CN112763060A - 一种适于室内动态照明的光气候综合采集分析系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适于室内动态照明的光气候综合采集分析系统及方法，它包括天空光谱亮度测量系统、辐照度传感器、光照度传感器、数据采集器、数据处理系统和电源等，天空光谱亮度测量系统包括天空光谱亮度探头、色温传感器、天空图片信息传感器、降雨传感器和控制器，控制器按照设定的测量参数控制天空光谱亮度探头对天空半球的天空光谱和天空亮度进行采集，然后通过色温传感器对日光色温进行采集，通过天空图片信息传感器对天空半球进行拍照，通过降雨传感器对降雨信息进行采集。本申请引入了能够对天空半球的光谱数据和亮度数据进行采集的天空光谱亮度测量系统，采集天空光谱、日光色温、室外照度，判定天空类型，为室内动态照明提供可靠依据。
Description
技术领域
本发明属于光气候测量领域，具体来说，是一种适于室内动态照明的光气候综合采集分析系统及方法。
背景技术
光是昼夜节律系统的主要驱动力之一，昼夜节律从大脑开始，调节整个人体组织和器官的生理节律，影响激素水平和睡眠觉醒周期。自古以来，天然光的明暗变化就是人体进行自我生理节律调节的外部依据。在人类漫长的进化中，昼间明亮、夜晚黑暗的环境“信号”通过固有光敏性视网膜神经节细胞(ipRGC)传递给松果体，促进昼间活力激素(皮质醇)与夜间睡眠激素(褪黑素)的分泌，保证了健康的昼夜作息节律。因此，在人们对健康、舒适、高效的光环境需求下，室内照明从静态变为动态，根据室外光气候条件(天空类型、天空光谱、日光色温、室外照度)动态调整室内照明的光谱、色温和照度等参数，这对室外光气候采集提出了新的要求。
光气候就是由太阳直射光，天空扩散光，地面反射光，形成的天然光平均状况。特指室外天然光的自然状况，包括当地天然光的组成及其照度变化、天空亮度及其在天空中的分布状况等。我国具有丰富的天然光资源，要充分利用这些资源，为室内动态照明提供可靠依据，必须对不同的光气候指标进行全面观测，获取数据后进行综合分析和处理，输出相应的参数并对室内照明进行实时调控。
公开号为CN201803796的专利文献公开了一种光气候测量系统，其包括传感器、数据采集器、数据处理系统和电源，所述传感器包括辐照度传感器和光照度传感器，通过中央处理单元来对收集的辐照度数据和光照度数据进行统计分析、数据处理。
然而，仅靠辐照度和光照度还不能完整反映当地的光气候，也无法为室内动态照明提供可靠依据。特别是大都没有测量天空亮度、天空光谱、日光色温等。同时，现有的天空亮度测量方法误差较大，不能准确反映当地的天空亮度分布，自然也就不能得到更为详细准确的光气候数据。
发明内容
针对现有技术存在的光气候指标数据缺乏的问题，本发明提供了一种能够采集更为详细全面光气候数据的光气候综合分析系统，并能为室内动态照明提供准确的依据。室内动态照明调控需要获取当前的天空类型，判定属于CIE(国际照明委员会)规定的15种天空类型中的哪种天空，不同的天空类型对应不同的动态调节模式；室内动态照明调控需要获取当前的天空光谱和日光色温，并在对应的动态调节模式下实时调节室内照明的光谱和色温；室内动态照明调控需要获取当前的室外照度，并在对应的动态调节模式下实时调节室内照明的照度。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种适于室内动态照明的光气候综合采集分析系统，包括天空光谱亮度测量系统、辐照度传感器、光照度传感器、数据采集器、数据处理系统和电源；
