CN106804084A - 一种室内灯光控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及室内灯光控制方法及系统，该方法包括：S1、实时测量室内各墙体表面位置的照度L_i，i为所测量的墙体的数量，且i大于等于1；S2、根据所测量的各墙体的表面材质计算相对应的墙体表面的光线反射率β_i，同时计算所测量的各墙体的面积权重W_i；S3、根据所获得的各墙体表面位置的照度L_i、光线反射率β_i以及面积权重W_i，计算室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk；S4、将计算获得的室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk与设定值L_design比较，并根据比较结果对室内灯光进行调节控制。本发明简便的实现了测算写字楼办公室内的等效照度变量值，根据室内外光照强度实时自动调控室内的灯光照度，既保证了室内光照舒适性又实现了照明节能，用户体验较好。

Description

一种室内灯光控制方法及系统

技术领域

本发明涉及办公建筑写字楼内灯光照明的技术领域，更具体地说，涉及一种室内灯光控制方法及系统。

背景技术

室内照明是室内设计的重要组成部分。在人们的生活中光不仅仅是室内照明的条件，而且是表达空间形态、营造环境气氛的基本元素。因此，灯光照明不仅仅是延续自然光，而是在建筑装饰中充分利用明与暗的搭配，光与影的组合创造一种舒适、优美的光照环境。所以人们对室内装修的灯饰选择越来越重视。所谓室内照明设计，是相对室内环境自然采光而言的。它是依据不同建筑室内空间环境中所需归度，正确选用照明方式与灯具类型来为人们提供良好的光照条件，以使人们在建筑室内空间环境中能够获得最佳的视觉效果，同时还能够获得某种气氛和意境，增强其建筑室内空间表现效果及审美感受的一种设计处理手法。室内照明的功能性主要是指在不同类型的建筑中的使用功能不一样，它需要按使用者在生理上的需要，来选择不同的灯具和照度。如我们在看书和休息时的照度是不一样的。这在国内至国际上有根据视觉健康而推荐各应用场所和活动形式的照度标准，有各工作场合的亮度分布值，有各类眩光评价等级，有频闪影响的研究数据等等，供我们查寻。而我们有的设计师在进行照明设计时，单纯地追求艺术性，而往往忽略了人们生理上的需要。传统的开关或分段式的调光控制，仅能实现简单的需求，并不能很好的实现室内的光线照明舒适性和节能需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种室内灯光控制方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种室内灯光控制方法，该方法包括：

S1、实时测量室内各墙体表面位置的照度L_i，i为所测量的墙体的数量，且i大于等于1；

S2、根据所测量的各墙体的表面材质计算相对应的墙体表面的光线反射率β_i，同时计算所测量的各墙体的面积权重W_i；

S3、根据所获得的所述各墙体表面位置的照度L_i、所述光线反射率β_i以及所述面积权重W_i，计算室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk；

S4、将计算获得的所述室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk与所述室内灯光设定值L_design比较，并根据比较结果对室内灯光进行调节控制。

在本发明所述的室内灯光控制方法中，优选地，在所述步骤S1中包括：

通过设置在所述室内各墙体的预设高度的照度传感器实时测量室内各墙体表面位置的照度L_i，并按预设时间间隔T将所测量的室内各墙体表面位置的照度L_i的数据上传给主控制器。

在本发明所述的室内灯光控制方法中，优选地，所述预设高度为1.5米；所述预设时间间隔T为1～2min。

在本发明所述的室内灯光控制方法中，优选地，在所述步骤S1中，实时测量室内4面墙体表面位置的照度L₁、L₂、L₃及L₄。

在本发明所述的室内灯光控制方法中，优选地，所述步骤S2包括：

根据所测量的4面墙体的表面材质及所测量的4面墙体表面的光线吸收率α₁、α₂、α₃、α₄，计算对应的墙体表面的光线反射率β₁、β₂、β₃及β₄。

在本发明所述的室内灯光控制方法中，优选地，所述墙体表面的光线反射率β_i通过以下式子计算获得：

β_i＝(1-α_i),i＝1,2,3,4。

在本发明所述的室内灯光控制方法中，优选地，所述步骤S2还包括：

测算所述4面墙体的面积A₁、A₂、A₃及A₄，计算对应的4面墙体的面积权重W₁、W₂、W₃及W₄。

在本发明所述的室内灯光控制方法中，优选地，所述墙体的面积权重W_i根据以下式子计算获得：

在本发明所述的室内灯光控制方法中，优选地，所述室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk根据以下式子计算获得：

