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专利号: 202110085130X
申请人: 中国计量大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 其他类目不包含的电技术
更新日期:2024-08-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种商务酒店照明控制器,包括控制面板、集控主机,其特征在于,所述集控主机用来调节和驱动灯具内的LED灯组,用户通过操作控制面板向集控主机发送指令,按照明场景所对应的经优化处理获得的灯具调控参数分别调节各灯具内LED灯组的驱动电流,打开相应照明场景,所述优化处理,首先根据使用需求将商务酒店房间划分为多个区域,并基于各区域的位置和/或形状、及房间中各灯具的光分布模型,对各区域照度、照度均匀度的计算值相对于所预设参考值的达标程度进行评分,建立评价函数;其次,以房间内各灯具的的照明参数调制值为元素构成粒子群,采用粒子群优化算法,基于所述评价函数对各元素进行评分,并根据所述评分来迭代更新粒子群、及粒子群中的历史最优解,以迭代完成后的历史最优解所对应的照明参数调制值,作为最后的优化结果;

其中,所述粒子群优化算法处理包括:

T1、随机生成粒子群初始集合X(1)N*n,其元素xij(1),i=1,2,...N,j=1,2,...n;n为客房内待优化灯具个数即粒子群维数,N为粒子群规模;每个元素xij(1)表示房间内灯具j的i组粒子初始照明参数调制值,根据光分布模型对第i组粒子对应的所有n个灯具计算酒店房间各区域在每个灯具按当前照明参数调制值进行照明时的照度分布,并采用评价函数评价第i组粒子所对应的照明效果;

分别获取各粒子组照明参数调制值向量的初始评分值,作为自身历史最优解的初始评分值并记录照明参数调制值向量;

同时,记录所有N组粒子初始评分值中的最大值作为群体历史最优解的初始评分值并记录该照明参数调制值向量,令更新次数k=1;

T2、在粒子群优化过程中,每个元素xij()都对应一个改变值vij(),元素vij()表示相应灯具j的在其照明参数调制值xij()的基础上还需进行vij()的改变,为保证其有效性,vij()取值区间一般不应大于xij()可能取到的最大值的10%;若改变后的xij()大于xij()可能取到的最大值,则xij()仍然取其最大值;

随机生成集合V(k)N*n,其各元素分别表示合集X(k)N*n中各元素需作出的改变值,并采用下式对V(k)N*n及X(k)N*n进行多次更新:vij(k+1)=wvij(k)+c1r1(Pij(k)‑xij(k))+c2r2(Gj(k)‑xij(k))xij(k+1)=xij(k)+vij(k+1)

其中,k为当前更新次数;Pij(k)代表第i组粒子数据在第k次更新时的自身历史最优解所对应的第i个具体照明参数调制值,通过比较更新后各组照明参数调制值与其自身历史最优解两者的评分值获得,若更新后的评分值大于其自身历史最优解的评分值,则将更新后的照明参数调制值作为新的自身历史最优解进行记录;

Gj(k)代表第j个具体照明参数调制值在第k次更新时的粒子群体历史最优解,通过比较更新后的各组照明参数调制值与群体历史最优解的评分值获得;

c1,c2为常数,r1,r2为均匀分布在区间(0,1)之间的随机数;w为权重系数;wmax,wmin分别为权重系数最大值和最小值,X(k+1)N*n及V(k+1)N*n表示对X(k)N*n及V(k)N*n的第k次优化更新;

K表示最大更新次数,当k等于K时结束更新,并输出Gj(k)中记录的群体历史最优解的照明参数调制值,作为最后的输出结果。

2.如权利要求1所述的一种商务酒店照明控制器,其特征在于,所述评价函数中,还包括根据商务酒店照明中照明场景使用需求的评分,所述经优化处理获得的灯具调控参数存储在所述照明控制器中。

3.如权利要求1所述的一种商务酒店照明控制器,其特征在于,所述集控主机将照明场景所对应的所述照明参数调制值转换为相应PWM波占空比数值,当接收到控制面板发出的相应场景触控信息时,通过PWM波改变LED灯组各灯具的供电电流实现预设场景的开关控制。

4.如权利要求1所述的一种商务酒店照明控制器,其特征在于,所述划分根据商务酒店客房使用频率将商务酒店客房划分为三个区域——工作区域、临近区域和背景区域,其中,床面、写字台和沙发等用户使用较多的区域,定义为工作区域;其它用户可能使用到,但并不会长时间逗留的区域,列为工作平面临近区域;床面与洗手间墙壁之间的区域及窗台所在位置,则列入背景区域;

同时,将各区域照度和区域照度均匀度作为主要指标,建立评价函数f:

f=w1×u(E1)+w2×u(E2)+w3×u(E3)+w4×u(U1)+w5×u(U2)

其中,E1为工作平面水平照度,E2为工作平面临近区域照度,E3为背景区域照度,U1为工作平面照度均匀度,U2为工作平面临近区域照度均匀度;w1、w2、w3、w4、w5分别为各项指标的权重系数;u()表示针对各项指标,根据灯具光分布模型获得的计算值与参考值两者之间的接近程度,对于E1、E2、E3而言当计算值等于参考值时u()=1;

评价函数f建立完成后,采用层次分析法对各权重系数w1、w2、w3、w4、w5进行赋值,具体步骤如下:首先,根据权重系数个数n建立判断矩阵AN*n,并使用区间[1,9]中的两个整数的比对矩阵进行填充,各元素数值大小代表相应行权值项所对应指标相比于相应列权值项所对应指标的重要程度,其数值可以是主观评价结果,亦可以是通过样本调查所得的统计结果;

然后,将矩阵AN*n代入几何平均方程中,确定各权重系数具体数值,几何平均方程如下:

