3 照明控制設(shè)計(jì)
照明控制設(shè)計(jì)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(duì)照明的需要，需要確定百葉窗的理想旋轉(zhuǎn)角度。通過(guò)對(duì)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(guò)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(shí)現(xiàn)， 輸入為室外水平照度、窗戶(hù)參數(shù)、太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)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(hù)參數(shù)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(jì)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(jì)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(jì)算得到。
赤緯（δ）表示太陽(yáng)光線與地球赤道面的夾角，可通過(guò)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?yáng)時(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(yáng)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(méi)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(hù)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(hù)自定義設(shè)置的室內(nèi)理想水平照度值，通過(guò)查詢(xún)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(lái)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(yǔ)
本文介紹了一種基于ZigBee無(wú)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(yáng)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(guò)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(hù)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。