所述天空光谱亮度测量系统包括天空光谱亮度探头、色温传感器、天空图片信息传感器、降雨传感器和控制器，所述天空光谱亮度探头、色温传感器、天空图片信息传感器、降雨传感器均与控制器连接；
所述控制器按照设定的测量参数控制天空光谱亮度探头对天空半球的天空光谱和天空亮度进行采集，通过色温传感器对日光色温进行采集，通过天空图片信息传感器对天空半球进行拍照，通过降雨传感器对降雨信息进行采集，并输出天空光谱、日光色温、天空亮度、天空半球照片和降雨信息；
所述辐照度传感器包括总辐照度传感器、直接辐照度传感器和散射辐照度传感器；
所述光照度传感器包括水平光照度传感器、散射光照度传感器、东向垂直光照度传感器、南向垂直光照度传感器、西向垂直光照度传感器和北向垂直光照度传感器；
所述数据采集器的采集接口分别与天空光谱亮度测量系统、辐照度传感器、光照度传感器的输出接口连接，所述数据采集器的电源接口与电源连接；
所述数据处理系统包括：
数据接收模块，其用于接收数据采集器从天空光谱亮度测量系统、辐照度传感器以及光照度传感器采集的数据；
解码器，其对数据接收模块接收的信号进行转换；
中央处理单元，其对解码器转换后的信号进行分析和处理；
存储模块，其用于存储数据采集器从天空光谱亮度测量系统、辐照度传感器以及光照度传感器采集的数据；
无线上传模块，其用于将数据采集器采集的数据上传到服务器。
进一步限定，所述天空光谱亮度测量系统设有将天空半球划分成若干测量点单元的划分单元，所述天空光谱亮度探头按照设定的开始测量时间、结束测量时间和测量间隔时间采集每个测量点单元的天空光谱亮度，并根据CIE天空亮度分布标准和天空半球照片、降雨信息综合判定天空类型。
进一步限定，所述天空光谱亮度探头内置有亮度自检仪，通过亮度自检仪测量的自检亮度值，用于判断当前系统是否工作正常。
进一步限定，所述数据采集器包括第一数据采集器和第二数据采集器，所述第一数据采集器的采集接口分别与辐照度传感器、光照度传感器的输出接口连接，所述第二数据采集器的采集接口与天空光谱亮度测量系统的输出接口连接，所述第一数据采集器和第二数据采集器的电源接口与电源连接。
本申请另一个发明目的旨在提供一种适于室内动态照明的光气候综合采集的方法，包括如下步骤：
将系统所在环境的天空半球划分为若干测量点单元，通过天空光谱亮度探头采集每个测量点单元的天空光谱和天空亮度，根据CIE天空亮度分布标准，初步确定当前的天空类型；
获取天空半球照片和降雨信息，对初步确定的天空类型进行检验和修正；
获取日光色温信息，输出日光色温参数；
采集系统所在环境的辐照度指标，所述辐照度指标包括总辐照度、直接辐照度和散射照度；
采集系统所在环境的光照度指标，所述光照度指标包括水平光照度、散射光照度、东向垂直光照度、南向垂直光照度、西向垂直光照度和北向垂直光照度；将采集得到的天空光谱、天空亮度、日光色温、天空半球照片、降雨信息、总辐照度、直接辐照度、散射辐照度、水平光照度、散射光照度、东向垂直光照度、南向垂直光照度、西向垂直光照度、北向垂直光照度数据进行解码转换，并对转换后的信号进行分析和处理；
对分析和处理后的结果进行存储，并将结果上传到服务器。
进一步限定，所述天空亮度根据如下步骤获得：
(1)将天空半球划分为145个测量点单元，对于每一个测量点单元，通过天空光谱亮度探头定时测量380nm到780nm范围内的相对光谱信号，并进行归一化处理；
(2)定义各波长下的光谱修正系数S(λ)
S(λ)＝MλB(λ,T)/DNs(λ,T)
其中，MλB(λ,T)为理论2856K钨灯归一化光谱曲线，DNs(λ,T)为实测2856K钨灯归一化光谱曲线；
使用光谱修正系数S(λ)对步骤(1)中归一化后的相对光谱信号进行修正处理，并与明视觉光谱光效率函数V(λ)相乘，得到该波长光在人眼视觉下产生的相对响应强度；
