное на фиг. 2а, прекращается при входе человека 114 в комнату 202, т.е. на первый участок 204. Другими словами, облучение 212 прекращается в случае детектирования того, что человек 114 находится в другом месте 214, а именно в облучаемой комнате 202. В результате облучение 212 человека 114 раздражающим или вредным излучением может быть предотвращено.
Управляющее устройство 107 может быть способным обеспечивать облучение излучением 118 в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность, только части 216 комнаты 202. Таким образом, та часть 216 комнаты 202, в которой человек 114 не присутствует, может подвергать облучению 213 излучением 118. Эта часть 216 может, например, соответствовать рабочему пространству, сантехническому оборудованию или кухонной раковине.
Управляющее устройство 107 может быть способным обеспечивать также облучение 218 второго участка 209 (т.е. комнаты 210) излучением 118 в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность, когда человек 114 выходит из комнаты 210. В результате облучение человека 114 раздражающим или вредным излучением 118 может быть предотвращено.
Управляющее устройство 107 может быть сконфигурировано также для управления источниками излучения таким образом, чтобы единственный участок пространства или группа таких участков облучался (облучались) излучением в заданном спектральном интервале, когда на этих участках не присутствует ни человек, ни животное. Таким образом, участки 204, 209 и/или 216 могут одновременно облучаться излучением 118 в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность, когда человек 114, например, выходит из дома 200. Альтернативно, участки 204, 209 и/или 216 могут облучаться излучением 118 в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность, когда человек 114 входит в комнату 220 (см. фиг. 2а и 2b).
Можно отметить, что по меньшей мере два участка пространства (например участки 204 и 216) могут быть расположены с взаимным наложением. В результате на таких освещаемых участках может быть достигнута повышенная интенсивность излучения в заданном спектральном интервале, например, чтобы достичь заданной пороговой интенсивности. В этом варианте заданный спектральный интервал может быть одним и тем же для всей группы источников излучения. Следовательно, группа источников излучения может обеспечивать заданное дозирование излучения на конкретном участке пространства. Заданная доза может быть обеспечена путем задания длительности и интенсивности излучения в заданном спектральном интервале. Эта заданная пороговая интенсивность может быть обеспечена с использованием излучения, испускаемого группой источников излучения.
Заданный спектральный интервал может быть различным для различных участков пространства.
Спектральное распределение излучения в заданном спектральном интервале может быть одинаковым или различным для различных частей пространства.
На фиг. 3а и 3b представлены схематичные виды внутри пространства 300 скотного двора, где содержатся животные 302. В пространстве 300 находится система 102 управления излучением, описанная выше. Скотный двор 300 разделен на группу участков (помещений) 304а-304g. Система 102 управления излучением содержит группу источников излучения (не изображены), множество датчиков 106 и управляющее устройство 107. Источниками излучения могут являться источники 104 излучения, описанные выше. Управляющее устройство 107 и датчики 106 также могут быть сконфигурированы, как это описано выше. Каждый из источников излучения сконфигурирован для облучения соответствующего участка 304а-304д пространства 300 излучением 118 в заданном спектральном интервале. Как пример, облучаться излучением 118 в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность, могут участки 304а и 304b скотного двора 300.
Датчик 106, используемый в скотном дворе 300, может быть сконфигурирован для детектирования пространственного распределения 306 излучения 118 в заданном спектральном интервале. Датчик может быть сконфигурирован с возможностью детектирования в пространстве 300 также местонахождений 308 животных 302. Управляющее устройство 107 сконфигурировано для управления группой источников излучения в скотном дворе 300, основываясь на детектированных местонахождениях 308 животных 302 и на пространственном распределении 306 излучения. Как это иллюстрируется фиг. 3а, пространственное распределение 306 излучения 118 в заданном спектральном интервале детектируется на участках 304а и 304b, тогда как местонахождения 308 животных 302 детектируются на участках 304с, 304d, 304f и 304g скотного двора 300. Как следствие, нет препятствий для облучения 310 участков 304а и 304b скотного двора 300 излучением 118 в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность. Облучение 310 может, например, осуществляться УФ излучением, оказывающим дезинфицирующее действие на облучаемые участки (помещения) 304а и 304b. Согласно способу 400 заданный порог интенсивности может быть выбран таким, чтобы уровень интенсивности был достаточным для эффективной дезинфекции, хотя и раздражающим или вредным для животных 302 в случае их облучения.
Однако по меньшей мере участки (помещения) 304с, 304d, 304f и 304g скотного двора 300, в которых присутствуют животные, не облучаются излучением 118 в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность.
