CN116489850A - 一种分布式智慧节能建筑照明控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式智慧节能建筑照明控制方法及系统，涉及节能建筑照明控制技术领域，包括如下步骤：获取建筑内的人流量数据作为人员活跃数据，获取建筑内照明装置关闭时，光照传感器的检测数据作为第一检测信息，获取建筑内照明装置开启时，光照传感器的检测信息作为第二检测信息；基于第一检测数据，根据预设的光照预估模型计算任一房间一天中环境光源变化特征，基于人员活跃数据，得出任一房间的控制权重；基于控制权重依次接收建筑内多个房间的环境光源变化特征与第二检测信息，依据预设的光照优化模型，计算得出最优调节策略，根据最优调节策略对照明装置进行调节。
Description
技术领域
本发明涉及节能建筑照明控制技术领域，具体涉及一种分布式智慧节能建筑照明控制方法及系统。
背景技术
智能照明控制系统是利用计算机网络通讯技术，将所有功能单元通过信号总线连接成一个总线型式或局域网型式的智能控制系统网络，满足特定区域不同控制需求的照明控制系统。智能照明控制系统可以实现多种照明效果，并有良好的节能效果，可以创造良好的工作环境，提高工作效率；但是智能照明控制系统一般采用多个照明装置均由中心控制处理的情况，中心控制部分对整个系统进行控制和管理工作，通过网络将控制命令与各智能控制柜的可编程控制器进行通信联络，同时接收来自智能控制柜内可编程控制器的有关自动及手动工作状态、灯具开/关状态等，并在异常情况下采取处理措施，但是这样的调节方式下多个照明设备的数据同时与中心控制部分进行交互，中心控制部分的工作内容繁多，增大了回路中的数据传输压力，且单个照明设备的数据传输占空长，开断不及时，难以满足节能使用需求。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了分布式智慧节能建筑照明控制方法及系统，本发明通过采集人流量数据，可以清晰地判断出建筑中某房间的使用率大小，在后续对建筑房间中的照明装置进行控制时，以人流量数据作为基础，对于使用率较小的房间，对其施加的控制权重减弱，在接收房间内光源信息时，将控制权重弱的房间后移，可以很好地减轻中心控制部分的数据交互负担，减少数据传输压力，降低数据传输占空长，减少数据传输过程中的资源损耗，且以建筑内无照明装置下的自然光源数据作为参数，对房间内的照明装置进行智能控制，对于自然光源好的房间，开启较少的照明装置，对于自然光源差的房间，开启较多的照明装置，进一步达到降低资源浪费的效果，满足节能使用需求。
一方面，提供一种分布式智慧节能建筑照明控制方法，包括如下步骤：
获取建筑内的人流量数据作为人员活跃数据，获取建筑内照明装置关闭时，光照传感器的检测数据作为第一检测信息，获取建筑内照明装置开启时，光照传感器的检测信息作为第二检测信息；
基于第一检测数据，根据预设的光照预估模型计算任一房间一天中环境光源变化特征，基于人员活跃数据，得出任一房间的控制权重；
基于控制权重依次接收建筑内多个房间的环境光源变化特征与第二检测信息，依据预设的光照优化模型，计算得出最优调节策略，根据最优调节策略对照明装置进行调节。
作为优选地，建立所述光照预估模型时，具体包括以下步骤：
在任一房间中，以一个小时为采集时间单位，采集24份第一检测信息，作为一组日环境光源数据；获取房间受到高于设定光照度时的日期总长，作为年变化量数据，其中采集环境数据包括采集年月日时间；
基于日环境光源数据和年变化量数据，基于K-Means算法，获取环境光源变化分量，作为光照预估模型。
作为优选地，所述光照预估模型具体如下式所示：
其中，kn表示天数为n时的日环境光源数据，p为年变化量，sn表示天数为n时的房间受光面积。
作为优选地，基于人员活跃数据，得出任一房间的控制权重时，具体包括以下步骤：
获取任一房间的人员活跃数据，所述人员活跃数据包括人员进出频率、人员停留时间；
计算所述人员进出频率、人员停留时间的相似性均值，作为控制权重。
作为优选地，基于控制权重依次接收建筑内多个房间的环境光源变化特征与第二检测信息时，具体包括以下步骤：
将多个房间的控制权重依照从大到小的顺序进行排列，得出第一权重排列表；
若任意两个房间的控制权重互不相同，则按照第一权重排列表的顺序依次接收建筑内多个房间的环境变化特征与第二检测信息；
若存在有多个房间的控制权重相同的情况，则对控制权重相等的房间，按照人员停留时间排序，得出第二权重排列表，整合第一权重排列表与停留权重排列表，得出第三权重排列表，按照第三权重排列表的顺序依次接收建筑内多个房间的环境变化特征与第二检测信息。
作为优选地，所述光照优化模型具体如下式所示：
其中，x表示房间内照明装置数量，w表示房间中任一照明装置的功率。
第二方面，提供一种分布式智慧节能建筑照明控制系统，包括以下内容：
