CN108663941B - 智能节能控制系统 - Google Patents

Abstract

一种智能节能控制系统，包括环境感测模块、控制主机与室内装置，环境感测模块包括太阳位置传感器、光照度传感器、漫射光传感器与传输模块；控制主机包括接收模块、太阳轨迹追踪模块及室内控制模块；藉此，太阳位置传感器、光照度传感器、漫射光传感器分别产生太阳照射时的日照位置参数、光照度参数与漫射光参数，由传输模块传送到接收模块，并由太阳轨迹追踪模块接收产生日照整合数据，则室内控制模块依据日照整合数据与室内环境数据产生控制讯号，令室内控制装置依据控制讯号产生对应动作，以实时依据太阳照射的状态控制室内装置产生对应动作，如窗帘开关、照度调整及室内空调等，自动调整室内环境的状态，具有环保、节能、减碳的目的。

Description

智能节能控制系统

技术领域

本发明是关于一种智能节能控制系统，特别是指一种整合太阳轨迹、日照位置、光照度、漫射光等日照整合数据，并依据日照整合数据与室内环境状态，控制室内装置进行对应的节能动作的日照智能节能控制系统。

背景技术

室内环境控制，是近几年来相当热门的一个技术与市场发展，随着环保与节能的意识高涨，许多透过感测室内、室外环境变化来控制室内电器产品的技术已渐渐增多。

如中国台湾新型专利公告号第M517249号“日照调整窗帘开闭系统”，包括一窗帘、一日照强度侦测单元、一微电脑单元及一窗帘自动启闭单元。该日照强度侦测单元用以侦测日照强度大小，并将该日照强度大小转换成数字数据；该微电脑单元与该日照强度侦测单元电性连接，用以依该数字数据计算该窗帘的开闭大小数据；该窗帘自动启闭单元与该微电脑单元电性连接，并与该窗帘机械连接，用以依该开闭大小数据自动调整开闭该窗帘。因此，组成一可有效依日照强度大小自动调整窗帘开闭程度的日照调整窗帘开闭系统。

如中国台湾发明专利公告号第I453379号“照度感测系统、方法及其计算机程序产品”，其揭露一种照度感测系统、方法及其计算机程序产品。该系统包括配置于第一位置的第一照度感测单元，用以感测该第一位置的光线照度而产生第一光照度值；配置于一第二位置的第二照度感测单元，具有一位移单元，并用以感测该第二位置的光线照度而产生一第二光照度值；以及，电性连接该第一照度感测单元、该位移单元与该第二照度感测单元的计算单元，取得该第一光照度值与该第二光照度值，并利用该第一光照度值取得一照度范围信息，以判定该第二光照度值是否符合该照度范围信息，并决定是否控制该位移单元进行位移。

以及，中国台湾新型专利公告号第M410939号“亮度感测讯号之无线传送装置”、中国台湾发明专利公告号第I524293号“环境控制方法及其系统”等常见技术，然而上述数篇专利虽然都有提到共通的技术，就是利用日照强度来控制室内的电器产品，但实际上的状况是，一天之中每一个时间点的太阳光对地球表面的照射角度并不相同，而且，随着季节气候的变化，在同一个地点、相同的时间点，不同季节的状态下，也会有多种不同的温度状况；例如：正午时分，日照对于建筑物的照射角度大多落在80-100度之间(相对于赤道南北纬度的地平线而言)，在夏季，则室内温度会增高许多，而在冬季，则室内温度仍是偏低，若在秋冬等季节，这一类的变化更为复杂，因此，若只单纯以日照的强度、室内外温度等参数，是无法针对多变的气候环境进行室内电器制的。

