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現， 輸入為室外水平照度、窗戶參數、太陽高度角和太陽方位角，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，窗戶參數由具體房間窗戶相關信息確定，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。

　　時角（ω）以當地真太陽時正午為0 °，下午為正，上午為負，每小時15°，如表1所示。

表1 時角

　　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，即當太陽位置接近于水平其直射，光照影響人們的視力時應關閉百葉窗；當只有漫射光時， 對百葉窗的最大旋轉角度沒有要求。

　　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是得到在自然光提供的室內水平照度滿足用戶需要時百葉窗的理想旋轉角度。由大量實際測量的經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自定義設置的室內理想水平照度值，通過查詢照度- 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控制的產生，又能夠在傳感器暫時出錯的情況下保持較好的控制。

　　4 結 語

　　本文介紹了一種基于ZigBee無線傳感器網絡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系統與照明系統之間的相互聯系， 整個系統最大限度地利用了天然光，通過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足用戶的需要。該系統能夠有效地降低照明系統能耗，為人們構建節能、舒適的居住環境提供了一個有效方案。