集中控制装置：所述集中控制装置用于接收人流量采集装置、环境数据采集装置的检测数据，基于环境数据采集装置的检测数据和预设的光照估计模型，计算环境光源变化特征，基于人流量采集装置的检测数据得出任一房间的控制权重，并依据预设的光照优化模型、环境光源变化特征和控制权重，计算最优调节策略，并向照明装置下发调节控制命令；
人流量采集装置：所述人流量采集装置用于采集建筑中任一房间的人员活跃数据，并将人员活跃数据传输至集中控制装置中；
环境数据采集装置：所述环境数据采集装置用于采集任一房间的日环境光源数据和采集时间数据，并将日环境光源数据和采集时间数据传输至集中控制装置中；
照明装置：所述照明装置用于为建筑中任一房间提供照明光亮。
通信装置：所述通信装置用于将人流量采集装置、环境数据采集装置和照明装置分别与所述集中控制装置连接。
作为优选地，
所述通信装置采用以太网和单模光纤组合形式，所述集中控制装置和照明装置通过单模光纤与以太网交换机的光纤接口连接，构成以太网单模光纤兀余环结构。
第三方面，一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述分布式智慧节能建筑照明控制方法。
第四方面，一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述分布式智慧节能建筑照明控制方法。
本发明的有益效果体现在：
本发明通过采集人流量数据，可以清晰地判断出建筑中某房间的使用率大小，在后续对建筑房间中的照明装置进行控制时，以人流量数据作为基础，对于使用率较小的房间，对其施加的控制权重减弱，在接收房间内光源信息时，将控制权重弱的房间后移，可以很好地减轻中心控制部分的数据交互负担，减少数据传输压力，降低数据传输占空长，减少数据传输过程中的资源损耗，且以建筑内无照明装置下的自然光源数据作为参数，对房间内的照明装置进行智能控制，对于自然光源好的房间，开启较少的照明装置，对于自然光源差的房间，开启较多的照明装置，进一步达到降低资源浪费的效果，满足节能使用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明提供的一种分布式智慧节能建筑照明控制方法的流程图；
图2为本发明提供的一种分布式智慧节能建筑照明控制方法中基于控制权重依次接收建筑内多个房间的环境光源变化特征与第二检测信息时的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在实施例1中，如图1所示，一种分布式智慧节能建筑照明控制方法，包括如下步骤：
获取建筑内的人流量数据作为人员活跃数据，获取建筑内照明装置关闭时，光照传感器的检测数据作为第一检测信息，获取建筑内照明装置开启时，光照传感器的检测信息作为第二检测信息；
基于第一检测数据，根据预设的光照预估模型计算任一房间一天中环境光源变化特征，基于人员活跃数据，得出任一房间的控制权重；
基于控制权重依次接收建筑内多个房间的环境光源变化特征与第二检测信息，依据预设的光照优化模型，计算得出最优调节策略，根据最优调节策略对照明装置进行调节。
在本方案中，通过采集人流量数据，可以清晰地判断出建筑中某房间的使用率大小，在后续对建筑房间中的照明装置进行控制时，以人流量数据作为基础，对于使用率较小的房间，对其施加的控制权重减弱，在接收房间内光源信息时，将控制权重弱的房间后移，可以很好地减轻中心控制部分的数据交互负担，减少数据传输压力，降低数据传输占空长，减少数据传输过程中的资源损耗，且以建筑内无照明装置下的自然光源数据作为参数，对房间内的照明装置进行智能控制，对于自然光源好的房间，开启较少的照明装置，对于自然光源差的房间，开启较多的照明装置，进一步达到降低资源浪费的效果，满足节能使用需求。
更为具体的，建立所述光照预估模型时，具体包括以下步骤：
在任一房间中，以一个小时为采集时间单位，采集24份第一检测信息，作为一组日环境光源数据；获取房间受到高于设定光照度时的日期总长，作为年变化量数据，其中采集环境数据包括采集年月日时间；
基于日环境光源数据和年变化量数据，基于K-Means算法，获取环境光源变化分量，作为光照预估模型。
由于光照的变化以天为单位形成一个变化周期，且房间的光照度不仅受白天日光的影响，在夜晚时，外部路灯、公共建筑、附近房间照明等，都会影响到房间内的日环境光源数据，所以此处在房间中以一个小时为采集时间单位，采集24份第一检测信息作为一组日环境光源数据，能够更准确地帮助中心控制部分了解房间的光源数据变化情况，从而精准控制房间内的照明装置开断，有效达到节能的目的。
更为具体的，所述光照预估模型具体如下式所示：
其中，kn表示天数为n时的日环境光源数据，p为年变化量，sn表示天数为n时的房间受光面积。
更为具体的，基于人员活跃数据，得出任一房间的控制权重时，具体包括以下步骤：
获取任一房间的人员活跃数据，所述人员活跃数据包括人员进出频率、人员停留时间；
计算所述人员进出频率、人员停留时间的相似性均值，作为控制权重。