有鉴于常用技术还有上述缺点，发明人乃针对前述缺点研究改进之道，终于有本发明的产生。

发明内容

本发明主要目的在于，提供一种整合太阳轨迹、日照位置、光照度、漫射光等日照整合数据的智能节能控制系统。

本发明次要目的在于，提供一种依据日照整合数据进行节能动作的智能节能控制系统。

本发明再一目的在于，提供一种依据日照整合数据与室内环境状态进行节能动作的智能节能控制系统。

本发明又一目的在于，提供一种能够依据日照整合数据控制电动窗帘、室内照或空调的智能节能控制系统。

为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术方案是：一种智能节能控制系统，其包括：一环境感测模块、一与环境感测模块电性连接的控制主机，以及一与控制主机电性连接的室内控制装置；所述环境感测模块包括：一产生太阳照射时的一日照位置参数的太阳位置传感器，一产生太阳照射时的一光照度参数的光照度传感器，一产生太阳照射时的一漫射光参数的漫射光传感器，以及一分别与前述太阳位置传感器、前述光照度传感器与漫射光传感器电性连接的传输模块，该传输模块接收日照位置参数、光照度参数与漫射光参数对外传输。所述控制主机包括：一接收前述传输模块传输的日照位置参数、光照度参数与漫射光参数的接收模块；一与前述接收模块电性连接的太阳轨迹追踪模块，以接收日照位置参数、光照度参数与漫射光参数产生一日照整合数据；一与前述太阳轨迹追踪模块电性连接的室内控制模块，以取得一室内环境数据，并依据前述日照整合数据与室内环境数据产生一控制讯号；以及，所述室内控制装置接收控制讯号产生对应动作。藉此，当太阳位置传感器、光照度传感器、漫射光传感器分别产生太阳照射时的日照位置参数、光照度参数与漫射光参数，由传输模块传送到接收模块，并由太阳轨迹追踪模块接收产生日照整合数据，令前述室内控制模块依据日照整合数据与室内环境数据产生控制讯号，致使室内控制装置依据控制讯号产生对应动作，而达到实时依据太阳照射的状态控制室内装置产生对应的动作，如：窗帘开关、部分开关、灯光明灭或照度调整、室内空调与温室度调整等，自动调整室内环境的状态，而具有环保、节能、减碳的目的。

依上述结构，其中该传输模块与接收模块为有线传输或无线传输。

依上述结构，其中该控制主机进一步电性连机一室内监控模块，所述室内监控模块产生前述室内环境数据。

依上述结构，其中该室内监控模块产生的室内环境数据至少包括：室内温度、室内湿度与室内光照度。

依上述结构，其中该室内监控模块至少包括温度传感器、湿度传感器或光照度传感器。

依上述结构，其中该室内控制模块包含一窗帘控制模块，以及室内控制装置包含一电动窗帘，窗帘控制模块产生前述控制讯号，电动窗帘依据控制讯号进行窗帘开启、闭合、部份开启或部份闭合。

依上述结构，其中该室内控制模块包含一照明控制模块，以及室内控制装置包含一室内照明装置，照明控制模块产生前述控制讯号，室内照明装置依据控制讯号进行照明调节。

依上述结构，其中该室内控制装置为室内空调装置，其依据前述控制讯号进行温度或湿度的调节。

依上述结构，其中该控制主机进一步包括一数据库，数据库与室内控制模块电性连接，其储存前述日照整合数据与室内环境数据，以及储存室内控制装置依据控制讯号产生对应动作的纪录。

为使本发明的上述目的、功效及特征可获得更具体的了解，依各附图说明如下。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的方块图一。

图2是本发明较佳实施例的方块图二。

图3是本发明较佳实施例的方块图三。

符号说明：

环境感测模块.....1

太阳位置传感器...11 光照度传感器...12

漫射光传感器.....13 传输模块.......14

控制主机.........2

接收模块.........21 太阳轨迹追踪模块.22

室内控制模块.....23 窗帘控制模块...231

照明控制模块.....232 数据库.........24

室内控制装置.....3

电动窗帘.........31 室内照明装置...32

室内空调装置.....33

室内监控模块.....4。

具体实施方式

请参阅图1所示，可知本发明的智能节能控制系统主要包括一环境感测模块1、一控制主机2、一室内控制装置3与一室内监控模块4，其中：

所述环境感测模块1至少包括：

一太阳位置传感器11，产生太阳照射时的一日照位置参数；

一光照度传感器12，产生太阳照射时的一光照度参数；

一漫射光传感器13，产生太阳照射时的一漫射光参数；以及，

一传输模块14，分别与前述太阳位置传感器11、前述光照度传感器12与漫射光传感器13电性连接，其接收日照位置参数、光照度参数与漫射光参数对外传输，应注意的是，所述太阳位置传感器11、光照度传感器12、漫射光传感器13与传输模块14可以是各自独立，并能独立运作的传感器，则，可依据所需要的去求不同，各自设置在所需要的地方，如太阳位置传感器11设置在建筑物的顶部，光照度传感器12设在建筑物向阳面的壁面上，漫射光传感器13设置在建筑物接受日照角度较大的壁面，而能够针对太阳光照射时的不同状态，取得优化的感测数据；又，所述太阳位置传感器11、光照度传感器12、漫射光传感器13与传输模块14可以是各自以电子电路组件或集成电路等组合方式，设置在一电路板中，并整合成单一个体结构的环境感测模块1，例如：可以用金属、塑料等材质的壳体包覆前述电路板，且壳体可以包括有脚架等底座，令环境感测模块1可以快速设置在所需应用的场地。

