本发明实施例涉及建筑室内环境控制技术领域，具体涉及一种办公室混合采光控制方法及装置。
背景技术：
照明用电占整个办公室建筑能耗的25％-40％，而自然采光在特定的情况下可以节省一半的照明用电，大大节约了能源。此外，相关研究还表明自然采光的工作照度水平对人体精神状态有着重要影响。人在自然光条件下，可以增加满意度和提高工作效率。利用自然光达到室内采光舒适度的要求，当前室内环境视觉舒适度控制的一个重要领域。目前室内窗户设置的遮阳百叶可以通过手动或者电动升降方式，调整室内自然采光量。然而这类产品的这样控制缺乏智能性，无法跟室内人工光源进行耦合式联动，即无法很好满足人们对室内视觉舒适性的要求，也容易造成室内人工照明能耗浪费。
技术实现要素：
为此，本发明实施例提供一种办公室混合采光控制方法及装置，以解决现有技术中由于目前办公室采光设备智能性较差而导致的无法很好的满足人们对室内视觉舒适度的要求，也容易造成室内人工照明能耗浪费的问题。
为充分利用自然光以提高室内视觉舒适性并降低人工照明能耗，本发明以室内光照强度为控制目标，提出了一套基于模糊控制算法的百叶角度控制与基于pid调节的灯光补光调控相结合的办公室混合采光控制方法和实现装置。其具体技术方案如下：
根据本发明实施例的第一方面提供一种办公室混合采光控制方法，包括步骤：
完全开启百叶窗帘；
相隔预设第一时间段采集室内的光照强度，并计算在第二时间段内的光照强度的平均值；其中，所述第一时间段小于第二时间段；
将所述光照强度的平均值与预设的光照阈值进行判断，若所述光照强度的平均值小于所述光照阈值，则百叶窗的角度不发生变化，并控制室内灯具开启。
进一步地，若所述光照强度的平均值大于或等于所述光照阈值，则减少室内的采光量。
进一步地，还包括对灯具亮度进行调节；灯具亮度调节采用常规pid控制，灯具亮度调节直到室内光照度在光照阈值为止。
进一步地，所述减少室内的采光量包括：控制室内灯具关闭，采用模糊控制算法对所述百叶窗的角度进行控制。
进一步地，所述百叶窗的角度控制包括无遮挡角度、30度遮挡角度、60度遮挡角度和85度遮挡角度。
根据本发明实施例的第二方面提供一种办公室混合采光控制装置，包括用于对所述百叶窗进行控制的控制模块；
用于在相隔预设第一时间段采集室内的光照强度，并计算在第二时间段内的光照强度的平均值的计算模块；
用于将所述光照强度的平均值与预设的光照阈值进行判断，若所述光照强度的平均值小于所述光照阈值，则百叶窗的角度不发生变化，并控制室内灯具开启的判断模块。
进一步地，所述判断模块还包括减少采光量模块，用于判断出所述光照强度的平均值大于或等于所述光照阈值，则减少室内的采光量。
进一步地，还包括pid控制模块，用于采用常规pid控制灯具亮度，直到室内光照度在光照阈值为止。
进一步地，减少采光量模块包括模糊算法控制模块，用于采用模糊控制算法对所述百叶窗的角度进行控制。
进一步地，所述百叶窗的角度控制包括无遮挡角度、30度遮挡角度、60度遮挡角度和85度遮挡角度。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例提供的一种办公室混合采光控制方法及装置，根据在预设时间段内采集的光照强度与预设的光照阈值进行比较判断，进而对室内的灯具或者百叶窗的开启角度进行控制，实现百叶窗控制设备与室内灯光调控设备的联动控制，实现以自然采光为主、人工照明为辅的智能混合采光，保证室内办公区域的光照强度在一定范围内，从而实现满足室内照明舒适性要求且降低人工照明能耗的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例1提供的一种办公室混合采光控制方法的流程示意图；
图2为为本发明实施例1提供的一种办公室混合采光控制方法的百叶窗开启角度情况示意图；
图3为本发明实施例1提供的一种办公室混合采光控制方法的实际应用场景流程示意图；
表1为自然采光偏差模糊集合；
表2为自然采光偏差变化率模糊集；
表3百叶窗开启角度控制变化率模糊集；