本发明还提供一种室内灯光控制系统，包括：

采集单元，用于实时测量室内各墙体表面位置的照度L_i，i为所测量的墙体的数量，且i大于等于1；

第一计算单元，用于根据所测量的各墙体的表面材质计算相对应的墙体表面的光线反射率β_i，同时计算所测量的各墙体的面积权重W_i；

第二计算单元，用于根据所获得的所述各墙体表面位置的照度L_i、所述光线反射率β_i以及所述面积权重W_i，计算室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk；

控制单元，用于将计算获得的所述室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk与所述室内灯光设定值L_design比较，并根据比较结果对室内灯光进行调节控制。

实施本发明的室内灯光控制方法，具有以下有益效果：本发明的室内灯光控制方法包括：S1、实时测量室内各墙体表面位置的照度L_i，i为所测量的墙体的数量，且i大于等于1；S2、根据所测量的各墙体的表面材质计算相对应的墙体表面的光线反射率β_i，同时计算所测量的各墙体的面积权重W_i；S3、根据所获得的各墙体表面位置的照度L_i、光线反射率β_i以及面积权重W_i，计算室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk；S4、将计算获得的室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk与设定值L_design比较，并根据比较结果对室内灯光进行调节控制。本发明简便的实现了测算写字楼办公室内的等效照度变量值，根据室内外光照强度实时自动调控室内的灯光照度，既保证了室内光照舒适性又实现了照明节能，用户体验较好。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明室内灯光控制方法的流程示意图；

图2是本发明室内灯光控制系统功能框图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明的室内灯光控制方法包括以下步骤：

S1、实时测量室内各墙体表面位置的照度L_i，i为所测量的墙体的数量，且i大于等于1。

在步骤S1中，通过设置在室内各墙体的预设高度处的照度传感器实时测量室内各墙体表面位置的照度L_i，并按预设时间间隔T将所测量的室内各墙体表面位置的照度L_i的数据上传给主控制器。在本实施例中，设置在室内各墙体表面位置的照度传感器可为多个，为了节约能源及减少功耗、成本，设置在室内各墙体的照度传感器优选为一个。进一步地，由于在建筑设计中，当室内装修后，根据其墙体的净高度及在室内工作的人员坐着办公时看资料的桌面高度约为0.7-0.9米，因此，为了使照度传感器可以更好、更全面地测量室内的照度，在本实施例中，照度传感器优选设置在各墙体墙高1.5米处，即预设高度优选为1.5米。且照度传感器一直处于工作状态，各墙体的照度传感器实时监测室内各墙体的照度并采集相应的照度数据L_i，并按照预设的时间间隔T将所采集的各墙体表面位置的照度L_i的数据上传给主控制器。预设时间间隔T优选为1～2min。

进一步地，根据现有的建筑设计，通常室内有4面墙。为了测量更加精确，本实施例中，优选测量室内4面墙体表面位置的照度L₁、L₂、L₃及L₄。

S2、根据所测量的各墙体的表面材质计算相对应的墙体表面的光线反射率β_i，同时计算所测量的各墙体的面积权重W_i。

具体地，步骤S2包括：根据所测量的4面墙体的表面材质及所测量的4面墙体表面的光线吸收率α₁、α₂、α₃、α₄，计算对应的墙体表面的光线反射率β₁、β₂、β₃及β₄。优选地，在本实施例中，4面墙体表面的光线吸收率α₁、α₂、α₃、α₄可直接根据所选用的墙体的表面材质通过查表得到相对应的光线吸收率α₁、α₂、α₃、α₄。优选地，对应的墙体表面的光线反射率β₁、β₂、β₃及β₄根据式子β_i＝(1-α_i),i＝1,2,3,4计算得到。即β₁＝1-α₁；β₂＝1-α₂；β₃＝1-α₃；β₄＝1-α₄。

进一步地，在步骤S2中，计算各墙体的面积权重W_i前需先测算出每一墙体的面积。如对于4面墙体的室内，各面墙体分别为A₁、A₂、A₃及A₄，根据4面墙体各自的长和宽、分别算出对应的面积A₁、A₂、A₃及A₄，当获得4面墙体对应的面积A₁、A₂、A₃及A₄后，再计算各自对应的4面墙体的面积权重W₁、W₂、W₃及W₄。具体地，W₁、W₂、W₃及W₄可根据以下式子计算获得：