其中,aij为第i个权值项与第j个权值项的重要性比值。

5.如权利要求2所述的一种商务酒店照明控制器,其特征在于,所述根据商务酒店照明中照明场景使用需求的评分,包括:以灯具照明节能为优化目标,对评价函数f进行补充,要求在各工作区域保证照度和照度均匀度指标的同时,灯具能耗降至最低,若房间内共有n盏灯具,则新的评价函数F1可表示为:式中,P(i)为第i盏灯具的功率消耗。

6.如权利要求1所述的一种商务酒店照明控制器,其特征在于,所述控制面板由两个完全相同的触控式控制面板构成,分别置于酒店客房门厅和床头,粒子群中的所述元素,可以分别对应各灯具的其中一个照明参数调制值,即粒子群中可以用多个元素xij()来表示房间内某一个灯具j的第i组粒子照明参数调制值。

7.一种商务酒店照明系统,包括控制面板、集控主机及LED灯组,其特征在于,所述集控主机用来调节和驱动灯具内的可调光LED灯组,用户通过操作控制面板向集控主机发送指令,按照明场景所对应的经优化处理获得的灯具调控参数分别调节各灯具内LED灯组的驱动电流,打开相应照明场景,所述优化处理,首先根据使用需求将商务酒店房间划分为多个区域,并基于各区域的位置和/或形状、及房间中各灯具的光分布模型,对各区域照度、照度均匀度的计算值相对于所预设参考值的达标程度进行评分,建立评价函数;其次,以房间内各灯具的的照明参数调制值为元素构成粒子群,采用粒子群优化算法,基于所述评价函数对各元素进行评分,并根据所述评分来迭代更新粒子群、及粒子群中的历史最优解,以迭代完成后的历史最优解所对应的照明参数调制值,作为最后的优化结果;

其中,所述粒子群优化算法处理包括:

T1、随机生成粒子群初始集合X(1)N*n,其元素xij(1),i=1,2,...N,j=1,2,...n;n为客房内待优化灯具个数即粒子群维数,N为粒子群规模;每个元素xij(1)表示房间内灯具j的i组粒子初始照明参数调制值,根据光分布模型对第i组粒子对应的所有n个灯具计算酒店房间各区域在每个灯具按当前照明参数调制值进行照明时的照度分布,并采用评价函数评价第i组粒子所对应的照明效果;

分别获取各粒子组照明参数调制值向量的初始评分值,作为自身历史最优解的初始评分值并记录照明参数调制值向量;

同时,记录所有N组粒子初始评分值中的最大值作为群体历史最优解的初始评分值并记录该照明参数调制值向量,令更新次数k=1;

T2、在粒子群优化过程中,每个元素xij()都对应一个改变值vij(),元素vij()表示相应灯具j的在其照明参数调制值xij()的基础上还需进行vij()的改变,为保证其有效性,vij()取值区间一般不应大于xij()可能取到的最大值的10%;若改变后的xij()大于xij()可能取到的最大值,则xij()仍然取其最大值;

随机生成集合V(k)N*n,其各元素分别表示合集X(k)N*n中各元素需作出的改变值,并采用下式对V(k)N*n及X(k)N*n进行多次更新:vij(k+1)=wvij(k)+c1r1(Pij(k)‑xij(k))+c2r2(Gj(k)‑xij(k))xij(k+1)=xij(k)+vij(k+1)

其中,k为当前更新次数;Pij(k)代表第i组粒子数据在第k次更新时的自身历史最优解所对应的第i个具体照明参数调制值,通过比较更新后各组照明参数调制值与其自身历史最优解两者的评分值获得,若更新后的评分值大于其自身历史最优解的评分值,则将更新后的照明参数调制值作为新的自身历史最优解进行记录;

Gj(k)代表第j个具体照明参数调制值在第k次更新时的粒子群体历史最优解,通过比较更新后的各组照明参数调制值与群体历史最优解的评分值获得;

c1,c2为常数,r1,r2为均匀分布在区间(0,1)之间的随机数;w为权重系数;wmax,wmin分别为权重系数最大值和最小值,X(k+1)N*n及V(k+1)N*n表示对X(k)N*n及V(k)N*n的第k次优化更新;

K表示最大更新次数,当k等于K时结束更新,并输出Gj(k)中记录的群体历史最优解的照明参数调制值,作为最后的输出结果;

所述LED灯组与集控主机相连,并由多个亮度可调的LED灯具构成,依据商务酒店客房布局布置于商务酒店客房天花板内。

8.如权利要求7所述的一种商务酒店照明系统,其特征在于,所述评价函数中,还包括根据商务酒店照明中照明场景使用需求的评分,经优化处理获得的灯具调控参数存储在照明控制器中。

9.如权利要求7所述的一种商务酒店照明系统,其特征在于,所述集控主机将照明场景所对应的所述照明参数调制值转换为相应PWM波占空比数值,当接收到控制面板发出的相应场景触控信息时,通过PWM波改变LED灯组各灯具的供电电流实现预设场景的开关控制。

10.如权利要求7所述的一种商务酒店照明系统,其特征在于,所述照明场景中有一种办公场景,在所述办公场景中,所述评价函数可表示为:其中,E1为工作平面水平照度,E2为工作平面临近区域照度,E3为背景区域照度,U1为工作平面照度均匀度,U2为工作平面临近区域照度均匀度;w1、w2、w3、w4、w5分别为各项指标的权重系数;u()表示针对各项指标,根据灯具光分布模型获得的计算值与参考值两者之间的接近程度;E11表示写字台区域内的桌面水平照度,U11表示写字台区域内的桌面照度均匀度,q1、q2、k1、k2、k3为相应项的权重系数,其数值可由层次分析法获得。