(3)对步骤(2)中得到的相对响应强度从380nm到780nm积分，得到光谱归一化后产生的亮度值；
(4)将步骤(3)中归一化后的亮度值与亮度系数K相乘得到天空亮度。
本发明相比现有技术，具有如下有益效果：
1、本发明引入了天空光谱亮度测量系统，能够对天空半球的亮度数据进行实时采集，对天空半球进行拍照，采集降雨数据，相互验证并综合判定天空类型，实时采集天空光谱和日光色温，实时采集辐照度和光照度，从而提供了更为详细全面的光气候数据，为室内动态照明提供可靠依据。
2、提供了天空光谱亮度的测量方法，通过软件对测量的光谱亮度数据进行逐点数字修正，使之与明视觉光谱光效率函数曲线达到完全匹配，然后生成天空亮度结果，避免了镜片物理上无法完全匹配相应于人眼的明视觉光谱光效率函数曲线的问题。
附图说明
图1为一种适于室内动态照明的光气候综合采集分析系统的结构示意图；
图2为天空半球145个测量点单元分布图；
图3为亮度与入射光通量之间的关系；
图4为2856K钨灯归一化理论光谱曲线。
图中标记说明：1-辐照度传感器，2-光照度传感器，3-天空光谱亮度测量系统，4-数据采集器，41-第一数据采集器，42-第二数据采集器，5-数据处理系统，51-数据接收模块，52-解码器，53-中央处理单元，54-上传模块，55-存储模块，6-电源。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
如图1所示，一种适于室内动态照明的光气候综合采集分析系统，包括辐照度传感器1、光照度传感器2、数据采集器4、数据处理系统5和电源6。
辐照度传感器1和光照度传感器2集成在一个安装支架上，其中辐照度传感器1包括总辐照度传感器、直接辐照度传感器和散射照度传感器，散射辐照度传感器1上方安装有遮光环；光照度传感器2包括水平光照度传感器、散射光照度传感器、东向垂直光照度传感器、南向垂直光照度传感器、西向垂直光照度传感器和北向垂直光照度传感器。
该光气候综合采集分析系统还包括设置在另一支架上的天空光谱亮度测量系统3，所述天空光谱亮度测量系统3包括可旋转的天空光谱亮度探头、色温传感器、天空图片信息传感器、降雨传感器和控制器，天空光谱亮度探头、色温传感器、天空图片信息传感器、降雨传感器均与控制器连接。
控制器事先设定好天空光谱亮度探头、色温传感器、天空图片信息传感器、降雨传感器的开始测量时间、结束测量时间和测量间隔时间，比如设定早上6点开始测量，夜间8点结束测量，测量间隔时间为10分钟，根据这些参数控制天空光谱亮度探头对天空半球的天空光谱进行采集，根据天空光谱可以获得天空亮度，然后通过色温传感器对日光色温进行采集，通过天空图片信息传感器对天空半球进行拍照，通过降雨传感器对降雨信息进行采集，最后输出天空光谱、日光色温、天空亮度分布、天空半球照片和降雨信息。
具体地，天空光谱亮度探头安装了遮光罩，目的在于防止玻璃上有灰尘杂质时，在太阳光没有直射的情况下，杂质引起的亮斑影响直射测量值。其测量角度为11度。
天空光谱亮度探头内置有一个亮度自检仪，比如LED灯，用于系统每天开始测量前进行亮度自检，如果亮度自检仪检测的自检亮度值与系统标定的自检亮度值相差较大，则说明系统可能出现问题，则需要进行检修。
天空光谱亮度测量系统3设有降雨传感器，天空光谱亮度测量系统3每次工作时，通过降雨传感器检测当前是否下雨，若下雨，则控制器控制天空光谱亮度测量系统3不进行工作，若不下雨，则正常工作。
数据采集器4的采集接口分别与辐照度传感器1、光照度传感器2以及天空亮度测量系统的输出接口连接，数据采集器4的电源接口与220V电源6连接。
