一種新型室內照明控制系統設計方案

圖3　照明控制流程圖

　　3. 1 最大旋轉角度子系統

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

　　3. 1. 1 輸入量的獲取

　　室外水平照度可由傳感器獲得，窗戶(hù)參數由具體房間窗戶(hù)相關(guān)信息確定，式（1）和式（2）分別用來(lái)計算太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角。

　　其中：α為太陽(yáng)高度角； Az 為太陽(yáng)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。

　　在計算太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)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）則需另外計算得到。

　　赤緯（δ）表示太陽(yáng)光線(xiàn)與地球赤道面的夾角，可通過(guò)式（3）計算得到。

　　其中： n為一年中某日的日期序數。

　　時(shí)角（ω）以當地真太陽(yáng)時(shí)正午為0 °，下午為正，上午為負，每小時(shí)15°，如表1所示。

表1 時(shí)角

　　3.1.2 模糊控制規則。

　　對該系統而言，制定模糊控制規則的主要依據是避免眩光，即當太陽(yáng)位置接近于水平其直射，光照影響人們的視力時(shí)應關(guān)閉百葉窗；當只有漫射光時(shí)， 對百葉窗的最大旋轉角度沒(méi)有要求。

　　3. 2 理想旋轉角度子系統

　　百葉窗理想旋轉角度子系統的任務(wù)是得到在自然光提供的室內水平照度滿(mǎn)足用戶(hù)需要時(shí)百葉窗的理想旋轉角度。由大量實(shí)際測量的經(jīng)驗數據可以建立自然光在室外的垂直照度、自然光在室內提供的水平照度，以及百葉窗旋轉角度的- 百葉窗旋轉角度對應模型表。根據自然光在室外的垂直照度和用戶(hù)自定義設置的室內理想水平照度值，通過(guò)查詢(xún)照度- 百葉窗旋轉角度對應模型表可以得到百葉窗的理想旋轉角度。

　　在這里不直接應用室內實(shí)際水平照度值， 而是將其用來(lái)檢驗并修正模型表，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)出錯的情況下保持較好的控制。

　　4 結 語(yǔ)

　　本文介紹了一種基于ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )和模糊控制的新型室內照明控制系統。該系統綜合考慮了室內的遮陽(yáng)系統與照明系統之間的相互聯(lián)系， 整個(gè)系統最大限度地利用了天然光，通過(guò)對百葉窗旋轉角度的控制，引入自然光作為光源，并以人工照明為補充使室內照明滿(mǎn)足用戶(hù)的需要。該系統能夠有效地降低照明系統能耗，為人們構建節能、舒適的居住環(huán)境提供了一個(gè)有效方案。