当某个房间的人员进出频率高或人员停留时间长时，表明改房间的使用频率高，且其中人员进出频率高表示该房间的照明装置需要经常开断，而照明装置频繁开断的情况下，会使得照明装置短路的风险增加，所以在这种情况下控制时需要滞后控制，避免对照明装置的开断过于频繁，而人员停留时间越长，说明该房间的使用价值越高，越需要灵敏的控制，所以在这种情况下控制时需要快速响应，而在计算人员进出频率、人员停留时间的相似性均值时，人员进出频率越高，相似性均值越低，人员停留时间越长，相似性均值越高，极好地满足了权重分配需求。
如图2所示，更为具体的，基于控制权重依次接收建筑内多个房间的环境光源变化特征与第二检测信息时，具体包括以下步骤：
将多个房间的控制权重依照从大到小的顺序进行排列，得出第一权重排列表；
若任意两个房间的控制权重互不相同，则按照第一权重排列表的顺序依次接收建筑内多个房间的环境变化特征与第二检测信息；
若存在有多个房间的控制权重相同的情况，则对控制权重相等的房间，按照人员停留时间排序，得出第二权重排列表，整合第一权重排列表与停留权重排列表，得出第三权重排列表，按照第三权重排列表的顺序依次接收建筑内多个房间的环境变化特征与第二检测信息。
在多个房间的控制权重相同时，人员停留时间越长，该房间的使用价值也就越高，且停留时间精准到秒，难以出现相同的停留时间，所以此处采用第二权重排列表对第一权重排列表进行辅助，同样能够满足照明控制需求。
更为具体的，所述光照优化模型具体如下式所示：
其中，x表示房间内照明装置数量，w表示房间中任一照明装置的功率。
第二方面，提供一种分布式智慧节能建筑照明控制系统，包括以下内容：
集中控制装置：所述集中控制装置用于接收人流量采集装置、环境数据采集装置的检测数据，基于环境数据采集装置的检测数据和预设的光照估计模型，计算环境光源变化特征，基于人流量采集装置的检测数据得出任一房间的控制权重，并依据预设的光照优化模型、环境光源变化特征和控制权重，计算最优调节策略，并向照明装置下发调节控制命令；
人流量采集装置：所述人流量采集装置用于采集建筑中任一房间的人员活跃数据，并将人员活跃数据传输至集中控制装置中；
环境数据采集装置：所述环境数据采集装置用于采集任一房间的日环境光源数据和采集时间数据，并将日环境光源数据和采集时间数据传输至集中控制装置中；
照明装置：所述照明装置用于为建筑中任一房间提供照明光亮。
通信装置：所述通信装置用于将人流量采集装置、环境数据采集装置和照明装置分别与所述集中控制装置连接。
可以理解的是，本发明提供的一种分布式智慧节能建筑照明控制系统与前述各实施例提供的一种分布式智慧节能建筑照明控制方法相对应，一种分布式智慧节能建筑照明控制系统的相关技术特征可参考一种分布式智慧节能建筑照明控制方法的相关技术特征，在此不再赘述。
更为具体的，
所述通信装置采用以太网和单模光纤组合形式，所述集中控制装置和照明装置通过单模光纤与以太网交换机的光纤接口连接，构成以太网单模光纤兀余环结构。
其中，采用以太网和单模光纤组合形式，形成分布式控制网络，能够使整个系统成为一个通信可靠、调光稳定、实时监测的智慧照明控制系统。
第三方面，一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述分布式智慧节能建筑照明控制方法。
其中，存储器可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器可包括硬盘驱动器、软盘驱动器、固态驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器是非易失性存储器。在特定实施例中，存储器包括只读存储器(Read-OnlyMemory，简称为ROM)和随机存取存储器。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(Programable Read-Only Memory，简称为PROM)、可擦除PROM、电可擦除PROM、电可改写ROM或闪存(FLASH)或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，简称为DRAM)，其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器、扩展数据输出动态随机存取存储器、同步动态随机存取内存等。
存储器可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器所执行的可能的计算机程序指令。
处理器通过读取并执行存储器中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种分布式智慧节能建筑照明控制方法。
第四方面，一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述分布式智慧节能建筑照明控制方法。
