CN206251403U - 一种天然采光照明节能控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种天然采光照明节能控制系统，包括对照明进行分区管理且实时监控系统运行状态的上位机、若干个用于控制该区域内由步进电机驱动的遮阳百叶的主控制单元、若干个用于通过控制LED驱动电路，实现LED灯具开关的从控单元。使用水平遮阳百叶引入天然光，以其作为室内照明的主要光源，在天然光照明无法满足光环境质量的情况下，即百叶达到最大开启角度Amax，且照度小于设定照度时，启用LED调光照明作为补偿。本实用新型采用总线连接方式，实现了集中管理、控制；充分利用天然光，并与人工照明相结合，使室内光照达到稳定、均匀的状态。

Description

一种天然采光照明节能控制系统
技术领域
本实用新型涉及照明控制领域，尤其涉及一种天然采光照明节能控制系统及其方法。
背景技术
日益突出的能源与环境问题，逐渐引起了国内外照明界对照明节能的重视，进而提出了“绿色照明”的理念。近年来，利用天然光提供照明环境，已得到照明界的广泛认可。而随着LED光源的出现，人们对照明质量要求的提高，就更为迫切地需要设计出新型的照明控制系统，它可以在满足室内舒适光环境的基础上，最大限度的合理利用天然光，达到节能目的。
天然光是办公建筑的首要光源，大部分办公人员更想工作在有天然采光的情况下，而且正确的天然光设计还能减少能源消耗。百叶遮阳是进行天然采光时，消除不舒服眩光，节约能源的理想方法。但是，手动操作设备很难达到天然光利用、眩目控制和节能的最佳平衡。用户通常调节百叶窗的位置后会保持几天或几周，而且不会完全打开百叶窗，这就使得天然光并没有得到合理利用。天然光受到多种因素的影响，具有多变性，有时室内的天然光照不稳定，而且不均匀，仅使用天然光不能满足照明需求，这就需要利用人工照明对天然光进行补偿。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是利用水平遮阳百叶引入天然光，把天然光控制与人工照明补光控制结合起来，进行基于天然采光照明节能控制。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种天然采光照明节能控制系统，其特征在于：包括上位机、与上位机之间采用总线通信连接的若干个主控单元、与主控单元之间采用DAIL总线连接的若干个从控单元；其中，上位机：对照明进行分区管理，实时监控系统运行状态，管理者可以通过上位机控制各个主控单元；主控单元：用于控制该区域内由步进电机驱动的遮阳百叶，并对所连从控单元发出调光命令；从控单元：通过LED驱动电路，实现LED灯具的开关、调光功能。
进一步地，主控单元包括主控制器、电源模块、RS-232接口、传感器模块、DALI接口、步进电机驱动电路；主控制器用于完成与上位机及DALI总线的数据交换，实现信息的分析处理；电源模块为DALI接口、传感器模块、步进电机驱动提供工作电压；RS-232接口完成主控单元与上位机的通信；DALI接口实现控制器的TTL电平与总线上DALI电平的转换，完成主控单元与从控单元的通信；传感器模块实现环境中光照度、温度、百叶角度、人存在与否的检测，并将相应信息传送给控制模块；步进电机驱动电路实现对遮阳百叶角度的控制。
进一步地，所述从控单元包括从控制器、电源模块、DALI接口、LED驱动调光电路；其中，所述从控制器接收并处理主控单元下达的DALI指令，控制LED驱动调光电路完成LED灯具的开关与调光，或者反馈从控单元的状态信息；所述电源模块为DALI接口、LED驱动调光电路提供工作电压；所述DALI接口实现从控制器的TTL电平与DALI电平的双向转换，完成主控单元与从控单元的通信；所述LED驱动调光电路实现LED灯具的开关与PWM调光功能。
进一步地，所述DALI总线控制64个从控单元。
进一步地，所述传感器模块包括光照度传感器、角度传感器、人体热释红外传感器、温度传感器。
本实用新型的控制系统总原理为：使用水平遮阳百叶引入天然光，以其作为室内照明的主要光源，在天然光照明无法满足光环境质量的情况下，即百叶达到最大开启角度Amax，且照度小于设定照度时，启用LED调光照明作为补偿。
本实用新型的有益效果是：(1)用户可以预先设置灯具以及百叶的控制模式；(2)照度、红外、温度、百叶角度传感器模块实时采集环境参数，传送给控制单元；(3)主控单元可根据天然光线条件与能耗因素合理调节百叶角度，进行采光控制；在天然光不能满足照度需求的情况下，通过DALI总线告知从控单元作出LED调光控制；(4)从控单元接收到主控单元的控制指令，控制LED灯具，实现PWM调光或状态反馈的功能；(5)上位机实时监测主控单元与从控单元的运行状态，并集中控制。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型的系统结构示意图；
图2为本实用新型的主控单元组成框图；
图3为本实用新型的从控单元组成框图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例
