一种节能照明控制方法及系统

1.一种节能照明控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、结合室内环境配置及先验信息，将室内划分为m个区域；
(2)、对于m个区域中的某一个区域i，根据该区域i的位置以及室内灯具的分布情况，将室内的所有灯具分为Ji个组，这样每个区域都对应一个灯具分组信息；将划分的m个区域中的每个区域对应的灯具分组信息存储到关系型数据库中；
(3)、根据用户发送的所需区域和相应照度值的用户指令，首先查询关系型数据库获取所需区域的灯具分组信息，然后根据灯具分组信息，调节灯组亮度，寻找出使照度满足所需区域需求即照度值且总能耗相对最小的灯组亮度组合，并按照该灯组亮度组合进行输出，控制各灯组亮度。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的步骤(3)包括：
步骤S3.1、首先用户输入对某一区域的照度需求即包括区域、照度的用户指令；然后根据用户输入的区域，通过查询关系型数据库来获取相应的灯具分组信息；
步骤S3.2、光照采集模块采集所需区域的照度值，判断该区域的照度是否满足照度需求；当该区域的照度不满足需求时，智能调节窗户，通过引入外界光来调节室内照度，如果调节窗户后，若满足需求则不再开启灯光，不满足则进入步骤S3.3，进行调节灯组亮度；
步骤S3.3、根据灯具分组信息，调节该区域相应灯组的亮度，当照度满足需求时，计算各灯组的总能耗E；不断调节该区域相应灯组的亮度，直到找到所有满足需求即照度值的灯组亮度组合；然后这些灯组亮度组合中，找出总能耗E相对最小的一种灯组亮度组合；并按照该灯组亮度组合进行输出，控制各灯组亮度。
3.一种节能照明控制系统，包括中央控制模块、灯具调节模块，其特征在于，还包括：
一关系型数据库，用于存放室内划分的m个区域中的每个区域对应的灯具分组信息；
所述m个区域为结合室内环境配置及先验信息进行划分的，并且对于m个区域中的某一个区域i，根据该区域i的位置以及室内灯具的分布情况，将室内的所有灯具分为Ji个组，这样每个区域都对应一个灯具分组信息；
用户发送所需区域和相应照度值的用户指令给中央控制模块，中央控制模块接收到用户指令后，发送查询指令给关系型数据库，查询关系型数据库并获取所需区域的灯具分组信息，然后根据灯组分组信息，控制输出亮度调节指令到灯具调节模块，调节所需区域对应灯具分组的各灯组亮度；
一光照采集模块，用于采集所需区域的照度值，并发送给中央控制模块；
所述中央控制模块根据采集的所需区域的照度值，寻找出使照度满足所需区域需求即照度值且总能耗相对最小的灯组亮度组合，并按照该灯组亮度组合输出亮度指令给灯具调节模块，控制各灯组亮度。
4.根据权利要求3所述的节能照明控制系统，其特征在于，还包括：
一窗户调节模块用于通过控制窗户实现对外界光的引进成度控制，具体而言，根据光照采集模块采集到的光照信息，由中央控制模块发出指令控制窗户调节模块来调节外界光照射到室内的照度，如果满足所需区域的照度值，则不需要开启灯具进行照明，如果不满足，再进一步地开启灯具照明，使采集的所需区域的照度值等于用户输入的所需区域的照度值。

一种节能照明控制方法及系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于照明控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种节能照明控制方法及系统。\n背景技术\n[0002] 能源短缺已经成为人类不得不面临的重大问题，如何减少能源消耗，已经成为各行各业面临的首要问题。据统计，中国建筑能耗占全社会能耗总量的24％以上，而照明能耗占建筑能耗的30％以上[赵东来,胡春雨,柏德胜,李武峰.我国建筑节能技术现状与发展趋势[J].建筑节能.2015,43(289):116-120.]，因此改进现有照明系统是降低能耗的一种有效方法。对于室内照明可以通过将外界光引入，配合室内灯光能够达到一定的节能效果。但优化灯光照明策略还可通过进一步研究来降低能耗。\n[0003] 传统照明控制，最早是通过简单控制灯的亮灭来满足室内照度需求，一方面无法调节灯的照度，另一方面也不能实现对室内区域照度的准确控制。作为发展，当前一些照明控制可以实现对照度的调节，满足了一定的照度需求，但自动控制方法较为复杂，而且能耗的降低程度不是很大。