专利名称：控制空间中日光和人工照明和太阳眩光的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种系统用于通过的空间中电灯和/或日光的强度控制来自 动i也控制空问中的照/变(liglit levels)。尤其是，在 一个实J但例中，借
助于通过控制空间中电灯的强度控制空间中的人工光以及，以及控制 空间中机械化窗口作业，本发明致力于诸如内部房间的空间中照度的 控制以便达到整个空间的工作表面上的合理恒定的照明。此外，本发 明致力于一种系统以减小或者防止太阳眩光，太阳眩光由于阳光透过
围绕该空间的窗户或者其它开口，例如天窗，可能以低太阳高度角(Sun Angle)出现的。这种条件很可能出现在接近日落或日出时。
此外，本发明致力于空间的多区域中的空间中的电灯的控制，以 达到空间中预置的照明分布。"照明分布"表示空间的不同部分中目 标照明值的希望的分布状态。此外，本发明致力于基于空间内部中照 度的窗饰的控制，诸如遮光物，以便维护空间中预先定义的照明分布 和/或减小或消除通过开口进入空间的太阳眩光。此外，本发明致力于 一种系统，其执行三个功能控制空间中的电灯，控制空间中的自然光线以便达到预先定义的照明分布，以及减小或消除进入该空间的太 阳眩光。本发明因此致力于一种照明维护系统，以用于达到空间中预 先定义的照明分布，所述空间处的光是由自然光或人工光或者这两者 所提供的，并且此外所述空间的太阳眩光可选地减小或者消除。
照明维护系统，并且尤其是闭环(反馈)照明维护系统的一个主 要问题就是，由于空间中住户移动或者空间中表面反射的其它类型的 变化导致的用于检测入射光的传感器处的入射光的变化。现有技术的 一个解决方法就是，平均从多个照度传感器读数的照明。另一种方法 就是定位或者定向传感器的视域，以便传感器不受环境可选属性的住 户交通或其它短或长期变化的影响。
此外，已经开发用于照明维护和日光采集(harvesting)的开环系 统，但是这种开环系统不适用于基于内部光传感器而实现的窗饰控制， 因为当遮光物或者窗饰设备关闭时，就防止或限制了外部光状况的进 入。
当前用于窗饰的日照明控制的可获得的商用解决方法绝大部分都 基于外部光传感器和预示的控制算法。外部光传感器引起维护问题并 需要外部绞接(wring)。预定的控制方案难于配置。通常在正确地构 造控制系统之前，必须执行长时间的测量和计算机或者机械模型模拟。
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题的常规方法利用窗饰的开环控制的一些形式。在这些系统中，算法 通常基于外部光传感器的使用。这些常规系统采用基于外部照度读数 和时钟的策略的合并，以便导出所需的遮光物位置。规律地执行所期 望的照明条件的研究，以便预测眩光入射可能发生的时间。利用这种 控制类型的一些问题就是，它需要暴露在这些元素外的外部光传感器 的维护，并且利用绞接和/或安装连续不断地暴露于外部光线的传感器 也存在问题。此外，复杂数据库的准备和创建需要为大厦终年都定义 大厦的每个空间的照明条件，这是耗时而昂贵的。此外，在增加外部 遮光物物体如新大厦或者的车间情况下，这些系统需要控制数据库修 改，该控制对于大厦的每个空间不能完全最优化并且因此不导致最佳 的住户舒适和能量节省。
发明内容
本发明提供一种新的方法来维护在限制空间中的照明，其中照明 源包括空间中日光和电灯的合并。空间可以被划分为照明区域。新的 方法允许变量和弹性日光补偿，无需使用用于每个照明区域和窗饰集 成控制的分离的感测。可以使用一个或多个传感器来控制多个电灯， 以便合理地、精确地维护空间中希望的照明分布。此外，可以使用多 个光传感器来产生对应于当前整体照明的控制变量。该方法使得能够 精确地控制局部照明，无需对空间不同部分局部感测。
