3 照明控制設(shè)計

　　照明控制設(shè)計需要避免眩光，盡可能利用自然光作為光源，以人工照明為補(bǔ)充，滿足室內(nèi)人員的照明需要。為了避免眩光，保護(hù)視力，需要確定百葉窗的最大旋轉(zhuǎn)角度。為了滿足室內(nèi)人員對照明的需要，需要確定百葉窗的理想旋轉(zhuǎn)角度。通過對兩者進(jìn)行比較，可以確定百葉窗旋轉(zhuǎn)角度。當(dāng)理想旋轉(zhuǎn)角度《最大旋轉(zhuǎn)角度，則把百葉窗旋轉(zhuǎn)到理想角度，人工照明關(guān)閉，反之，如果理想旋轉(zhuǎn)角度》最大旋轉(zhuǎn)角度，則使百葉窗保持在最大旋轉(zhuǎn)角度，不足的照明通過人工照明進(jìn)行補(bǔ)充。其整體思路流程圖如圖3所示。

　　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為時角。以上單位均為度。

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

　　赤緯（δ）表示太陽光線與地球赤道面的夾角，可通過式（3）計算得到。

　　其中： n為一年中某日的日期序數(shù)。

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

　　表1 時角

　　

　　3.1.2 模糊控制規(guī)則。

　　對該系統(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應(yīng)關(guān)閉百葉窗；當(dāng)只有漫射光時， 對百葉窗的最大旋轉(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百葉窗的理想旋轉(zhuǎn)角度。由大量實際測量的經(jīng)驗數(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)實際水平照度值， 而是將其用來檢驗并修正模型表，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出錯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， 整個系統(tǒng)最大限度地利用了天然光，通過對百葉窗旋轉(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)境提供了一個有效方案。