表4为控制规则表。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1为本发明实施例1提供的一种办公室混合采光控制方法的流程示意图，包括步骤：
完全开启百叶窗帘；
相隔预设第一时间段采集室内的光照强度，并计算在第二时间段内的光照强度的平均值；其中，所述第一时间段小于第二时间段；
将所述光照强度的平均值与预设的光照阈值进行判断，若所述光照强度的平均值小于所述光照阈值，则百叶窗的角度不发生变化，并控制室内灯具开启。
自然采光不能满足室内照明需求。百叶窗帘角度不发生改变，采用人工照明辅助模式，室内灯具开启，对室内采光进行补光。对灯具亮度进行调节；灯具亮度调节采用常规pid控制，灯具亮度调节直到室内光照度在光照阈值为止。
自然采光可以满足室内照明需求，不需要采用人工照明辅助。为了避免光照过强导致眩光，需要对百叶开启角度进行控制，减少进光量。
在本发明实施例中，控制室内灯具关闭，采用模糊控制算法对所述百叶窗的角度进行控制。
百叶开启角度调节采用模糊控制法，模糊控制调整百叶开启角度的设置过程如下：
(1)输入、输出变量确定
自然采光偏差e(t 1)
自然采光偏差函数e(t 1)为：
e(t 1)＝i(t 1)-iset
式中，i(t 1)为t 1时刻采集到的室内平均光照强度；iset为室内照度控制目标，本发明设定为400lx。
光照强度偏差变化率
光照强度偏差变化率
式中，δt为t 1时刻与t时刻之间的时间间隔。为防止间隔过小导致百叶频繁调整，此处设为10min。
百叶开启角度变化率，参见图2为本发明实施例1提供的一种办公室混合采光控制方法的百叶窗开启角度情况示意图，小角度遮挡为百叶处于关闭状态，自然采光量近乎为0；无遮挡为百叶完全开启状态，自然采光量最大；其他情况自然采光量处于小角度遮挡和无遮之间。在δt时间间隔内，百叶开启角度的变化情况即为百叶开启角度变化率
(2)变量模糊化
自然采光偏差模糊集
一般的，照度在-50到 50lx之间变化时对人对室内照度变化的感受并不明显，故属于变化负小、正小。为简化模糊集合，将照度变化为零时归入正小变化。变化达到200以上时大部分人都认为影响是明显的，变化属于负大、正大。其他属于中等变化范畴。故自然采光偏差模糊集合如表1所示：
表1
自然采光偏差变化率模糊集
根据经验，可按照下表2建立自然采光偏差变化率模糊集：
表2
百叶窗开启角度变化率
百叶窗开启角度控制变化率模糊集如下表3所示：
表3
(3)模糊规则控制表
百叶开启角度变化率
针对百叶开启角度变化率制订模糊控制规则可将该关系表示为如下形式:
ife(t 1)＝xiand
该规则可以写成如下表4的控制规则表形式：
表4
需要注意的是，以上各变量的模糊集以及百叶开启角度变化率模糊控制规则表均为举例。在模糊集及模糊规则表制定时，需根据实际情况利用经验分析或仿真结果对模糊集及模糊规则表中的参数设定进行进一步调整。
根据采光控制模式选取情况及对应模式下的设备(灯具或百叶)设定情况，输出控制信号。
在下一时刻，重复上述步骤，继续进行采光控制。
参见图3为本发明实施例1提供的一种办公室混合采光控制方法的实际应用场景流程示意图。
步骤1初始化设定
假设在第t时刻，采光控制系统开始工作，百叶窗帘处于完全开启状态并保持至t 1t时刻，并在t 1时刻进行采光设备(百叶、灯具)控制。在t和t 1时刻，对室内光照强度进行采集。样本采集时间为一分钟，然后取一分钟内的平均值。假设在t和t 1时刻采集到的室内平均光照强度分别为i(t)和i(t 1)。
步骤2采光控制模式选取
(1)i(t 1)＜400lx
自然采光不能满足室内照明需求。百叶窗帘角度不发生改变，采用人工照明辅助模式，室内灯具开启，对室内采光进行补光。
(2)i(t 1)≥400lx
自然采光可以满足室内照明需求，不需要采用人工照明辅助。为了避免光照过强导致眩光，需要对百叶开启角度进行控制，减少进光量。
步骤3采光控制
(1)辅助照明补光模式
百叶窗帘角度不发生改变，对灯具亮度进行调节。灯具亮度调节采用常规pid控制，灯具亮度调节直到室内光照度在400lx为止。