本发明另 一个优点是可以为多个照明分布维护空间中整体照明。 这些照明分布中的每个都可以具有不同的整体照明需求以及在空间不 同部分的照明关系。
在此描述了用于电灯控制实施方案的两个示意实施方式，尽管根 据在此所包含的描述，这些实施例的变化对于本领域技术人员将显而 意见。这些实施例可以采用定义为"开环"控制和"闭环"控制的控 制选项。术语"开环"用于描述基于来自内部光传感器信号的电灯控 制系统，所述内部光传感器主要地传感进入空间的日光。术语"闭环" 指的是使用主要地感测进入空间的日光和由被控电光源所生成的光的 合并的内部光传感器的电灯级控制系统。
本发明也描述用于窗户遮光设备的控制的闭环系统。假定，根据 来自光传感器的光读数来实现该闭环系统，所述光传感器主要地感测 受控窗饰影响的、通过窗户进入空间的日光。因此传感器入射照明随 窗饰调整的结果改变。
根据本发明一个实施例，可以仅仅使用单个光传感器或者来自多 个内部传感器的单个平均读数，来实现多个电灯和窗饰两者的控制。 这样来自单个光传感器或者一组光传感器的单个信号(信号输入变量) 可以用作窗饰控制的闭环算法以及电灯控制的开环算法的输入。
如上所述，现有系统的一个问题就是，采用外部光传感器和预定 控制算法来控制窗饰。如上所述，这些系统需要外部传感器的维护和 复杂数据聚集以及安装程序。本发明控制方法消除了对外部传感器和 这些数据聚集以及安装程序的需要，因而减小整体系统成本。
此外，本发明也允许将要受控内部空间中的太阳眩光。本发明可以提供接近优选的空间的照明控制。此外，在系统的安装和起动之前， 不需要知道空间的属性诸如孔径比或者开口，窗户的几何朝向或者外 部遮光物。由于使用日光或内部照明，可以控制照明和眩光两方面而 不用显著地牺牲的能量节省。由于该系统具有能力来根据立即或重复 的居民输入而自动地重新校准，从而增加了居民满意度。
本发明另一个目的就是通过仅仅在眩光入射期间并且当接近窗户 的曰光照明超出预置校准值时通过关闭窗饰，最大化日光保留。
在该申请中，应当理解的是，"窗户"指的是任何进入空间的开 口，包括天窗或者任何其它开口。此外，"窗饰"指的是任何类型的 开口遮光设备，诸如百叶窗，遮光物，可控或窗用玻璃的或其目的在 于控制通过建筑物墙壁中的或者在房顶的任何类型的开口，进入或离 开空间的光量的任何其它设备。
根据一个方面，本发明包含照明维护系统，其用于在贯穿一天的 至少部分时间维护空间中希望的照明分布，空间中照明源包括日光和 人工光，该系统包含传感器，传感器用于在至少部分空间中传感照明 度，提供人工光以补充空间的日光照明的多个电灯；电灯可以调光并 且可以安置在空间的一个或多个区域中，所述区域定义空间的预定体 积，每个区域具有至少一盏电灯，控制系统控制多个电灯的调光度以 便维护空问中希望的照明分布，根据希望的照明分布，控制每个区域 的至少一盏灯到调光度以达到在各个区域中希望的照明度，该控制系 统控制多个电灯以便调整每个电灯的调光度来达到希望的照明分布并 补偿在空间中贯穿一天中至少部分时间的日光照明，其中由控制系统 根据多个照明预置中的一个来选择每个灯的调光度，每个预置包含多 个灯的调光度的组合，并且其中控制系统朝着预置减弱电灯，这将导
致日光照明的适当的补偿，以便达到空间中希望的照明分布；以及该
控制系统运行以便当在预先定义的容限内达到希望的照明分布时，该 控制系统停止改变灯的调光度。