В этом примере участок 304е не облучается излучением 118, хотя такое облучение участка 304е подобным излучением 118 в принципе возможно, поскольку ни одного животного там не детектируется.
Управляющее устройство 107 может быть сконфигурировано также для управления группой источников излучения, основываясь на детектированных местонахождениях 308 животных 302, таким образом, чтобы облучение участка (помещения) 304а пространства 300 излучением 118 в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность, прекращалось, когда животное 302а приблизится к облучаемому участку 304а на безопасное расстояние 312. Безопасное расстояние 312 может, например, составлять 0,5-10 м. Это расстояние может быть увеличено или уменьшено в зависимости, например, от размеров пространства и/или от чувствительности человека или животного к воздействию излучения в заданном спектральном интервале.
Более конкретно, на фиг. 3а животное 302а показано находящимся на участке 304g. С учетом местонахождения 308а животного 302а можно безопасно осуществлять, например, облучение 310 участков 304а и 304b излучением 118. Однако, когда животное 302а совершит движение 314 в сторону участка 304а и подойдет к участку 304а на безопасное расстояние 312, облучение излучением 118 прекратится (как это видно из сравнения фиг. 3а и 3b). Таким образом, облучение излучением 118 в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность, может быть прекращено до того, как животное 302а войдет на участок 304а. Тем самым будет предотвращено облучение животного 302а, которое может быть для животных 302 раздражающим или вредным.
Как альтернатива, когда животное 302 входит на участок 304а, облучаемый указанным излучением в заданном спектральном интервале, интенсивность облучающего излучения может быть уменьшена от уровня, равного или превышающего заданный порог интенсивности, до уровня ниже указанного порога. Таким образом, интенсивность облучения может быть уменьшена от заданного порогового уровня интенсивности, который может быть вредным для животного, до уровня, который может быть безвредным для человека или животного.
Выше были рассмотрены детектирование и предотвращение облучения человека или животного в пространстве. Альтернативно или в комбинации, могут иметь место детектирование и человека, и животного и предотвращение облучения детектированных человека и/или животного.
Как было упомянуто, заданный спектральный интервал может соответствовать УФ диапазону, конкретно спектральной области UV-C. УФ излучение используется для дезинфекции и стерилизации, например, поверхностей, рабочих зон, оборудования и приборов, используемых в лабораториях, медицинских учреждениях, а также в кухнях, ванных комнатах и в помещениях для животных. УФ излучение может испускаться такими источниками излучения, как светодиоды, лазеры и ртутные лампы низкого давления. УФ излучение, например с длиной волны 254 нм, может повредить ДНК микроорганизма, лишив его репродуктивных возможностей и сделав менее вредным для человека или животного.
Каталитические химические реакции, например, при облучении диоксида титана излучением в спектральной области UV-C, т.е. излучением с длинами волн 190-290 нм, могут индуцировать окисление органических веществ, преобразуя патогены, пыльцу и споры плесени в безвредные инертные побочные продукты. Следовательно, механизм очищения под действием УФ может пониматься, как фотохимический процесс. Загрязнения в окружающей среде в помещении почти полностью представляют собой органические вещества, которые, следовательно, могут разрушаться при облучении УФ излучением в спектральном интервале 240-280 нм.
Альтернативно, заданный спектральный интервал рассматриваемого излучения может находиться в видимом диапазоне (т.е. в пределах 380-750 нм) и/или в инфракрасном (ИК) спектральном диапазоне (т.е. в пределах от 750 нм до 1 мм). Облучение человека или животного излучением на этих длинах волн также может быть предотвращено. Таким образом, обеспечивается возможность избежать облучения человека или животного любым излучением, имеющим цвет/интервал цветов и/или уровень интенсивности, раздражающие или вредные для человека или животного. Может быть также ослаблено облучение ИК источниками излучения. Тем самым может быть устранен нагрев человека или животного, который может быть ассоциирован с облучением ИК излучением, имеющим заданную пороговую интенсивность.
В качестве неограничивающего примера, чувствительными к облучению являются недоношенные младенцы (недоношенными считаются младенцы, рожденные раньше 37-й недели беременности). Развитие недоношенных младенцев является неполным. Например, характер и интенсивность визуальных стимулов может неблагоприятно повлиять на развитие их остроты зрения и восприятия цветов. Кроме того, ретинальная васкулатура недоношенного младенца только развивается и поэтому может быть легко повреждена под действием излучения. В связи с этим излучение и различные визуальные стимулы могут вызывать стресс у недоношенных младенцев. Поэтому медсестра обычно будет накрывать инкубатор с недоношенным младенцем. Альтернативно и/или в комбинации отделение интенсивной терапии новорожденного (ОИТН), в котором находится недоношенный младенец, может слабо освещаться по ночам, чтобы предотвратить влияние интенсивного излучения. Однако этот аспект управления излучением требует дополнительного изучения.