所述环境感测模块1进一步可包括一个或一个以上的一大气环境传感器，其产生一环境感测参数，而用感测大气变化的状态，其依据大气环境的不同，可以取得如：风速、风向、环境温度、相对湿度、气压、雨量、太阳辐射等环境变化的参数，应注意的是，大气环境传感器依据上述不同的环境参数，可以是风速器、风向器、温度计、湿度计、气压计、雨量计、辐射传感器等，而且，环境感测模块1可依所需感测的环境参数，选择对应功能的大气环境传感器。

所述控制主机2至少包括：

一接收模块21，为接收前述传输模块14传输的日照位置参数、光照度参数与漫射光参数，而接收模块21与传输模块14之间为有线传输或无线传输，有线传输是指传输模块14与接收模块21之间透过实体线路连接，可以是双绞线、同轴电缆、以太网络、光纤等等，或着是USB、IEE1394等，则传输模块14与接收模块21依据上述不同的有线传输型态，可以包含对应的有线传输连接器；无线传输是指传输模块14与接收模块21之间透过WiFi、WiMAX、ZigBee、2G、3G、4G、Blue Tooth等无线传输通讯协议，则传输模块14与接收模块21依据上述不同的无线传输型态，可以包含对应的天线、通讯控制IC等。

一太阳轨迹追踪模块22，与前述接收模块21电性连接，其接收日照位置参数、光照度参数与漫射光参数产生一日照整合数据；由于太阳会随着时间季节不同，在天空的位置也会随着改变，而为了取得建筑物与太阳相对应的关系，必须计算太阳轨迹的变化，透过计算太阳轨迹的变化，取得太阳的光照环境，如照射角度，对建筑物的影响，而令后续对室内的各种电器产品进控制时，能够有优化的设计。

太阳路径公式：日赤纬(Declinatiom，δ)，指的是地球中心与太阳联机，与赤道面的夹角，一年之中，此一角度每天都不同，以1月1日为第一天则第N天的日赤纬表示为：

太阳路径公式：时角(Hour angle，ω)，是观察者所在的子午线(meridian)与太阳直射子午线的夹角，当时角为0度时，指得是太阳在当地天空最高的位置，此时太阳时间为正午12：00，但当地时间并不一定是正午12：00，其表示公式为：

L_std：标准时区得经度，L_loc：当地时区的经度；

T_std：标准时区的时间，T_loc：当地时区的时间，T_sol：太阳时间。

太阳时间的正午与地区时间正午，两者之间的时差(Equation of time)Et为：

E_t＝9.87*sin(2*B_r)-7.53cos(B_r)-1.5sin(B_r)

其中：

太阳天顶角(Zenith angle of Sun)、太阳高度角(Atitude angle of Sun)与太阳方位角(Azimuth angle of Sun)，太阳高度角是太阳与地球中心联机与地平面之间的夹角，太阳天顶角是太阳高度角的余角，而太阳方位角是以正北为0做基准，地平线顺时量度的角度，其表示是如下：

cosθ_s＝cosλcosδcosω+sinλsinδ

需要注意的是，这里是说明太阳轨迹追踪模块22在取得前述日照整合数据时，会进行得运算公式，然取得有关太阳轨迹的计算方法繁多，且并非本案技术特征，在此不再详述有关太阳轨迹的计算方式。

一室内控制模块23，与前述太阳轨迹追踪模块22电性连接，其取得一室内环境数据，并依据前述日照整合数据与室内环境数据产生一控制讯号。

一数据库24，与室内控制模块23电性连接，其储存前述日照整合数据与室内环境数据。

所述室内控制装置3与前述控制主机2的室内控制模块23电性连接，其接收控制讯号产生对应动作，同时，前述数据库24储存室内控制装置3依据控制讯号产生对应动作的纪录。

所述室内监控模块4与控制主机电性连接，其产生前述室内环境数据，所述室内环境数据至少包括：室内温度、室内湿度与室内光照度，应注意的是，所述室内监控模块4，至少包括温度、湿度、光照度的感测功能，而集成电路的整合技术，本发明的室内监控模块4可以将温度、湿度、光照度等感测组件、运算电路等整合为单一个电路板；或者，为了实施上的便利，可以将其区分为温度传感器、湿度传感器、光照度传感器，而分别设置在所需要装设的地点。