根据另一个方面，本发明包含照明维护系统，该照明维护系统用 于贯穿一天的至少部分时间内维护空间中希望的照明分布，其中照明 源包含进入空间的日光，该系统包含传感器，该传感器用于在至少部 分空间中传感照明度，允许日光进入到空间的用于至少一个开口的至少一个电可控制窗饰，该窗饰可选择地变化经过开口进入到空间中的 日光的量，控制系统控制至少一个窗饰，该控制系统在贯穿一天中至 少部分时间控制至少一个窗饰来达到空间中希望的照明分布，并且其 中当已经达到在预先定义的容限内希望的照明分布时，控制系统停止 调整至少一个窗饰。
根据另一个方面，本发明包含一种用于减小通过开口进入空间的 太阳眩光的系统，该系统包含允许日光进入到空间的至少一个开口的 至少一个电可控窗饰，窗饰可选地改变通过开口进入到空间中的日光
量，用于传感进入空间的日光照明的传感器，控制至少一个窗饰的控 制系统，以及如果出现通过开口的太阳眩光，该控制系统操作以调整 窗饰以便减少太阳眩光，并且以便当太阳眩光已经最小化时，控制系 统停止对至少一个窗饰的调整。
根据另一个方面，本发明包含一种照明维护系统，该照明维护系 统用于在贯穿一天中至少部分时间中维护空间中希望的照明分布，其 中照明源包括进入空间的日光，该系统包含允许日光进入到空间的至 少一个开口的至少一个电可控窗饰，窗饰选择性地改变通过开口进入
空间的日光量，用于传感进入到空间中的日光照明的传感器，控制系 统控制至少一个窗饰，以在贯穿一天中至少部分时间中维护空间中希 望的照明分布，并且如果出现通过开口的太阳眩光，该控制系统还操 作以调整窗饰以减少太阳眩光，并且以便当达到预先定义的容限内的 希望的照明分布时，该控制系统停止至少一个窗饰的调整。
根据另一个方面，本发明包含一种照明维护系统，该照明维护系 统在贯穿一天中至少部分时间中用于在空间中维护希望的照明分布， 其中照明源包括日光和人工光，该系统包含用于在至少部分空间中传 感照明度的第一传感器，用于至少一个允许日光进入到空间中的开口 的至少一个电可控窗饰，窗饰可选地变化通过开口进入到空间中的日 光，多个电灯提供人工光以补充空间的日光照明，电灯可以调光，控 制系统控制至少一个窗饰以及多个电灯以维护空间中希望的照明分 布，该控制系统控制多个电灯以便调整每个电灯的调光度来达到希望 的照明分布并补偿贯穿一天中至少部分时间内的空间中的日光照明， 如果发生通过开口的太阳眩光，该控制系统操作以便调整至少一个窗饰以减小太阳眩光，并且以便当达到在预先定义的容限内的希望的照 明分布时，该控制停止变化灯的调光度以及窗饰的调整。
根据本发明的又另 一个实施方式，用于内部空间的照明维护系统 包含传感器，该传感器用于传感空间部分的照明或者选择性地用于感 测空间中地平均照明，补充日光照明的光源包含多个独立的可调光的 电灯以及可选电可控窗户和/或天窗遮光设备以减弱日光照明，例如滚 轴遮光物，任何类型的百叶窗或者电可控窗户或者天窗光滑面。
根据另一个实施方式，本发明包含照明维护系统，该照明维护系 统用于在贯穿一天的部分时间中维护空间希望的照明分布，其中明源 包括日光和人工光，该系统包含至少一个用于传感在至少部分空间中 的照明度的内部传感器；允许日光进入到空间的至少一个开口的至少 一个电可控窗饰，该窗饰可选地改变通过开口进入空间的日光量；多 个提供人工光以补充空间的日光照明的电灯，所述电灯是可调光的； 控制系统控制至少一个窗饰以及多个电灯以维护空间中希望的照明分
布；该控制系统控制多个电灯以便调整每个电灯的调光度来达到希望 的照明分布并补偿贯穿一天中至少部分时间内在空间中的日光照明； 其中根据开环控制算法来实现电灯的控制并且根据闭环算法来实现窗 户遮光设备的控制；并且其中对电灯和窗饰两者的控制是基于表示从