(2)自然采光模式
灯具全部关闭，对百叶开启角度进行调节。
步骤4.控制信号输出
根据采光控制模式选取情况及对应模式下的设备(灯具或百叶)设定情况，输出控制信号。
在下一时刻，重复步骤2-4，继续进行采光控制。
根据本发明实施例的第二方面提供一种办公室混合采光控制装置，包括用于对所述百叶窗进行控制的控制模块；
用于在相隔预设第一时间段采集室内的光照强度，并计算在第二时间段内的光照强度的平均值的计算模块；
用于将所述光照强度的平均值与预设的光照阈值进行判断，若所述光照强度的平均值小于所述光照阈值，则百叶窗的角度不发生变化，并控制室内灯具开启的判断模块。
进一步地，所述判断模块还包括减少采光量模块，用于判断出所述光照强度的平均值大于或等于所述光照阈值，则减少室内的采光量。
进一步地，还包括pid控制模块，用于采用常规pid控制灯具亮度，直到室内光照度在光照阈值为止。
进一步地，减少采光量模块包括模糊算法控制模块，用于采用模糊控制算法对所述百叶窗的角度进行控制。
进一步地，所述百叶窗的角度控制包括无遮挡角度、30度遮挡角度、60度遮挡角度和85度遮挡角度。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例提供的一种办公室混合采光控制方法及装置，根据在预设时间段内采集的光照强度与预设的光照阈值进行比较判断，进而对室内的灯具或者百叶窗的开启角度进行控制，实现百叶窗控制设备与室内灯光调控设备的联动控制，实现以自然采光为主、人工照明为辅的智能混合采光，保证室内办公区域的光照强度在一定范围内，从而实现满足室内照明舒适性要求且降低人工照明能耗的目的。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
1.一种办公室混合采光控制方法，其特征在于，包括步骤：
完全开启百叶窗帘；
相隔预设第一时间段采集室内的光照强度，并计算在第二时间段内的光照强度的平均值；其中，所述第一时间段小于第二时间段；
将所述光照强度的平均值与预设的光照阈值进行判断，若所述光照强度的平均值小于所述光照阈值，则百叶窗的角度不发生变化，并控制室内灯具开启。
2.根据权利要求1所述的办公室混合采光控制方法，其特征在于，若所述光照强度的平均值大于或等于所述光照阈值，则减少室内的采光量。
3.根据权利要求1所述的办公室混合采光控制方法，其特征在于，还包括对灯具亮度进行调节；灯具亮度调节采用常规pid控制，灯具亮度调节直到室内光照度在光照阈值为止。
4.根据权利要求2所述的办公室混合采光控制方法，其特征在于，所述减少室内的采光量包括：控制室内灯具关闭，采用模糊控制算法对所述百叶窗的角度进行控制。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述百叶窗的角度控制包括无遮挡角度、30度遮挡角度、60度遮挡角度和85度遮挡角度。
6.一种办公室混合采光控制装置，其特征在于，包括用于对百叶窗进行控制的控制模块；
用于在相隔预设第一时间段采集室内的光照强度，并计算在第二时间段内的光照强度的平均值的计算模块；
用于将所述光照强度的平均值与预设的光照阈值进行判断，若所述光照强度的平均值小于所述光照阈值，则百叶窗的角度不发生变化，并控制室内灯具开启的判断模块。
7.根据权利要求6所述的办公室混合采光控制装置，其特征在于，所述判断模块还包括减少采光量模块，用于判断出所述光照强度的平均值大于或等于所述光照阈值，则减少室内的采光量。
8.根据权利要求6所述的办公室混合采光控制装置，其特征在于，还包括pid控制模块，用于采用常规pid控制灯具亮度，直到室内光照度在光照阈值为止。
9.根据权利要求7所述的办公室混合采光控制装置，其特征在于，减少采光量模块包括模糊算法控制模块，用于采用模糊控制算法对所述百叶窗的角度进行控制。
10.根据权利要求7所述的办公室混合采光控制装置，其特征在于，所述百叶窗的角度控制包括无遮挡角度、30度遮挡角度、60度遮挡角度和85度遮挡角度。
技术总结