[发明专利]具有多点传感器校准的开环闭环集成日光和人造光控制

说明书

本发明涉及照明控制，并且更具体地涉及用于在包括多个安装光源和外部光源的空间中控制光分布的方法和系统。

有越来越多的证据表明日光和对外视野改善健康状况、幸福感和生产力。在这点上，现有的自动窗饰（window treatment）控制和光控电照明系统远远不是最佳的。它们的操作通常不受用户的欣赏，从而导致用户禁用它们，这就造成失去营造舒适和高能效的照明环境的机会。其中一个问题源于独立受控的日光（窗饰）和电灯控制器的部署。

大多数现有的窗饰是手动操作的，从而导致失去在节能以及舒适性方面的机会。存在朝向对用于房间中的高效日光集成的这些系统的自动控制的增长动向。在现代商业建筑物中安装这样的系统。这些系统通常使用基于太阳时钟的形式、建筑物的模型及其周围环境的开环控制来进行操作。据报道，这样的系统的实际测试造成低于标准的性能：

-相邻房间中的相同百叶窗表现不同

-在晴天的情况下，百叶窗允许阳光直射到内部（从而产生令人不适的眩光），而在阴天的情况下，即使室内光水平非常低，百叶窗也不完全打开 。

该问题的一个原因是该系统是在关于内部和外部环境的某些假设下设计用于开环操作的。这些假设通常不是必然正确的，或者当环境改变（示例：树、建筑或拆除等）时会出现问题。

最近，在一些美国专利中公开了“集成”控制系统。以下是两个示例。

美国专利号7111952 B2公开了一种用于窗饰和电灯的组合式控制器。该系统包含日光感测以控制房间中的电灯的调光水平和日光量。该系统使用中央控制器以控制子系统。然而，操作是顺序的，即，首先调节窗饰直到其完全打开/关闭，并且然后调节电灯以提供所需要的其余光。

美国专利号7566137 B2公开了一种基于单个传感器或多个传感器的组合式电灯和窗饰控制器。电灯被分组到具有单个传感器或多个传感器的区段中。在多个传感器的情况下，将这些传感器的输出简单地进行平均。通过存在于每个区段中的预编程控制器实现多区段控制。所述组合式窗饰和电灯控制器是基于顺序操作的：例如，首先关闭或打开百叶窗，然后调节电灯。

上述系统的一个共同缺点在于它们顺序地操作，例如，首先完全关闭/打开百叶窗，之后操作电灯。这样的系统可能令用户不满。例如，当用户改变设定点或占用传感器检测到环境改变并且需要改变设定（例如从断路到接通位置）时，用户将不得不等待直到顺序操作完成为止以查看是否满足照明优选项。因为窗饰操作缓慢，所以总等待时间可能长达几秒钟，甚至一分钟或更长。随着当今对快速响应的需求，用户可能无法忍受这样长的等待时间，并将最终恢复到完全手动控制。

在非均匀日光分布的情况下，美国专利号7566137提出对每个区段中的电照明使用预设值。这样的系统是昂贵的，因为它需要在安装期间进行校准，并且当建筑物条件（内部或外部）改变时需要持续的维护。该专利提及一种多感官方法，但主要目的是通过简单平均这些传感器的输出来提高鲁棒性。这样的平均对于均匀分布光要求可能有用，但对于受控非均匀分布没有用。此外，这样的系统在节能方面不是最佳的。

较优的解决方案是闭环百叶窗控制，其基于内部照明条件调节百叶窗高度和板条角度，以及用于避免附加眩光的补充开环控制。然而，这样的系统不能安装在其中还存在闭环电灯控制的空间中，因为将存在明显的性能问题。更优的解决方案是集成控制器，其控制窗饰和电灯二者。然而，这需要控制系统的集成，而这需要一个制造商应对这两种系统。

在照明方面，最近的调查研究指出，大部分先进的光控照明控制系统不能满足性能预期。特别地，它们的性能在典型地还配备有百叶窗帘的日光点亮空间中发生降级。当空间中的板条角度和太阳定位改变时，性能故障的基本原因是环境中的反射改变。空间反射中的这样的变化未被现有系统适当地应对。较好的解决方案是知道百叶窗的定位、日光量以及太阳的入射角。这在多个传感器的情况下被称为工作面亮度估计，或者在单个光感测环境的情况下被称为多点校准。但是，这样的系统需要日光照明环境的知识。

因此，存在对集成日光和人造光控制系统的需要，该系统利用多点传感器校准设备。

本公开包含一种基于照明系统（电和日光/百叶窗控制器二者）之间的信息交换的系统，以用于具有多点传感器校准（动态传感器增益）和工作面照度估计的闭环开环系统。日光/百叶窗控制包含百叶窗帘、卷帘、电致变色窗等。然而，在不失一般性的情况下，我们将使用术语 “百叶窗帘”或简称为“百叶窗”。

在照明控制部分中，实现用于电照明和遮光帘板条角度控制的（闭环）照明控制单元以执行：