具体地，数据采集器4包括第一数据采集器41和第二数据采集器42，第一数据采集器41的采集接口分别与辐照度传感器1、光照度传感器2的输出接口连接，第二数据采集器42的采集接口与天空光谱亮度测量系统3的输出接口连接，第一数据采集器41和第二数据采集器42的电源接口与电源6连接。
通过上述传感器可以获得天空光谱、日光色温、天空亮度分布、天空半球照片、降雨数据、总辐照度、直接辐照度、散射辐照度、水平光照度、散射光照度、东向垂直光照度、南向垂直光照度、西向垂直光照度和北向垂直光照度数据。
数据处理系统5包括数据接收模块51、解码器52、中央处理单元53、存储模块55以及上传模块54。
其中，数据接收模块51用于接收数据采集器4从上述传感器，即辐照度传感器1、光照度传感器2以及天空光谱亮度测量系统3采集的数据，解码器52对这些数据进行转换成中央处理单元53能够处理的信号，中央处理单元53则对解码后的信号进行分析和处理，分析和处理后结果既要保存到存储模块55中，还要通过上传模块54将数据以无线或有线方式上传发送到服务器上。
具体地，天空光谱亮度测量系统3设有划分单元，其能将半球天空划分成145个测量点单元，如图2所示，天空光谱亮度探头按照设定的时间，每隔10分钟采集每个测量点单元的天空亮度数据，并根据国际照明委员会(CIE)天空亮度分布标准初步确定天空类型。
为了判定当前天空类型，可按照如下方法：
(1)对于每一时刻，将实测的145个测量点单元的天空亮度归一化(即用每个测量点单元的天空亮度除以天顶亮度)，如下式所示
其中La为每个测量点单元的天空亮度，LZ为每个测量点单元的天顶亮度。
(2)根据当前的时刻，计算相应的太阳高度角和方位角，计算对应于该时刻的15种CIE标准天空的相应145个测量点单元的相对天空亮度分布值，这145个测量点单元的位置与实测点的位置一致。
对于当前时刻，其太阳天顶角为ZS，高度角为αs，那么对应于第i(1≤i≤15)种天空，第j(1≤j≤145)个测量点单元的相对天空亮度分布值可用下式表示：
(3)对于每种标准天空，计算与实测值145个测量点单元的标准差，如下式所示：
(4)比较15种标准天空的标准差，取标准差最小的那类天空认为是当前时刻的天空类型。
(5)根据获得的天空半球照片和降雨数据，对系统判定的天空类型进行检验和修正，最终得到当前时刻的天空类型。
重复(1)～(5)步骤，得到下一时刻的天空类型。
同时本申请还提供一种适于室内动态照明的光气候综合采集的方法，方法如下：
采集系统所在环境的如下主要指标：包括天空光谱指标、日光色温指标、天空亮度指标、天空半球图像信息、降雨指标、辐照度指标以及光照度指标。
系统所在环境的辐照度指标包括总辐照度、直接辐照度和散射辐照度；系统所在环境的光照度指标包括水平光照度、散射光照度、东向垂直光照度、南向垂直光照度、西向垂直光照度和北向垂直光照度。
采集天空光谱和天空亮度指标之前，先将系统所在环境的天空半球划分为若干测量点单元，通过天空光谱亮度探头采集每个测量点单元的天空光谱和天空亮度，根据CIE天空亮度分布标准，初步确定当前天空类型。
日光色温指标通过色温传感器进行采集。
与此同时，利用180°鱼眼镜头对天空半球进行拍照，获取天空半球图像信息，辅助判断当前天空类型。
通过降雨传感器获取系统所在环境的降雨气象数据，辅助判断当前天空类型，并有利于下雨天停止工作保护设备。
将采集得到的天空光谱、日光色温、天空亮度分布、天空半球照片、降雨信息、总辐照度、直接辐照度、散射辐照度、水平光照度、散射光照度、东向垂直光照度、南向垂直光照度、西向垂直光照度、北向垂直光照度数据进行解码转换，并对转换后的信号进行分析和处理。
