一種新型室內(nèi)照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

圖3　照明控制流程圖

　　3. 1 最大旋轉(zhuǎn)角度子系統(tǒng)

　　最大旋轉(zhuǎn)角度子系統(tǒng)的任務(wù)是得到避免眩光基礎(chǔ)上百葉窗的最大旋轉(zhuǎn)角度。該子系統(tǒng)選用模糊控制器實(shí)現(xiàn)， 輸入為室外水平照度、窗戶參數(shù)、太陽高度角和太陽方位角，輸出為百葉窗的最大旋轉(zhuǎn)角度。

　　3. 1. 1 輸入量的獲取

　　室外水平照度可由傳感器獲得，窗戶參數(shù)由具體房間窗戶相關(guān)信息確定，式（1）和式（2）分別用來計(jì)算太陽高度角和太陽方位角。

　　其中：α為太陽高度角； Az 為太陽方位角； φ為房間的地理緯度；δ為赤緯； ω為時(shí)角。以上單位均為度。

　　在計(jì)算太陽高度角和太陽方位角所需的三個(gè)值中，房間的地理緯度（φ）可由房間的具體位置確定，赤緯（δ）和時(shí)角（ω）則需另外計(jì)算得到。

　　赤緯（δ）表示太陽光線與地球赤道面的夾角，可通過式（3）計(jì)算得到。

　　其中： n為一年中某日的日期序數(shù)。

　　時(shí)角（ω）以當(dāng)?shù)卣嫣枙r(shí)正午為0 °，下午為正，上午為負(fù)，每小時(shí)15°，如表1所示。

表1 時(shí)角

　　3.1.2 模糊控制規(guī)則。

　　對(duì)該系統(tǒng)而言，制定模糊控制規(guī)則的主要依據(jù)是避免眩光，即當(dāng)太陽位置接近于水平其直射，光照影響人們的視力時(shí)應(yīng)關(guān)閉百葉窗；當(dāng)只有漫射光時(shí)， 對(duì)百葉窗的最大旋轉(zhuǎn)角度沒有要求。

　　3. 2 理想旋轉(zhuǎn)角度子系統(tǒng)

　　百葉窗理想旋轉(zhuǎn)角度子系統(tǒng)的任務(wù)是得到在自然光提供的室內(nèi)水平照度滿足用戶需要時(shí)百葉窗的理想旋轉(zhuǎn)角度。由大量實(shí)際測(cè)量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以建立自然光在室外的垂直照度、自然光在室內(nèi)提供的水平照度，以及百葉窗旋轉(zhuǎn)角度的- 百葉窗旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)模型表。根據(jù)自然光在室外的垂直照度和用戶自定義設(shè)置的室內(nèi)理想水平照度值，通過查詢照度- 百葉窗旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)模型表可以得到百葉窗的理想旋轉(zhuǎn)角度。

　　在這里不直接應(yīng)用室內(nèi)實(shí)際水平照度值， 而是將其用來檢驗(yàn)并修正模型表，這樣做既可避免閉環(huán)控制的產(chǎn)生，又能夠在傳感器暫時(shí)出錯(cuò)的情況下保持較好的控制。

　　4 結(jié) 語

　　本文介紹了一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和模糊控制的新型室內(nèi)照明控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合考慮了室內(nèi)的遮陽系統(tǒng)與照明系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系， 整個(gè)系統(tǒng)最大限度地利用了天然光，通過對(duì)百葉窗旋轉(zhuǎn)角度的控制，引入自然光作為光源，并以人工照明為補(bǔ)充使室內(nèi)照明滿足用戶的需要。該系統(tǒng)能夠有效地降低照明系統(tǒng)能耗，為人們構(gòu)建節(jié)能、舒適的居住環(huán)境提供了一個(gè)有效方案。