[发明专利]采用非光传感器检测和量化日光的方法和系统

说明书

公开了一种方法和相应系统，其中，分析环境的整体照明以便检测和量化照明中的日光组分。本发明利用视觉和非视觉传感器的组合和对传感器数据进行滤波并分析传感器数据的信号处理算法。

技术领域

本申请涉及光管理系统领域，且更具体地涉及用于在包括一个或多个安装的光源和外部光源的空间中控制光分布的方法和系统。

背景技术

随着对能量节约的日益重视，用于控制由照明系统消耗的电能的系统正被使用。这种系统一般包括可用日光的利用。事实上，在许多国家，规章要求在建筑物（新的和翻新建筑物两者）中实现日光照明。在名称为“A METHOD FOR CONTROLLING BLIND SLAT ANGLEAND HEIGHT OF A SINGLE MOTOR BLIND”的共同待决申请号WO2013140292中描述了这种系统的示例；其全部内容以引用的方式结合在此。然而，在这种系统中，当使用低成本传感器时，在日光的可靠检测和实时响应中存在挑战。

即，日光采集照明控制系统的性能与感测环境光的光传感器的性能紧密相关。低成本光传感器通常是不精确的，且随着装置的使用期而变差。因为这种传感器测量在光敏二极管处聚集的光（直接的/反射的、人造的/自然的），它们不能分辨来自人造光源（如照明器）和自然光源（如太阳光）的光。特别地，由于日光和人造光的光谱是不同的，光传感器对日光的响应相较于对人造光的响应不同（例如，这种传感器对日光比对人造光更敏感）。

目前的日光采集照明控制系统一般与整体照明成比例地对人造光进行调光。由于光传感器对日光比对人造光更敏感，这导致人造光的过度调光。如果传感器能够分辨日光和人造光，则控制系统能够对它们做出不同响应以处理此过度调光问题。

进一步，已经观察到现有技术的闭环独立的百叶窗和照明控制策略在得到照明能量消耗的节省方面导致差的性能。主要原因是相较于一般的照明控制系统，一般的百叶窗控制系统的响应时间更慢。考虑一个场景，其中百叶窗的板条部分打开，且日光充足满足目标设定点。从而，电灯关闭。此时，云突然出现在天空中，因此内部照明下降至目标设定点以下。闭环百叶窗控制系统将通过（以比如5度的增量）打开百叶窗对此变化做出反应。同时，闭环照明控制系统也将注意到此变化，并使电灯变亮以达到设定点。由于电灯的响应时间比百叶窗快，当百叶窗系统慢慢打开板条时，电灯能够快速弥补差值。当由于电灯变亮而已经达到设定点之后，百叶窗停止进一步打开。因此达到稳定状态，其中百叶窗部分打开，而电灯以对节能非最优的水平进行照明。如果传感器能够区分日光和人造光，那么可以缓解此问题。这将使系统能够意识到，百叶窗需要进一步打开，因为存在采集更多日光的空间-尽管由于混合（日光+人造）光，可能已经达到设定点。

此外，现代照明系统可以主动控制窗户/建筑物正面百叶窗以通过避免来自日光的热量增益来节省HVAC制冷能量。当前，这通过以下方法执行：将室内光水平的增长（即超过原本设计的使用电灯的水平的增长）归因于日光，并由此计算进入空间的热量增益。这种方法可能是不精确的，因为光传感器不能区分电灯光和日光。已知HVAC是一般建筑物中最消耗能量的子系统，且HVAC装置具有较长的滞后（有时几小时）。从而，基于光水平的百叶窗控制中的任何简单的失误或不精确可能在建筑物中具有显著的能量后果。

再进一步，许多当前系统采用数据记录器来估计占用感测和日光采集照明控制系统的能量节省潜能。这些记录器记录占用和照明数据以发现何时空间未被占用而灯仍开着。灯是开启还是关闭是基于照明的突然变化估计的。因为这种当前的数据记录器系统中的光传感器不能区分日光和人造光，所以日光的突然变化（例如，有人关上或打开百叶窗，或者云经过）可能被不恰当地解释为人造光被开启或关闭。如果系统的传感器能够区分日光和人造光，那么可以克服此问题。

发明内容

本文所述的本发明中，提供了一种使用视觉传感器和非视觉传感器的组合检测和量化日光的系统。