藉此，不论在一天中的任何时段，前述太阳轨迹追踪模块22产生日照整合数据，前述室内监控模块4产生室内环境数据，室内控制模块23依据日照整合数据与室内环境数据产生控制讯号，而室内控制模块23能够根据当下太阳的轨迹、照射角度、室内光照度、漫射光强度、室内温度、湿度等，产生最适合目前室内环境的控制讯号，让室内控制装置3产生最适当的运作，如控制窗帘开启或闭合到最适当的状态，并配合照明灯具开启的数量与照明的强度，让室内的亮度可以在最低灯具得开启下，达到适合人体活动的亮度，以及，如控制冷气、除湿机、电暖器等装置运转的状态，藉由本发明的智能节能控制系统，让室内的温度、湿度、光线、日照能够随时控制在最适合人体活动的状态，而可避免多余灯光、空调等设备的电力消耗，达到环保、节能、减碳的目的。

进一步说明的是，前述室内控制模块23除了能够依据日照整合数据与室内环境数据产生控制讯号之外，室内控制模块23还进一步接收大气环境传感器产生的环境参数，则结合环境参数、日照整合数据与室内环境数据后产生控制讯号，能够提升室内控制装置3产生更精确的动作，令本发明智能节能控制系统进一步提升控制的精确度，以及产生更适合人类活动的室内环境，以及更能够强化环保、节能、减碳的目的。

应再说明的是，环境感测模块1感测建筑物所在位置的天候状况，如天候出现剧烈且快速变时(如晴时多云偶阵雨)，则收集相关大气数据传输至控制主机2，然后储存至数据库24，藉由纪录此类非稳定的天候状态，排除此特殊状况可能引起错误控制，维持智能节能控制系统的稳定性。

请参阅图2所示，本实施例相较于前述图1实施例的特点在于：所述室内控制模块23包含一窗帘控制模块231，以及室内控制装置3包含一电动窗帘31，窗帘控制模块231产生前述控制讯号，电动窗帘31依据控制讯号进行窗帘开启、闭合、部分开启或部分闭合，即前述太阳轨迹追踪模块22依据日照位置参数、光照度参数与漫射光参数产生日照整合数据后，室内控制模块23依据日照整合数据与室内环境数据产生控制讯号，此时，控制模块23将控制讯号传入窗帘控制模块231，窗帘控制模块231控制电动窗帘31产生对应的动作，例如：太阳在清晨或傍晚照射的角度偏低，而此时室外温度若偏低、且室内亮度偏暗，则控制模块23经前述运算后，产生控制讯号至窗帘控制模块231，窗帘控制模块231控制电动窗帘31开启，提高太阳光照射到室内的面积；或者，太阳照射的角度偏低，而此时室外温度若偏高、且室内亮度偏暗，则窗帘控制模块231控制电动窗帘31半开启，提高部分太阳光照入室内的面积，同时避免室内温度上升过高，透过本实例，能够依据太阳光照射到室内的角度、照度、室内的温度、湿度等，及太阳运行的轨迹，控制电动窗帘31动作，达到最适当的开闭程度，而能够有效的减少室内空调、灯光的使用量，达到环保、节能、减碳的目的。