如何在现有照明控制的基础上简化控制，并且实现二次节能是需要研究的重点。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节能照明控制方法及系统，以实现能耗的进一步降低。\n[0005] 为实现上述发明目的，本发明节能照明控制方法，其特征在于，包括以下步骤：\n[0006] (1)、结合室内环境配置及先验信息，将室内划分为m个区域；\n[0007] (2)、对于m个区域中的某一个区域i，根据该区域i的位置以及室内灯具的分布情况，将室内的所有灯具分为Ji个组，这样每个区域都对应一个灯具分组信息；将划分的m个区域中的每个区域对应的灯具分组信息存储到关系型数据库中；\n[0008] (3)、根据用户发送的所需区域和相应照度值的用户指令，首先查询关系型数据库获取所需区域的灯具分组信息，然后根据灯具分组信息，调节灯组亮度，寻找出使照度满足所需区域需求即照度值且总能耗相对最小的灯组亮度组合，并按照该灯组亮度组合进行输出，控制各灯组亮度。\n[0009] 本发明还提供一种节能照明控制系统，包括：中央控制模块、灯具调节模块，其特征在于，还包括：\n[0010] 一关系型数据库，用于存放室内划分的m个区域中的每个区域对应的灯具分组信息；\n[0011] 所述m个区域为结合室内环境配置及先验信息进行划分的，并且对于m个区域中的某一个区域i，根据该区域i的位置以及室内灯具的分布情况，将室内的所有灯具分为Ji个组，这样每个区域都对应一个灯具分组信息；\n[0012] 用户发送所需区域和相应照度值的用户指令给中央控制模块，中央控制模块接收到用户指令后，发送查询指令给关系型数据库，查询关系型数据库并获取所需区域的灯具分组信息，然后根据灯组分组信息，控制输出亮度调节指令到灯具调节模块，调节所需区域对应灯具分组的各灯组亮度；\n[0013] 一光照采集模块，用于采集所需区域的照度值，并发送给中央控制模块；\n[0014] 所述中央控制模块根据采集的所需区域的照度值，寻找出使照度满足所需区域需求即照度值且总能耗相对最小的灯组亮度组合，并按照该灯组亮度组合输出亮度指令给灯具调节模块，控制各灯组亮度。\n[0015] 本发明的目的是这样实现的。\n[0016] 本发明节能照明控制方法及系统，根据室内环境配置以及先验信息对室内区域进行了划分，这样照明控制时，只需考虑所需区域的照度需求，无需考虑其他区域，缩小了控制区域，能够实现节能。同时，针对室内某一个区域，对整个室内所有灯具进行分组；同时，对于室内其它每一个区域，室内所有灯具也同样进行了分组，但分组的情况是不同的；这样相比于对室内所有灯具同时控制，分组控制更加灵活；相比于对室内所有灯具分别单独控制，分组控制能降低系统的复杂度，而且控制更为容易。最后，本发明能够根据所需区域的照度需求，通过调节所需区域相对应的灯组亮度来满足该区域的照度需求，并能够从满足所需区域照度需求的众多灯组亮度组合中，找出相对总能耗最小的灯组亮度组合并输出，从而进一步节约能源。本发明融合了区域划分、灯具分组和能耗优化控制，能够实现以相对最小的能耗来满足某一所需区域的照度需求，从而实现二次节能。\n附图说明\n[0017] 图1是本发明节能照明控制方法及系统中将室内划分为m个区域的示意图；\n[0018] 图2是区域i、灯组及灯具个数一种分组具体方式示意图；\n[0019] 图3是区域i的照度需求及各个灯组亮度示意图；\n[0020] 图4是本发明节能照明控制方法一种具体实施方式流程图；\n[0021] 图5是本发明节能照明控制系统一种具体实施方式原理图。\n具体实施方式\n[0022] 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。\n[0023] 一、控制原理\n[0024] 1、区域划分\n[0025] 本发明主要是针对大型室内场所，如企业办公室、学校图书馆、教室的照明提出的一种控制技术方案。首先根据室内环境配置和先验信息，对室内进行区域划分，如根据室内面积、室内布局等，将整个室内分为m个区域，如图1所示。例如一企业办公室内环境包括会议点、工作点、休息点，那么我们就可以针对这三个点将室内划分为三个区域。\n[0026] 当目标进入某一个区域i时，我们只需考虑区域i的照明，而无需考虑其它的区域。