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此外，该系统包含操作窗户和/或天窗遮光设备和电灯以便维护空 间中希望的照明分布的自动控制系统。
根据本发明第一电灯控制方法，使用闭环算法来控制所述电灯。 优选地，照明控制系统操作电灯以便光在两个或多个固定预置或场景 之间调光。每个预置包含调光度的组合以达到希望的照明分布并一天 里空间中补偿可利用的日光。或者基于每个区域整体调光度或者基于 空间特定部分的调光度来排序所述预置。以与空间中特定位置可利用 日光成反比来设置用于每个预置的个别照明区域的调光度的关系。
控制系统自动地朝向预置来调整电灯的调光度，所述预置将导致 可利用光的合适的补充。当达到希望的照明时，系统停止改变来自电 灯的光输出和/或停止改变位置或遮光设备的透明度。该系统在对应于 一个或多个日间照明条件的预置和夜间照明条件之间调整多个电灯。可以使用一个或多个代表单个输入到控制系统的内部光传感器来控制 窗户遮光设备和电灯。可替换地，可以根据一个或多个内部光传感器 来控制窗户遮光设备，所述内部光传感器分离于用于控制电灯并连接 到照明控制处理器的光传感器。
由本发明描述的一种用于窗饰控制的方法也可以与用于电灯控制 的开环的方法合并。用于电灯控制的该开环方法可以优选地如在参照
文献US专利4，236，101中描述地来实现，其所公开全文在此合并以供参考。
在当独立的第二光传感器或者一组光传感器用于窗户遮光设备的 控制时情况下，光传感器优选地接近于窗户安装，以便其视域朝向窗 户以便光传感器主要地传感进入空间的日光。
如上所述， 一组独立的光传感器用于电灯的控制。这些传感器可 以是与控制窗户遮光设备的光传感器相同的类型，并且在示意实施例 中这些传感器经由分离接口单元连接到照明控制系统。由独立控制算 法处理来自这些传感器的照度读数。用于电灯控制的光传感器优选地 安装在大约距离窗户两个窗户高度的地方。在一个特定实施方案中， 定向传感器以便它们的视野远离窗口 。该定向适于闭环照明控制系统。 然而，也可以为此目的采用主要的开环系统。在主要开环控制情况下，
用于电灯控制的内部传感器的视野朝窗户定向
本发明也包含用于照明维护的方法。
根据一个方面，本发明包含在贯穿一天中至少部分时间中用于维 护空间中希望的照明分布的方法，其中照明源包括日光和人工光，该 方法包含感测在至少部分控制中的照明度，利用提供人工光的多个电 灯补充空间的日光照明，所述电灯可以调光并且被安置在空间中的一 个或多个区域，所述区域定义空间的预先定义的体积，每个区域具有 至少一盏灯，响应于传感的照明度利用控制系统控制多个电灯的调光 度以维护空间中希望的照明分布，控制的步骤包含调整每个区域的至 少一盏灯的调光度以达到每个区域中希望的照明度，并且从而维护空 间中希望的照明分布并补偿空间中日光照明，其中由控制系统根据多 个照明预置中的一个来选择每个灯的调光度，每个预置包含灯的调光 度的组合并且其中控制系统朝向预置减弱电灯，所述预置将导致日光照明的合适的补充以达到空间中希望的照明分布；当达到预先定义的 容限内的希望的照明分布时停止变化灯的调光度；以及在一天当中期 间重复以上步骤以在贯穿一天的至少部分时间中维护希望的照明分 布。
根据本发明另一个方面，包含一种用于在贯穿一天中至少部分时 间维护空间中希望的照明分布的方法，其中照明源包括进入空间的日 光，该方法包含，感测在至少部分空间中的照明度，为至少一个允许 日光进入到空间的开口提供至少一个电可控窗饰，窗饰可选地改变通 过开口进入空间的日光量，响应于传感的照明度利用控制系统控制至 少一个窗饰，以达到空间中希望的照明分布，当达到预先定义的容限 内的希望的照明分布时，利用控制系统停止调整至少一个窗饰，以及 在一天当中期间重复以上步骤以在贯穿一天的至少部分时间中维护希 望的照明分布。