请参阅图3所示，本实施例相较于前述图1与图2实施例的特点在于：该室内控制模块23包含窗帘控制模块231与一照明控制模块232；以及，该室内控制装置3包含电动窗帘31、一室内照明装置32与一室内空调装置33；则前述太阳轨迹追踪模块22依据日照位置参数、光照度参数与漫射光参数产生日照整合数据后，室内控制模块23依据日照整合数据与室内环境数据产生控制讯号，此时，控制模块23将控制讯号传入窗帘控制模块231与照明控制模块232，则窗帘控制模块231控制电动窗帘31产生对应的动作，且照明控制模块232控制室内照明装置32产生对应的动作，以及，控制模块22同时将控制讯号传输到室内空调装置33，令室内空调装置33产生对应的动作。由本实施例可以得知，不论在一天中的任何时段，前述太阳轨迹追踪模块22产生日照整合数据，所述室内监控模块4产生室内环境数据，室内控制模块23依据日照整合数据与室内环境数据产生控制讯号，而室内控制模块23能够根据当下太阳的轨迹、照射角度、室内光照度、漫射光强度、室内温度、湿度等，产生最适合目前室内环境的控制讯号，让窗帘控制模块231控制电动窗帘31开启、或闭合到最适当的状态，使照明控制模块232控制室内照明装置32开启的数量与照明的强度，以及控制室内空调装置33运转的状态，如：冷气、暖气、温度、送风、除湿等，藉由本发明的智能节能控制系统，让室内的温度、湿度、光线、日照能够随时控制在最适合人体活动的状态，而可避免多余灯光、空调等设备的电力消耗，达到环保、节能、减碳的目的。

综合以上所述，本发明的智能节能控制系统实为一具新颖性及创造性的发明，依法提出申请发明专利。惟上述说明的内容，仅为本发明的较佳实施例说明，举凡依本发明的技术手段与范畴所延伸的变化、修饰、改变或等效置换，皆应落入本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种智能节能控制系统，其特征在于，其至少包括：

一环境感测模块，其包括：

一太阳位置传感器，产生太阳照射时的一日照位置参数；

一光照度传感器，产生太阳照射时的一光照度参数；

一漫射光传感器，产生太阳照射时的一漫射光参数；

一传输模块，分别与前述太阳位置传感器、前述光照度传感器与漫射光传感器电性连接，以接收日照位置参数、光照度参数与漫射光参数对外传输；

一控制主机，其包括：

一接收模块，是接收前述传输模块传输的日照位置参数、光照度参数与漫射光参数；

一太阳轨迹追踪模块，与前述接收模块电性连接，是接收日照位置参数、光照度参数与漫射光参数产生一日照整合数据；

一室内控制模块，与前述太阳轨迹追踪模块电性连接，以取得一室内环境数据，并依据前述日照整合数据与室内环境数据产生一控制讯号；以及，

一室内控制装置，与前述控制主机的室内控制模块电性连接，其接收控制讯号产生对应动作；

藉所述环境感测模块产生的日照位置参数、光照度参数与漫射光参数，经太阳轨迹追踪模块产生日照整合数据，并结合室内环境数据，由室内控制模块产生控制讯号控制室内控制装置，达到实时依据太阳照射的状态控制室内装置产生对应的动作，使达成自动节能目的的系统。

2.根据权利要求1所述的智能节能控制系统，其特征在于：所述传输模块与接收模块为有线传输或无线传输。

3.根据权利要求1所述的智能节能控制系统，其特征在于：所述控制主机进一步电性连机一室内监控模块，该室内监控模块产生前述室内环境数据。

4.根据权利要求3所述的智能节能控制系统，其特征在于：所述室内监控模块产生的室内环境数据至少包括：室内温度、室内湿度与室内光照度。

5.根据权利要求3所述的智能节能控制系统，其特征在于：所述室内监控模块至少包括温度传感器、湿度传感器或光照度传感器。

6.根据权利要求1所述的智能节能控制系统，其特征在于：所述室内控制模块包含一窗帘控制模块，而室内控制装置包含一电动窗帘，前述窗帘控制模块产生前述控制讯号，以使电动窗帘依据控制讯号进行窗帘开启、闭合、部分开启或部分闭合。

7.根据权利要求1所述的智能节能控制系统，其特征在于：所述室内控制模块包含一照明控制模块，以及室内控制装置包含一室内照明装置，前述照明控制模块产生前述控制讯号，以使室内照明装置依据控制讯号进行照明调节。

8.根据权利要求1所述的智能节能控制系统，其特征在于：所述室内控制装置为室内空调装置，使可依据前述控制讯号进行温度或湿度的调节。

9.根据权利要求1所述的智能节能控制系统，其特征在于：所述控制主机进一步包括一数据库，该数据库与室内控制模块电性连接，使可储存前述日照整合数据与室内环境数据，以及储存室内控制装置依据控制讯号产生对应动作的纪录。

10.根据权利要求1所述的智能节能控制系统，其特征在于：所述环境感测模块进一步包括大气环境传感器，并产生一环境感测参数。

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