\n[0027] 2、灯具分组\n[0028] 对于目标所在的区域i，现在常规情况下是对室内所有灯具同时控制，此时所有的灯具亮度是一致且同时变化的，但是缺乏控制灵活性；当然也可以对室内所有灯具分别进行单独控制，此时每个灯具亮度可能是不同的，但是增大了控制的复杂度。\n[0029] 由于考虑到，距离区域i较近的灯具对其的影响较大，距离区域i相对较远的灯具对其的影响较小。所以我们先对灯具进行分组，再对各个灯组进行控制。相比于灯具同时控制，分组控制具有更好的灵活性。相比于对灯具分别单独控制，分组控制更容易，能够降低系统的复杂度。\n[0030] 通过分组控制，我们既能实现对灯具的灵活控制，又能减少计算量，降低系统的复杂度。\n[0031] 对于室内的某一区域i，考虑区域i和整个室内的灯具分布情况，将室内所有的灯具分为Ji(下标i表示灯具分组所对应的区域i)个组。例如，对于室内的区域1，可以将室内所有灯具中对其照度影响较大的灯具分为一组，对其影响适中的灯具分为一组，而对其影响很小的灯具分为一组，在此种情况下，针对区域1，室内所有灯具分为J1＝3个组，即此时的灯组个数J1就为3。\n[0032] 对于每一个区域，我们都是将室内所有的灯具进行分组，并不是只针对这个区域上方的灯具。将区域、灯具分组信息存储在关系型数据库中，以便调用。\n[0033] 在本实施例中，区域以及灯具分组信息如表1所示。其中Ji表示对于区域i，室内所有灯具的分组个数(即灯组个数)，下标i表示灯具分组所对应的区域i； 用来表示在Ji个灯组中的第k灯组序号，上标k表示第k个灯组，下标i表示灯具分组所对应的区域i； 用来表示第k个灯组所包含的灯具个数，上标k表示第k个灯组，下标i表示灯具分组所对应的区域i；例如：对于区域1，根据区域1的位置以及室内所有灯具的分布情况，将室内灯具分为3组，其中第1个组包含4个灯具，第2个组包含8个灯具，第3个组包含5个灯具，那么J1的值为\n3。区域1所对应的室内所有灯具的分组信息可用 表示，灯组中灯具个数可用表示，即选定区域1为目标区域时， 表示3个灯组中的第1个灯组， 表示第1个灯组中灯具个数， 值为4； 表示3个灯组中的第2个灯组， 表示第2个灯组中灯具个数， 值为8； 表示3个灯组中的第3个灯组， 表示第3个灯组中灯具个数， 值为5。\n[0034]\n[0035] 表1\n[0036] 对于办公室内的某一区域i，灯组以及每个灯组中的灯具个数示意如下图2所示。\n[0037] 所述的灯组信息包括灯组个数、每个灯组中有多少盏灯具以及这些灯具的位置等信息。其中，灯具的位置信息有利于尽快寻找到满足照度值的灯组亮度组合。\n[0038] 3、灯组亮度组合寻找\n[0039] 对于某一个区域i，调用这一区域的灯具分组信息，通过控制这Ji个灯组的亮度，来达到该区域对照度的需求。\n[0040] 然而这Ji个灯组存在很多种亮度组合能够满足该区域的照度需求，从众多种灯组亮度组合中寻找出总能耗相对最小的一种亮度组合并进行输出，这样既能满足对该区域的照度需求，又能最大限度的降低能耗。\n[0041] 某一区域i的Ji个灯组中，流过第k个灯组的电流记为 其中，下标表示区域i，上标表示第k个灯组，则总电流为：\n[0042]\n[0043] 则流过第k个灯组的电流 其中 表示流过第k个灯组电流占总电流的比例，下标表示区域i，上标表示第k个灯组，其中， 为：\n[0044]\n[0045] 那么总能耗E可用下式表示：\n[0046]\n[0047] 区域i的灯组个数为Ji，这Ji个灯组的亮度可以用 来表示，记为下标表示区域i，上标表示第k个灯组。那么这Ji个灯组的亮度可用一个亮度组合矩阵Li来表示，其中 区域i的照度需求记为 对于区域i的\n照度需求、灯具分组以及各个灯组亮度示意图如下图3所示。\n[0048] 在满足区域i的照度需求 时，存在众多种灯组亮度组合Li，每种灯组亮度组合对应一个总能耗E，找到总能耗相对最小的一组灯组亮度组合进行输出，从而实现以相对最小的能耗来满足对区域i的照度需求。这样既满足不同区域的照度需求，又能最大限度的降低能耗，节约能源。