分析和处理过程主要根据上述采集的数据经过相应的天空亮度分析软件、天空光谱分析软件、辐照度、光照度来进行统计分析，上述数据可以相互验证，分析过程可以在线或离线分析。
对分析和处理后的结果进行存储，并将结果上传到服务器，网络不通时进行本地存储，恢复网络后自动上传。
下载时根据需要通过FTP从服务器下载，网络不同情况下，通过设备的RJ45网络接口使用网线，利用FTP下载数据。
对于天空亮度的测量，目前主要有两种技术，一种是通过滤光器与光电探测器组合的方法测量，另一种是利用数字图像测量方法。
(1)第一种测量方法属于常用技术，该技术主要由滤光器把接收器的光谱响应度分布进行修正使之与CIE国际照明委员会明视觉光谱光效率V(λ)相一致，从而获得亮度值。其存在如下不足：
1)光谱响应度存在误差
尽管测量仪器经过V(λ)修正滤光器进行光谱修正，但是由于镀膜等技术的限制，修正滤光器匹配的结果仍与V(λ)不能完全一致。由此而引入的测量误差称为匹配误差U。
其中式1中：
S*(λ)ret——标准(归一)化的光谱响应度，它与选择的材料光源的相对光谱功率分布有关，其中PA(λ)为CIE推荐的标准照明体A光源的相对光谱功率分布，其色温为2856K。S(λ)ret为相对光谱响应度，其数值必须用专用仪器测量获得，波长间隔取5nm。
V(λ)——明视觉光谱光效率函数。
△λ——间隔5nm。
2)对红外辐射响应存在误差
亮度测量主要是测量发光体在可见光区光亮度值，不应对红外辐射产生响应，然而某些光电探测器如硅光电二极管，它在近红外区有较强的响应度，如果所加的V(λ)修正滤光器对红外辐射的截止不为零，则会造成显著的误差。
3)对紫外辐射响应存在误差
亮度测量同样不能对紫外区的辐射产生响应，而亮度计中所用的光电倍增管和硅光电二极管在紫外区均存在不同程度的响应。
4)探测器的非线性误差
亮度计的响应是探测器光电流或电压的输出值，它应与入射光通量成正比，即输出与输入线性相关。而实际上亮度计只在一定的输入水平内呈线性关系。如图3所示，当入射光通量在
范围内时，Y的响应成线性响应，当入射光通量超出
后将出现非线性响应。
5)温度误差
亮度计一般都在一定的温度范围内(20±5℃)工作，通常称为参考温度，在实际测量中不可能保证环境温度总在参考温度范围内。当环境温度高于参考温度时，光电倍增管中的热电子发射增加，在经过多级放大后，使暗电流增加很快，导致倍增管的灵敏度下降。温度变化越大其响应变化越显著。
(2)第二种测量方法通过拍摄天空半球数码照片，从数码照片上提取被测天空元亮度及位置信息，确定其曝光参数及线性亮度记录范围，并通过对相机稳定性与镜头透光率等误差进行分析修正从而获得亮度值。但是该技术仍然存在如下问题：
1)照片质量造成误差
该技术主要使用数字图像处理方式测量，所以对照片质量要求较高，而照片的质量与光学镜头，曝光时间等参数有很大关系，光学镜头由于镀膜工艺的限制无法保证所有镜头的一致性，使得设备之间产生的照片质量无法保持一致，则测量产生的结果会存在一定误差；
2)图像处理算法造成的误差；
3)照片变形带来的误差；
4)对测量范围和分辨率有所限制，对于亮度变化范围很大的情况，需要采用多级曝光才能满足测量范围和分辨率的要求；
5)校正和标定困难。
本申请为克服上述两种天空亮度测量方法的不足，使用分光测量方法来实现对天空亮度的测量，首先通过软件对测量的光谱进行逐点数字修正，使之与明视觉光谱光效率函数V(λ)曲线达到完全匹配，然后进行数字积分生成测量亮度结果，这样就避免了由于镀膜技术造成的镜片物理上无法完全匹配相应于人眼的明视觉光谱光效率函数V(λ)曲线的问题。
下面先介绍下分光测量法的理论步骤：