例如，对于W₁，W₁＝A₁/(A₁+A₂+A₃+A₄)；W₂＝A₂/(A₁+A₂+A₃+A₄)；W₃＝A₃/(A₁+A₂+A₃+A₄)；W₄＝A₄/(A₁+A₂+A₃+A₄)。

S3、根据所获得的所述各墙体表面位置的照度L_i、所述光线反射率βi以及所述面积权重W_i，计算室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk。

具体地，在获得各墙体表面位置的照度L_i、光线反射率β_i以及面积权重W_i后，即可计算出室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk。在本实施例室内灯光在桌面办公位置的等效照度值相当于工作台面的现场实时等效照度，其可根据以下式子计算获得：

例如，在本实施例中，所需测试的墙体共有4面，则对应的墙体表面位置照度L_i、光线反射率β_i以及面积权重W_i分别为L₁、L₂、L₃、L₄，β₁、β₂、β₃、β₄，W₁、W₂、W₃、W₄，则室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk为：

L_desk＝(W₁L₁β₁+W₂L₂β₂+W₃L₃β₃+W₄L₄β₄)/4。

S4、将计算获得的所述室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk与室内灯光设定值L_design比较，并根据比较结果对室内灯光进行调节控制。

优选地，在本实施例，将计算获得的室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk与设定值L_design比较后，根据比较结果对室内灯光进行调节控制具体可根据以下公式进行调节控制：

其中，Dimmer表示调光器的调光模式；Auto+表示将调光器调亮；Auto-表示将调光器调暗。

在本实施例中，室内灯光在桌面办公位置的等效照度的设定值L_design通常为照明建筑设计规范的规定值，如我国照明建筑设计规范的规定值为300lx，则室内灯光在桌面办公位置的等效照度的设定值L_design为300lx。进一步地，当根据计算所获得的室内实时的等效照度值L_desk<L_design时，将调光器调亮，通常根据现有的使用经验亮度的调节范围20～30lx，即在设定值300lx的基础上增加20～30lx，以增强室内的光线。当根据计算所获得的室内灯光在桌面办公位置的实时的等效照度值L_desk≥L_design时，将调光器调暗，通常根据现有的使用经验亮度的调节范围20～30lx，即在设定值300lx的基础上降低20～30lx，以减弱室内的光线，进而使室内的光线不至于过强而影响用户的感受，如光线过强会使用户的眼睛容易产生疲劳等。

可以理解地，在本实施例中，上述步骤S1至步骤S4是一个重复执行的过程，即每隔1～2min照度传感器便将当前所采集的各墙体表面位置的照度数据上传给主控制器，主控制器便开始执行步骤S2至步骤S4，以实现对室内的灯光照度的实时调控，保证室内光照的舒适性，同时还可实现照明节能。

本发明的室内灯光控制方法适用于办公建筑及写字楼的室内照明系统动态调光，传统的开关或分段式调光控制实现简单的需求，并不能很好的实现室内的光线照明舒适性和节能需求，相较于传统的调光控制，本发明只需在室内4面墙体上布置简易式的照度传感器(通常一面墙设置一个照度传感器即可)，通过照度传感器对各位置的照度进行监测，并上传到主控制器，由主控制器即可快速完成相应的计算及数据处理，进而获得室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk并与设定值L_design进行比较，根据比较结果对室内灯光进行调节控制。例如，本发明的主控制器可选用微型的控制器MCU，将其设置在灯光控制器中即可实现上述内容。该方法简便快速的实现了测算写字楼办公室内的等效照度变量值，并根据室内光照强度实时自动调节控制室内的灯光照度，既保证了室内光舒适性，又实现了照明节能，用户体验良好。

如图2所示，本发明还提供了一种室内灯光控制系统，包括：

采集单元10，用于实时测量室内各墙体表面位置的照度L_i，i为所测量的墙体的数量，且i大于等于1。

在采集单元10中，采集单元10包括多个设置在室内各墙体的照度传感器。通过设置在室内各墙体的预设高度处的照度传感器实时测量室内各墙体表面位置的照度L_i，并按预设时间间隔T将所测量的室内各墙体表面位置的照度L_i的数据上传给主控制器。在本实施例中，为了节约能源及减少功耗、成本，设置在室内各墙体的照度传感器优选为一个。进一步地，由于在建筑设计中，当室内装修后，根据其墙体的净高度及在室内工作的人员坐着办公时看资料的桌面高度约为0.7-0.9米，因此，为了使照度传感器可以更好、更全面地测量室内的照度，在本实施例中，照度传感器优选设置在各墙体墙高1.5米处，即预设高度优选为1.5米。且照度传感器一直处于工作状态，各墙体表面位置的照度传感器实时监测室内各墙体表面位置的照度并采集相应的照度数据L_i，并按照预设的时间间隔T将所采集的各墙体表面位置的照度Li的数据上传给主控制器。预设时间间隔T优选为1～2min。