所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述可读存储介质在一些实施例中可以是电子设备的内部存储单元，例如该电子设备的移动硬盘。所述可读存储介质在另一些实施例中也可以是电子设备的外部存储设备，例如电子设备上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡、安全数字卡、闪存卡等。可读存储介质还可以既包括电子设备的内部存储单元也包括外部存储设备。可读存储介质不仅可以用于存储安装于电子设备的应用软件及各类数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种分布式智慧节能建筑照明控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取建筑内的人流量数据作为人员活跃数据，获取建筑内照明装置关闭时，光照传感器的检测数据作为第一检测信息，获取建筑内照明装置开启时，光照传感器的检测信息作为第二检测信息；
基于第一检测数据，根据预设的光照预估模型计算任一房间一天中环境光源变化特征，基于人员活跃数据，得出任一房间的控制权重；
基于控制权重依次接收建筑内多个房间的环境光源变化特征与第二检测信息，依据预设的光照优化模型，计算得出最优调节策略，根据最优调节策略对照明装置进行调节。
2.根据权利要求1所述的分布式智慧节能建筑照明控制方法，其特征在于，建立所述光照预估模型时，具体包括以下步骤：
在任一房间中，以一个小时为采集时间单位，采集24份第一检测信息，作为一组日环境光源数据；获取房间受到高于设定光照度时的日期总长，作为年变化量数据，其中采集环境数据包括采集年月日时间；
基于日环境光源数据和年变化量数据，基于K-Means算法，获取环境光源变化分量，作为光照预估模型。
3.根据权利要求2所述的分布式智慧节能建筑照明控制方法，其特征在于，所述光照预估模型具体如下式所示：
其中，kn表示天数为n时的日环境光源数据，p为年变化量，sn表示天数为n时的房间受光面积。
4.根据权利要求3所述的分布式智慧节能建筑照明控制方法，其特征在于，基于人员活跃数据，得出任一房间的控制权重时，具体包括以下步骤：
获取任一房间的人员活跃数据，所述人员活跃数据包括人员进出频率、人员停留时间；
计算所述人员进出频率、人员停留时间的相似性均值，作为控制权重。
5.根据权利要求4所述的分布式智慧节能建筑照明控制方法，其特征在于，基于控制权重依次接收建筑内多个房间的环境光源变化特征与第二检测信息时，具体包括以下步骤：
将多个房间的控制权重依照从大到小的顺序进行排列，得出第一权重排列表；
若任意两个房间的控制权重互不相同，则按照第一权重排列表的顺序依次接收建筑内多个房间的环境变化特征与第二检测信息；
若存在有多个房间的控制权重相同的情况，则对控制权重相等的房间，按照人员停留时间排序，得出第二权重排列表，整合第一权重排列表与停留权重排列表，得出第三权重排列表，按照第三权重排列表的顺序依次接收建筑内多个房间的环境变化特征与第二检测信息。
6.根据权利要求5所述的分布式智慧节能建筑照明控制方法，其特征在于，所述光照优化模型具体如下式所示：
其中，x表示房间内照明装置数量，w表示房间中任一照明装置的功率。
7.一种分布式智慧节能建筑照明控制系统，其特征在于，包括以下内容：
集中控制装置：所述集中控制装置用于接收人流量采集装置、环境数据采集装置的检测数据，基于环境数据采集装置的检测数据和预设的光照估计模型，计算环境光源变化特征，基于人流量采集装置的检测数据得出任一房间的控制权重，并依据预设的光照优化模型、环境光源变化特征和控制权重，计算最优调节策略，并向照明装置下发调节控制命令；
人流量采集装置：所述人流量采集装置用于采集建筑中任一房间的人员活跃数据，并将人员活跃数据传输至集中控制装置中；
环境数据采集装置：所述环境数据采集装置用于采集任一房间的日环境光源数据和采集时间数据，并将日环境光源数据和采集时间数据传输至集中控制装置中；
照明装置：所述照明装置用于为建筑中任一房间提供照明光亮；
通信装置：所述通信装置用于将人流量采集装置、环境数据采集装置和照明装置分别与所述集中控制装置连接。
8.根据权利要求7所述的分布式智慧节能建筑照明控制系统，其特征在于，
所述通信装置采用以太网和单模光纤组合形式，所述集中控制装置和照明装置通过单模光纤与以太网交换机的光纤接口连接，构成以太网单模光纤兀余环结构。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述分布式智慧节能建筑照明控制方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述分布式智慧节能建筑照明控制方法。
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2023
- 2023-04-27 CN CN202310473327.XA patent/CN116489850A/zh not_active Withdrawn
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