如图1本系统的组成，宏观上可分为上位机、主控单元和从控单元三层结构。上位机对办公室照明进行分区管理，实时监控系统运行状态，管理者和使用者可通过上位机控制各个主控单元，实现对百叶开度和灯管亮度的调节。主控单元与上位机通过RS-232总线进行通信，每个主控单元可控制该区域内由步进电机驱动的遮阳百叶，并对所连从控单元发出调光等命令。主控单元与从控单元之间使用DALI协议进行通信，每条DALI总线之多可以控制64个从控单元。从控单元通过LED驱动电路，实现LED灯具的开关、调光功能。主控单元和从控单元还分别连接有外扩模块。
如图2主控单元组成框图，主控制器完成与上位机及DALI总线的数据交换，实现信息的分析处理；电源模块为DALI接口、传感器模块、步进电机驱动等提供工作电压；RS-232接口完成主控单元与上位机的通信；DALI接口实现控制器TTL与总线上DALI的电平转换，完成主控单元与从控单元的通信；传感器模块实现环境中光照度、温度、百叶角度、人存在与否的检测，并将相应信息传送给控制器；人机交互电路主要是指键盘电路，用户通过按键命令，可以直接对电动遮阳百叶或者LED灯具进行控制；步进电机驱动电路则实现对遮阳百叶角度的控制。传感器模块除了使用照度传感器、人体热释红外传感器外，还采用了温度传感器和角度传感器。采用温度传感器是为了更好的实现天然采光；温度传感器可以间接获得室内得热的信息，避免百叶角度变化引起空调能耗的过渡增加；角度传感器可以实时反馈百叶角度，使控制更加精确。
如图3从控单元组成框图，从控制器接收并处理主控制器下达的DALI指令，控制LED驱动调光电路完成LED灯具的开关与调光，或者反馈从控单元的状态信息；电源模块为DALI接口、LED驱动调光电路等提供工作电压；DALI接口实现从控制器的TTL电平与DALI电平的双向转换，完成主控制单元与从控制单元的通信；LED驱动调光电路实现LED灯具的开关与PWM调光功能。
本实用新型的控制系统总原理为：使用水平遮阳百叶引入天然光，以其作为室内照明的主要光源，在天然光照明无法满足光环境质量的情况下，即百叶达到最大开启角度Amax，且照度小于设定照度时，启用LED调光照明作为补偿。
采用本实用新型上述实施方式，用户可以预先设置灯具以及百叶的控制模式；照度、红外、温度、百叶角度传感器模块实时采集环境参数，传送给控制单元；主控单元可根据天然光线条件与能耗因素合理调节百叶角度，进行采光控制；在天然光不能满足照度需求的情况下，通过DALI总线告知从控单元作出LED调光控制；从控单元接收到主控单元的控制指令，控制LED灯具，实现PWM调光或状态反馈的功能；上位机实时监测主控单元与从控单元的运行状态，并集中控制。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种天然采光照明节能控制系统，其特征在于：包括上位机、与上位机之间采用总线通信连接的若干个主控单元、与主控单元之间采用DAIL总线连接的若干个从控单元；
其中，上位机：对照明进行分区管理，实时监控系统运行状态，管理者可以通过上位机控制各个主控单元；
主控单元：用于控制该区域内由步进电机驱动的遮阳百叶，并对所连从控单元发出调光命令；
从控单元：用于控制LED驱动电路，实现LED灯具的开关、调光功能。
2.根据权利要求1所述的一种天然采光照明节能控制系统，其特征在于：主控单元包括主控制器、电源模块、RS-232接口、传感器模块、DALI接口、步进电机驱动电路；
其中，主控制器用于完成与上位机及DALI总线的数据交换，实现信息的分析处理；电源模块为DALI接口、传感器模块、步进电机驱动提供工作电压；RS-232接口完成主控单元与上位机的通信；DALI接口完成主控单元与从控单元的通信；传感器模块实现环境中光照度、温度、百叶角度、人存在与否的检测，并将相应信息传送给控制模块；步进电机驱动电路实现对遮阳百叶角度的控制。
3.根据权利要求1所述的一种天然采光照明节能控制系统，其特征在于：所述从控单元包括从控制器、电源模块、DALI接口、LED驱动调光电路；
其中，所述从控制器接收并处理主控单元下达的DALI指令，控制LED驱动调光电路完成LED灯具的开关与调光，或者反馈从控单元的状态信息；所述电源模块为DALI接口、LED驱动调光电路提供工作电压；所述DALI接口完成主控单元与从控单元的通信；所述LED驱动调光电路实现LED灯具的开关与PWM调光功能。
4.根据权利要求1所述的一种天然采光照明节能控制系统，其特征在于：所述DALI总线控制64个从控单元。
5.根据权利要求2所述的一种天然采光照明节能控制系统，其特征在于：所述传感器模块包括光照度传感器、角度传感器、人体热释红外传感器、温度传感器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110865589A (zh) * 2019-12-06 2020-03-06 中冶华天南京电气工程技术有限公司 一种敞开式办公区域节能控制系统及其控制方法
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CN113203072A (zh) * 2021-05-07 2021-08-03 北京中建建筑科学研究院有限公司 遮光装置的控制方法及系统
CN113408206A (zh) * 2021-06-23 2021-09-17 陕西科技大学 一种室内天然光照度建模方法

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