\n[0049] 二、控制方法\n[0050] 在本实施例中，如图4所示，本发明节能照明控制方法包括以下步骤：\n[0051] 步骤S1：结合室内环境配置及先验信息，将室内划分为m个区域；\n[0052] 步骤S2：根据划分好的区域，对每一个区域，考虑该区域的位置以及室内灯具的分布情况，将室内所有灯具进行分组，并将划分的区域和灯具分组信息存储在关系型数据库中；\n[0053] 步骤S3：\n[0054] 步骤S3.1、首先用户输入对某一区域的照度需求即包括区域、照度的用户指令；然后根据用户输入的区域，通过查询关系型数据库来获取相应的灯具分组信息；\n[0055] 步骤S3.2、光照采集模块采集所需区域的照度值，判断该区域的照度是否满足照度需求；当该区域的照度不满足需求时(满足则不需要进行调节)，智能调节窗户，通过引入外界光来调节室内照度，如果调节窗户后，若满足需求则不再开启灯光(结束)，不满足则进入步骤S3.3，进行调节灯组亮度；\n[0056] 步骤S3.3、根据灯具分组信息，调节该区域相应灯组的亮度，当照度满足需求时，计算各灯组的总能耗E；不断调节该区域相应灯组的亮度，直到找到所有满足需求即照度值的灯组亮度组合；然后这些灯组亮度组合中，找出总能耗E相对最小的一种灯组亮度组合；\n并按照该灯组亮度组合进行输出，控制各灯组亮度。\n[0057] 在本实施例中，主要是增加了对窗户的调节，以最大限度利用外界光线，达到最大限度节能的效果。\n[0058] 三、控制系统\n[0059] 在本实施例中，如图5所示，本发明节能照明控制系统包括中央控制模块1、灯具调节模块2、关系型数据库3、光照采集模块4以及窗户调节模块5。\n[0060] 关系型数据库3用于存放室内区域划分情况，即存放室内划分的m个区域中的每个区域对应的灯具分组信息。对于每个区域，都对室内全部灯具进行分组，这样针对不同区域，有不同的灯组分组信息。在本实施例中，如图4所示，区域划分和灯具分组在中央控制模块1中进行，然后存储到关系型数据库3中。\n[0061] 用户发送所需区域和相应照度值的用户指令(区域、照度值)给中央控制模块1，中央控制模块1接收到用户指令后，发送查询指令给关系型数据库3，查询关系型数据库3并调用(获取)所需区域的灯具分组信息，然后根据灯组分组信息，控制输出亮度调节指令到灯具调节模块2，调节所需区域对应灯具分组的各灯组亮度。\n[0062] 光照采集模块4放置在室内不同区域，用于采集所需区域的照度值，并发送给中央控制模块1。\n[0063] 灯具调节模块2通过控制灯具实现对灯光的控制，由中央控制器1指令控制灯具调节模块来调节室内灯具的亮度。具体而言，中央控制模块1根据采集的所需区域的照度值，寻找出使照度满足所需区域需求即照度值(即采集的所需区域的照度值等于用户输入的所需区域的照度值)且总能耗相对最小的灯组亮度组合，并按照该灯组亮度组合输出亮度指令给灯具调节模块2，控制各灯组亮度。\n[0064] 在本实施例中，窗户调节模块5用于通过控制窗户实现对外界光的引进成度控制，具体而言，根据光照采集模块4采集到的光照信息，由中央控制模块1发出指令控制窗户调节模块5来调节外界光照射到室内的照度，如果满足所需区域的照度值，则不需要开启灯具进行照明，如果不满足，再进一步地开启灯具照明，使采集的所需区域的照度值等于用户输入的所需区域的照度值。\n[0065] 本发明的基本思路是根据室内(如体育馆、图书馆、教室等大型室内场所)的环境配置以及先验信息(如室内面积，工作点，休息点等信息)将室内划分为多个区域。分区域后，只需考虑用户所需区域，而无需考虑其他区域，这样可以减少控制区的数量，从而减少计算量；分区域后可以根据某一区域所在的位置和室内所有灯具的分布情况等信息，将室内所有灯具进行分组。对灯具进行分组控制，既能实现灵活调控，又能降低系统的复杂度；\n根据用户所在的区域，调节该区域相关联的灯组。用户所在区域需要一定的照度时，系统将控制与所在区域相关联的所有灯组亮度来达到用户需求，灯组的亮度组合有很多种，不是唯一的。\n[0066] 当用户所在区域需求的照度改变时，系统将再次控制与所在区域相关联的所有灯组亮度，对于不同的照度需求，所有灯组的亮度组合也是不相同的。在达到用户照度需求的众多种灯组亮度组合中，其满足用户照度需求的每一种灯组亮度组合的能耗并不是完全一样的。从满足用户所在区域照度需求的众多种灯组亮度组合中找到能耗相对最小的一种灯组亮度组合并控制出，从而实现二次节能，是本发明的最大亮点所在。\n[0067] 尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。