(1)利用普朗克计算公式得到2856K钨灯下的理论光谱曲线
普朗克计算公式
MλB(λ,T)＝c1λ-5[exp(c2/λT)-1]-1 (3)
其中式(3)中c1，c2为常数：
c1＝2πhc2＝3.741832×10-16(W·m2)
c2＝hc/kB＝1.438786×10-2(m·k)
在温度较低、波长较短时，比如在白炽灯的温度范围内(T<3400K)对可见光(λ<0.78×10-6m)，此时，λT＜＜c2，式(1)可以简化为维恩公式，即
MλB(λ,T)＝c1λ-5exp(-c2/λT) (4)
通过式(4)可得到图4理论钨灯(2856K)归一化标准光谱曲线。
(2)利用理论光谱曲线得到光谱修正系数
光谱修正系数计算公式：
S(λ)＝MλB(λ,T)/DNs(λ,T) (5)
MλB(λ,T)——理论2856K钨灯归一化光谱曲线
DNs(λ,T)——实测2856K钨灯归一化光谱曲线
S(λ)——各波长下的光谱修正系数
(3)利用亮度计算公式得到最终视觉亮度值Lv，其计算公式如下：
V(λ)——人眼视见函数
L(λ)——波长为λ的相对光强
K——亮度系数
本申请的天空亮度的测量步骤如下：
(1)将天空半球划分为145个测量点单元，对于每一个测量点单元，通过天空光谱亮度探头测量380nm到780nm内的相对光谱信号，并进行归一化处理；
(2)定义各波长下的光谱修正系数S(λ)
S(λ)＝MλB(λ,T)/DNs(λ,T)
其中，MλB(λ,T)为理论2856K钨灯归一化光谱曲线，DNs(λ,T)为实测2856K钨灯归一化光谱曲线；
使用光谱修正系数S(λ)对步骤(1)中归一化后的相对光谱信号进行修正处理，并与明视觉光谱光效率函数V(λ)相乘，得到该波长光在人眼视觉下产生的相对响应强度；
(3)对步骤(2)中得到的相对响应强度从380nm到780nm积分，得到光谱归一化后产生的亮度值；
(4)将步骤(3)中归一化后的亮度值与亮度系数K相乘得到天空亮度。
本申请提供的基于分光测量法来测量天空亮度，通过软件对测量的光谱亮度数据进行逐点数字修正，使之与明视觉光谱光效率函数曲线达到完全匹配，然后生成天空亮度结果，避免了镜片物理上无法完全匹配相应于人眼的明视觉光谱光效率函数曲线的问题。
Claims (6)
1.一种适于室内动态照明的光气候综合采集分析系统，其特征在于，包括天空光谱亮度测量系统、辐照度传感器、光照度传感器、数据采集器、数据处理系统和电源；
所述天空光谱亮度测量系统包括天空光谱亮度探头、色温传感器、天空图片信息传感器、降雨传感器和控制器，所述天空光谱亮度探头、色温传感器、天空图片信息传感器、降雨传感器均与控制器连接；
所述控制器按照设定的测量参数控制天空光谱亮度探头对天空半球的天空光谱和天空亮度进行采集，通过色温传感器对日光色温进行采集，通过天空图片信息传感器对天空半球进行拍照，通过降雨传感器对降雨信息进行采集，并输出天空光谱、日光色温、天空亮度、天空半球照片和降雨信息；
所述辐照度传感器包括总辐照度传感器、直接辐照度传感器和散射辐照度传感器；
所述光照度传感器包括水平光照度传感器、散射光照度传感器、东向垂直光照度传感器、南向垂直光照度传感器、西向垂直光照度传感器和北向垂直光照度传感器；
所述数据采集器的采集接口分别与天空光谱亮度测量系统、辐照度传感器、光照度传感器的输出接口连接，所述数据采集器的电源接口与电源连接；
所述数据处理系统包括：
数据接收模块，其用于接收数据采集器从天空光谱亮度测量系统、辐照度传感器以及光照度传感器采集的数据；
解码器，其对数据接收模块接收的信号进行转换；
中央处理单元，其对解码器转换后的信号进行分析和处理；