Таким образом, представляется желательным освещать только тот участок пространства, на котором не присутствует недоношенный младенец, и предотвращать такое освещение на участках, где он присутствует. Более конкретно, целесообразно использовать описанную систему управления излучением. Данная система может содержать группу источников излучения, каждый из которых сконфигурирован для освещения соответствующего участка пространства путем испускания излучения в заданном спектральном интервале. Данная система может содержать также датчик изображения. Датчик изображения может быть способен принимать одно или более изображений. Кроме того, система управления излучением может дополнительно содержать управляющее устройство, которое может быть сконфигурировано для: использования изображения, принятого датчиком изображения, с целью детектирования пространственного распределения излучения в заданном спектральном интервале; использования изображения, принятого датчиком изображения, с целью определения координат местонахождения недоношенного младенца в пространстве, а также управления группой источников излучения, основываясь на координатах местонахождения недоношенного младенца и на пространственном распределении излучения, таким образом, что участок пространства, в котором не присутствует недоношенный младенец, освещается излучением в заданном спектральном интервале, имеющим заданную пороговую интенсивность. Следовательно, ОИТН может быть освещено обычным "дневным" светом, тогда как зона, в которой присутствует недоношенный младенец, не будет освещаться излучением, которое для него вредно или дискомфортно.
Согласно одному примеру излучение в заданном спектральном интервале может быть видимым излучением с длинами волн короче 600 нм. Таким образом, излучение в интервале длин волн короче 600 нм может быть использовано для освещения участков (зон), где не присутствует недоношенный младенец, который, следовательно, будет защищен от этого видимого излучения. Согласно другому примеру излучение в заданном спектральном интервале может быть видимым излучением с длинами волн короче 500 нм. В этом случае излучение в интервале длин короче 500 нм можно использовать для освещения участков (зон), где не присутствует недоношенный младенец, который, следовательно, будет защищен от этого видимого излучения. Это позволит защитить недоношенного младенца от вредного излучения, в то же время поддерживая нормальные рабочие условия в ОИТН.
Управляющее устройство может быть сконфигурировано для использования изображения, принятого датчиком изображения, чтобы определять координаты местонахождения недоношенного младенца в пространстве. Кроме того, управляющее устройство может, используя изображение, принятое датчиком, отличать недоношенного младенца от других людей в контролируемом пространстве. Система управления может использовать для этой цели относительную высоту и/или ширину объектов в полученном изображении (полученных изображениях). В результате персонал и/или родители недоношенных младенцев может (могут) облучаться нормальным "дневным светом", т.е. излучением в пределах всего видимого спектра, в то время как недоношенный младенец будет защищен от излучения, которое могло бы быть для него вредным. Такое управление излучением уменьшает потребность в дополнительных действиях, таких как укрывание недоношенных младенцев от излучения, и может привести к созданию более благоприятной световой обстановки вокруг недоношенных младенцев. В частности, можно обеспечить освещение для того, чтобы указывать путь персоналу или создавать ему и посетителям ОИТН условия для чтения.
Приведенное обсуждение условий для недоношенных младенцев применимо также к недоношенным новорожденным животным, которые также могут быть чувствительными к облучению излучением в заданном спектральном интервале.
Специалисту в данной области будет понятно, что изобретение никоим образом не ограничено его описанными предпочтительными вариантами. Напротив, возможны многочисленные модификации и вариации, не выходящие за пределы прилагаемой формулы.
Например, пространство может быть наружным или внутренним пространством.
Следует отметить, что источник излучения может быть закрепленным, например, в потолке или передвижным источником, перемещаемым в пространстве.
Управляющее устройство может быть реализовано программно и/или аппаратно. Например, оно может быть реализовано, как процессор, выполняющий команды компьютерной программы. Процессор может быть универсальным или специализированным. Выполняемые команды компьютерной программы могут быть записаны в памяти. Таким образом, процессор может быть сконфигурирован для считывания этих программ из памяти, чтобы контролировать операции системы управления излучением.
Память может быть реализована с помощью любой подходящей компьютерной технологии, т.е. как ПЗУ, ОЗУ, статическое ПЗУ, динамическое ОЗУ, КМОП, флеш память, синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных (DDR SDRAM) и др. Память может также быть сконфигурирована для хранения информации, подлежащей обработке управляющим устройством, и/или по меньшей мере части базы данных.