进一步地，根据现有的建筑设计，通常室内有4面墙。为了测量更加精确，本实施例中，优选测量室内4面墙体表面位置的照度L₁、L₂、L₃及L₄。

第一计算单元20，用于根据所测量的各墙体的表面材质计算相对应的墙体表面的光线反射率β_i，同时计算所测量的各墙体的面积权重W_i。

具体地，第一计算单元20需进行以下计算：

根据所测量的4面墙体的表面材质及所测量的4面墙体表面的光线吸收率α₁、α₂、α₃、α₄，计算对应的墙体表面的光线反射率β₁、β₂、β₃及β₄。优选地，在本实施例中，4面墙体表面的光线吸收率α₁、α₂、α₃、α₄可直接根据所选用的墙体的表面材质通过查表得到相对应的光线吸收率α₁、α₂、α₃、α₄。优选地，对应的墙体表面的光线反射率β₁、β₂、β₃及β₄根据式子β_i＝(1-α_i),i＝1,2,3,4计算得到。即β₁＝1-α₁；β₂＝1-α₂；β₃＝1-α₃；β₄＝1-α₄。

进一步地，计算各墙体的面积权重Wi前需选测算出每一墙体的面积。如对于4面墙体的室内，各面墙体分别为A₁、A₂、A₃及A₄，根据4面墙体各自的长宽、分别算出对应的面积A₁、A₂、A₃及A₄，当获得4面墙体对应的面积A₁、A₂、A₃及A₄后，再计算各自对应的4面墙体的面积权重W₁、W₂、W₃及W₄。具体地，W₁、W₂、W₃及W₄可根据以下式子计算获得：

例如，对于W₁，W₁＝A₁/(A₁+A₂+A₃+A₄)；W₂＝A₂/(A₁+A₂+A₃+A₄)；W₃＝A₃/(A₁+A₂+A₃+A₄)；W₄＝A₄/(A₁+A₂+A₃+A₄)。

第二计算单元30，用于根据所获得的所述各墙体表面位置的照度L_i、所述光线反射率β_i以及所述面积权重W_i，计算室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk。

具体地，在获得各墙体表面位置的照度L_i、光线反射率β_i以及面积权重W_i后，即可计算出室内灯光等效照度值L_desk。在本实施例室内灯光等效照度值相当于工作台面的现场实时等效照度，其可根据以下式子计算获得：

例如，在本实施例中，所需测试的墙体共有4面，则对应的墙体表面位置的照度L_i、光线反射率β_i以及面积权重W_i分别为L₁、L₂、L₃、L₄，β₁、β₂、β₃、β₄，W₁、W₂、W₃、W₄，则室内灯光等效照度值L_desk为：

L_desk＝(W₁L₁β₁+W₂L₂β₂+W₃L₃β₃+W₄L₄β₄)/4。

控制单元40，用于将计算获得的所述室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk与室内灯光设定值L_design比较，并根据比较结果对室内灯光进行调节控制。

优选地，在本实施例，将计算获得的室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk与设定值L_design比较后，根据比较结果对室内灯光进行调节控制具体可根据以下公式进行调节控制：

其中，Dimmer表示调光器的调光模式；Auto+表示将调光器调亮；Auto-表示将调光器调暗。

在本实施例中，室内灯光在桌面办公位置的等效照度的设定值L_design通常为照明建筑设计规范的规定值，如我国照明建筑设计规范的规定值为300lx，则室内灯光在桌面办公位置的等效照度的设定值L_design为300lx。进一步地，当根据计算所获得的室内实时的等效照度值L_desk<L_design时，将调光器调亮，通常根据现有的使用经验亮度的调节范围20～30lx，即在设定值300lx的基础上增加20～30lx，以增强室内的光线。当根据计算所获得的室内实时的等效照度值L_desk≥L_design时，将调光器调暗，通常根据现有的使用经验亮度的调节范围20～30lx，即在设定值300lx的基础上降低20～30lx，以减弱室内的光线，进而使室内的光线不至于过强而影响用户的感受，如光线过强会使用户的眼睛容易产生疲劳等。