存储模块，其用于存储数据采集器从天空光谱亮度测量系统、辐照度传感器以及光照度传感器采集的数据；
无线上传模块，其用于将数据采集器采集的数据上传到服务器。
2.根据权利要求1所述的一种光气候综合采集分析系统，其特征在于，所述天空光谱亮度测量系统设有将天空半球划分成若干测量点单元的划分单元，所述天空光谱亮度探头按照设定的开始测量时间、结束测量时间和测量间隔时间采集每个测量点单元的天空光谱亮度，并根据CIE天空亮度分布标准和天空半球照片、降雨信息综合判定天空类型。
3.根据权利要求2所述的一种光气候综合采集分析系统，其特征在于，所述天空光谱亮度探头内置有亮度自检仪，通过亮度自检仪测量的自检亮度值，用于判断当前系统是否工作正常。
4.根据权利要求3所述的一种光气候综合采集分析系统，其特征在于，所述数据采集器包括第一数据采集器和第二数据采集器，所述第一数据采集器的采集接口分别与辐照度传感器、光照度传感器的输出接口连接，所述第二数据采集器的采集接口与天空光谱亮度测量系统的输出接口连接，所述第一数据采集器和第二数据采集器的电源接口与电源连接。
5.一种适于室内动态照明的光气候综合采集的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将系统所在环境的天空半球划分为若干测量点单元，通过天空光谱亮度探头采集每个测量点单元的天空光谱和天空亮度，根据CIE天空亮度分布标准，初步确定当前的天空类型；
获取天空半球照片和降雨信息，对初步确定的天空类型进行检验和修正；
获取日光色温信息，输出日光色温参数；
采集系统所在环境的辐照度指标，所述辐照度指标包括总辐照度、直接辐照度和散射照度；
采集系统所在环境的光照度指标，所述光照度指标包括水平光照度、散射光照度、东向垂直光照度、南向垂直光照度、西向垂直光照度和北向垂直光照度；将采集得到的天空光谱、天空亮度、日光色温、天空半球照片、降雨信息、总辐照度、直接辐照度、散射辐照度、水平光照度、散射光照度、东向垂直光照度、南向垂直光照度、西向垂直光照度、北向垂直光照度数据进行解码转换，并对转换后的信号进行分析和处理；
对分析和处理后的结果进行存储，并将结果上传到服务器。
6.权利要求5所述的一种光气候综合采集的方法，其特征在于，所述天空亮度根据如下步骤获得：
(1)将天空半球划分为145个测量点单元，对于每一个测量点单元，通过天空光谱亮度探头定时测量380nm到780nm范围内的相对光谱信号，并进行归一化处理；
(2)定义各波长下的光谱修正系数S(λ)
S(λ)＝MλB(λ,T)/DNs(λ,T)
其中，MλB(λ,T)为理论2856K钨灯归一化光谱曲线，DNs(λ,T)为实测2856K钨灯归一化光谱曲线；
使用光谱修正系数S(λ)对步骤(1)中归一化后的相对光谱信号进行修正处理，并与明视觉光谱光效率函数V(λ)相乘，得到该波长光在人眼视觉下产生的相对响应强度；
(3)对步骤(2)中得到的相对响应强度从380nm到780nm积分，得到光谱归一化后产生的亮度值；
(4)将步骤(3)中归一化后的亮度值与亮度系数K相乘得到天空亮度。
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| CN202011498444.4A CN112763060A (zh) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | 一种适于室内动态照明的光气候综合采集分析系统及方法 |
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