Датчик может являться датчиком изображения, причем его и/или управляющее устройство можно сконфигурировать с возможностью отличать человека от животного или различать различных животных. Заданный спектральный интервал и/или заданный порог интенсивности могут зависеть от того, детектируется ли человек или животное, а также от типа животного.
Интенсивность облучения участка может зависеть также от детектирования человека или животного снаружи облучаемого участка. Например, интенсивность излучения может быть выше в отсутствие такого детектирования.
Безопасное расстояние может, в свою очередь, зависеть от того, человек или животное было детектировано снаружи облучаемого участка. Так, это расстояние для человека может быть больше, чем для животного.
Возможные модификации описанных вариантов могут быть поняты и реализованы специалистом при осуществлении заявленного изобретения, а также при изучении чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.
1. Система управления излучением, содержащая: группу источников (104) оптического излучения, каждый из которых сконфигурирован для облучения соответствующего участка (108) пространства (100) путем испускания излучения в заданном спектральном интервале из ультрафиолетового диапазона; датчик (106) изображения, способный принимать одно или более изображений, и управляющее устройство (107), сконфигурированное для: использования изображения, принятого датчиком изображения, с целью детектирования, в пространстве (100), пространственного распределения излучения в заданном спектральном интервале, использования изображения, принятого датчиком изображения, с целью определения координат местонахождения человека (114) или животного в пространстве (100), и управления группой источников (104) указанного излучения, основываясь на координате (112) местонахождения человека (114) или животного и на пространственном распределении излучения (110), таким образом, чтобы участок (108a) пространства (100), в котором не присутствует человек (114) или животное, облучался (116) излучением (118) в заданном спектральном интервале, имеющем заданную пороговую интенсивность.
2. Система управления по п. 1, в которой управляющее устройстве (107) дополнительно сконфигурировано для управления группой источников излучения, основываясь на детектированном местонахождении (208) человека или животного, таким образом, чтобы облучение (212) участка (204) пространства (200) излучением (118) в заданном спектральном интервале, имеющем заданную пороговую интенсивность, прекращалось при входе человека (114) или животного на облучаемый указанным излучением участок (204).
3. Система управления по п. 1, в которой управляющее устройство (107) дополнительно сконфигурировано для управления группой источников излучения, основываясь на детектированном местонахождении (308a) человека или животного (302a), таким образом, чтобы облучение (310) участка (304a) пространства излучением (118) в заданном спектральном интервале, имеющем заданную пороговую интенсивность, прекращалось при приближении человека или животного (302a) к облучаемому излучением (310) участку (304a) на безопасное расстояние (312).
4. Система управления по п. 3, в которой безопасное расстояние (312) составляет 0,5-10 м.
5. Система управления по любому из пп. 1-4, в которой управляющее устройство дополнительно сконфигурировано для управления группой источников (104) излучения, основываясь на детектированном местонахождении (112) человека (114) или животного и на пространственном распределении излучения (110), таким образом, чтобы облучение (212) участка (204) пространства (200) излучением (118) в заданном спектральном интервале прекращалось при входе человека (114) или животного на участок (204), облучаемый указанным излучением.
6. Система управления по любому из пп. 1-5, выполненная с возможностью облучения по меньшей мере двух участков (204, 216) пространства (200), которые расположены с взаимным наложением.
7. Система управления по любому из пп. 1-5, выполненная с возможностью облучения по меньшей мере двух участков (204, 216) пространства (200), которые расположены без взаимного наложения.
8. Система управления по п. 1, в которой указанный спектральный интервал соответствует коротковолновому ультрафиолету С.
9. Система управления по любому из пп. 1-8, в которой заданный спектральный интервал является одинаковым для всех источников излучения указанной группы.
10. Система управления по любому из пп. 1-9, в которой управляющее устройстве (107) или датчик (106) сконфигурировано (сконфигурирован) для определения координаты местонахождения человека (114) или животного в пространстве (100).
11. Способ (400) облучения участка пространства оптическим излучением в заданном спектральном интервале, имеющем заданную пороговую интенсивность, включающий следующие операции:
получают одно или более изображений пространства;
основываясь на полученном изображении, детектируют (404) координату местонахождения человека или животного в пространстве;
основываясь на полученном изображении, детектируют (402) пространственное распределение излучения в заданном спектральном интервале из ультрафиолетового диапазона;
облучают (406), основываясь на детектированной координате местонахождения человека или животного и на детектированном пространственном распределении излучения в заданном спектральном интервале, участок пространства, в котором не присутствует человек или животное, излучением в заданном спектральном интервале, имеющем заданную пороговую интенсивность, путем управления группой распределенных в пространстве источников излучения, каждый из которых сконфигурирован для облучения соответствующего участка пространства путем испускания излучения в заданном спектральном интервале.
