基于混合照明的室内节能系统设计II开题报告

1. 研究目的与意义

1.1课题研究的背景

长期以来，随着智能建筑的快速发展，智能照明也越来越成为人们重视的问题，并称为二十一世纪照明技术发展的重要方向。我国的建筑照明一直都使用传统的方法控制人工光源，比如声控开关控制、手动开关控制、光敏开关控制等，没能与自然采光照明相结合。随着社会的飞速发展，我国照明用电也在日益增长，有数据显示已占到社会总用电量的五分之一。所以，当下重要的一件事就是研究更先进的控制方式，对自然光进行合理有效的充分利用，在保障照明环境优化的前提下，达到节约资源的目的。可以看到的是现在虽然部分大楼达到了楼宇自控的水平，但依旧采用的是传统照明控制方式，只是简单的开关或者分时段的亮暗。这种控制方法虽然也能一定程度上节约资源，但这灵活度不够，不能提供一个舒适的工作环境，容易造成工作效率的下降。传统照明忽视了对自然光的合理利用，现实中，自然光的研究是建筑节能照明的重要途径之一，而且自然光的光色更纯净自然，拥有其他光源不可替代的地位。所以，合理充分的利用自然光进行室内照明是未来智能照明发展的方向之一。

随着当今科学技术的发展，人们越来越多的把智能控制运用到照明控制中来，也就发展成为当今照明控制的主流：智能照明控制系统。相比于国内，发达国家的智能照明控制方面要远远领先，我们国家是从五十年代初期，才开始研究采光，收集资料等等，对于智能建筑混合照明问题更是知之甚少。国外的智能照明技术已经达到相对先进的地步，他们已经可以吧音响设备、电话、自然采光等等集成到照明电路控制中来，可以达到光源和窗帘、空调的协调控制，可以有效的在节约资源上产生很乐观的效果。智能照明控制主要是利用各种智能传感器把所需要的和照明有关的各种信号采集到并输入到智能控制模块，利用智能计算法输出一个值，以达到对光源的合理控制。

2. 研究内容和预期目标

2.1、研究内容

目前室内的led灯泡等照明设备的功率都是固定的，当打开灯具时，无论此时室内的亮度弱还是强，灯具都会为室内提供同样的亮度，在室内包含多个照明设备时也是如此，特别是在白天，室内工作面上的光照度是来自室内led光源和室外自然光的叠加，室内光源的强度是固定的，室外自然光越强，室内工作面上的照度越大，那么为了节约电能，就可以设计一套针对房间各个区域的光源系统，自动调节灯源亮度的系统是非常有意义的，对于包含多个灯具的较大的房间来说，不需要每一个区域都保持同样的亮度，此时每一个灯具相对那一区域提供不同的光照度，只需保证整个房间的光照度达到一定的要求即可，这样就实现了室内照明整体节能的效果。该系统涉及到一种先进的控制策略的开发，要考虑到室内多个灯具的分布情况。

研究内容主要围绕影响室内照度的各种因素，得出控制模型受各种因素制约，具有未知性的特点。对国内外自然光组合照明系统进行深入研究，在此基础上设计出新型自然光组合照明的光学系统，在实验的基础上设计自适应控制算法，利用自然光照度的变化来控制室内光源的照度。同时基于无线传感网络实现对led的智能控制，完成led人工光源混合室内节能照明系统。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

本课题前期以节能算法研究和仿真为主，后期拟以实验为主，结合自适应控制策略为指导，实现智能化控制照明。本课题主要分析自然光和led灯混合照明的影响因素，在此基础上得出最佳的照明方案。根据方案设计出整体的系统构成，对每一部分进行学习和初步设计，编写相关程序来达到系统所需要的要求。再将研究出的算法在单片机中实现，测试系统使用情况，根据测试结果调试系统，最终完善系统。

研究步骤：

4. 参考文献

[1] 谢秀颖,郭宏祥.电气照明技术. 2.北京:中国电力出版社,2009.7;

[2] 北京照明学会照明设计委员会.照明设计手册.北京:中国电力出版社,2006.12；

[3]郭福雁,黄民德,建筑供配电与照明(下册).中国建设工业出版社，2014

5. 计划与进度安排

（1）.2022-02-20 ～2022-03-3 查阅资料，翻译外文资料和撰写开题报告；

（2）.2022-03-4 ～2022-04-01 研究室内混合照明的控制算法，并通过仿真进行验证；

（3）.2022-04-02 ～2022-04-30 设计出基于传感器和led灯节能照明系统，并采用常用eda软件绘制符合计算机辅助设计制图相关标准规范要求的原理图和pcb图；