可以理解地，在本实施例中，上述采集单元10、第一计算单元20、第二计算逆时针30以及控制单元一直处于运行的工作状态，即不断地进行数据采集、计算及根据计算结果进行调节控制。例如，每隔1～2min照度传感器便将当前所采集的各墙体的照度数据上传给第一计算单元20，第一计算单元20、第二计算单元30，便开始计算，并将相应的计算结果传输给控制单元40，控制单元40根据所获得的计算结果与设定值进行比较，进而根据比较结果输出相应的控制信号至灯光调光器，由灯光调光器对室内灯光进行调节，以实现对室内的灯光照度的实时调控，保证室内光照的舒适性，同时还可实现照明节能。

可以理解地，本发明的室内灯光控制依法可通过该室内灯光控制系统实现。

综上，在本发明的室内灯光控制系统中，第一计算单元20、第二计算单元30以及控制单元40可集成在微型控制器MCU中，且微型控制器MCU可设置在灯光控制器内。换句话说，通过设置在灯光控制器中的微型控制器MCU即可快速实现对上述室内各位置照度的计算和处理并输出相应的控制信号至至灯光调光器，由灯光调光器对室内灯光进行调节，进而达到实时自动调控室内灯光照度的目的，在保证了室内光照舒适性的同时实现了照明节能，大大提升了用户的使用体验。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种室内灯光控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、实时测量室内各墙体表面位置的照度L_i，i为所测量的墙体的数量，且i大于等于1；

S2、根据所测量的各墙体的表面材质计算相对应的墙体表面的光线反射率β_i，同时计算所测量的各墙体的面积权重W_i；

S3、根据所获得的所述各墙体表面位置的照度L_i、所述光线反射率β_i以及所述面积权重W_i，计算室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk；

S4、将计算获得的所述室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk与所述室内灯光设定值L_design比较，并根据比较结果对室内灯光进行调节控制。

2.根据权利要求1所述的室内灯光控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中包括：

通过设置在所述室内各墙体的预设高度的照度传感器实时测量室内各墙体表面位置的照度L_i，并按预设时间间隔T将所测量的室内各墙体表面位置的照度L_i的数据上传给主控制器。

3.根据权利要求2所述的室内灯光控制方法，其特征在于，所述预设高度为1.5米；所述预设时间间隔T为1～2min。

4.根据权利要求1所述的室内灯光控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，实时测量室内4面墙体表面位置的照度L₁、L₂、L₃及L₄。

5.根据权利要求4所述的室内灯光控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

根据所测量的4面墙体的表面材质及所测量的4面墙体表面的光线吸收率α₁、α₂、α₃、α₄，计算对应的墙体表面的光线反射率β₁、β₂、β₃及β₄。

6.根据权利要求5所述的室内灯光控制方法，其特征在于，所述墙体表面的光线反射率β_i通过以下式子计算获得：

β_i＝(1-α_i),i＝1,2,3,4。

7.根据权利要求4所述的室内灯光控制方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

测算所述4面墙体的面积A₁、A₂、A₃及A₄，计算对应的4面墙体的面积权重W₁、W₂、W₃及W₄。

8.根据权利要求7所述的室内灯光控制方法，其特征在于，所述墙体的面积权重W_i根据以下式子计算获得：

$w_i=\frac{A_i}{\underset{i=4}{\overset{4}{\&Sigma;}}{A}_i},i=1,2,3,4.$

9.根据权利要求8所述的室内灯光控制方法，其特征在于，所述室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk根据以下式子计算获得：

$L_{desk}=\frac{\underset{i=1}{\overset{4}{\&Sigma;}}{w}_i{L}_i{\mathrm{\&beta;}}_i}{4},i=1,2,3,4.$

10.一种室内灯光控制系统，其特征在于，包括：

采集单元，用于实时测量室内各墙体表面位置的照度L_i，i为所测量的墙体的数量，且i大于等于1；

第一计算单元，用于根据所测量的各墙体的表面材质计算相对应的墙体表面的光线反射率β_i，同时计算所测量的各墙体的面积权重W_i；

第二计算单元，用于根据所获得的所述各墙体表面位置的照度L_i、所述光线反射率β_i以及所述面积权重W_i，计算室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk；

控制单元，用于将计算获得的所述室内灯光在桌面办公位置的等效照度值L_desk与所述室内灯光设定值L_design比较，并根据比较结果对室内灯光进行调节控制。