根据又另一个方面，本发明包含一种用于减少通过开口进入空间 中的太阳眩光的方法，所述方法包含，为至少一个允许日光进入到空 间的开口提供至少一个电可控窗饰，所述窗饰选择地改变通过开口进 入空间的日光量，感测进入空间的日光照明，响应于传感的日光照明 利用控制系统控制至少一个窗饰，以及如果发生通过开口的太阳眩光， 利用控制系统调整窗饰以减少太阳眩光，并且当太阳眩光己经最小化 时，停止至少一个窗饰的调整。
根据仍又另一个方面，本发明包含一种用于在贯穿一天中至少部 分时间维护空间中希望的照明分布的方法，其中照明源包括进入空间 的日光，该方法包含，为至少一个允许日光进入到空间的开口提供至 少一个电可控窗饰，所述窗饰选择地改变通过开口进入空间的日光量， 感测进入空间的日光照明，响应于传感的日光照明利用控制系统控制 至少一个窗饰以便在贯穿一天的至少部分时间中维护空间中希望的照 明分布，以及如果发生通过开口的太阳眩光，利用控制系统调整窗饰 以减少太阳眩光，并且当已经达到在预先定义的容限内的希望的照明 分布时，停止至少一个窗饰的调整，还包含在一天中至少部分时间重 复以上歩骤以维护希望的照明分布。
本发明又另一个方面包含一种用于在贯穿一天中至少部分时间维护空间中希望的照明分布的方法，其中照明源包括日光和人工光，该 方法包含感测在至少部分空间中的照明度，为至少一个允许日光进 入到空间的开口提供至少一个电可控窗饰，所述窗饰选择地改变通过 开口进入空间的日光量，利用提供人工光的多个电灯补充空间的日光 照明，电灯是可调光的，响应于传感的照明度、利用控制系统控制至 少一个窗饰和多个电灯以维护空间中希望的照明分布，利用控制系统 控制多个电灯，以便调整每个灯的调光度，以达到希望的分布，并在 一天中至少部分时间补偿空间中日光照明，如果发生通过开口的太阳 眩光，利用控制系统调整至少一个窗饰以减少太阳眩光，当已经达到 在预先定义的容限内的希望的照明分布时，停止变化灯的调光度以及 窗饰的调整，以及一天中重复以上步骤以在一天中至少部分时间维护 希望的照明分布。
参考附图，根据本发明以下描述，本发明其它特点和优点将变得 显而易见。
在下文的详细描述中将参照附图来更加详细地描述本发明，其中 图1是根据本发明的照明维护系统的框图2示出利用本发明的系统、连接到各种传感器、照明源以及可 控窗饰的典型房间布局的平面布置图3是图示出用于单一照明分布的预置配置的第一实例； 图4示出用于不同照明分布的预置配置的第二实例； 图5示出仍旧用于不同照明分布的预置配置的第三实例； 图6示出系统主要循环的处理流程；
图7a示出当空间中的照明太暗时，仅仅用于第一系统控制电子灯 的处理流程；
图7b示出当空间中的光线照明可接受时，仅仅用于第一系统控制 电子灯的处理流程；
图7c示出当内部空间中的照明条件为光过多时，仅仅用于第一系 统控制电子灯的处理流程；
图8a示出当照明太暗时，用于第二系统控制电灯以及窗饰两者的处理流程；
图8b示出当光线可接受时，用于第二系统的处理流程； 图8C示出当光过多时，用于第二系统的处理流程； 图9是系统的处理流程，其示出该系统响应于照明量如何改变时 间延迟来操作窗饰；
图IO示出该系统如何变化死区(dead-band)设置点来减少眩光； 图11示出用于减少太阳眩光的可替换处理流程； 图12示出响应于手动补偿的处理流程；
图B，其包含图13a和13b,示出如何测量太阳高度角；以及 图14示出照明度以及当整天都需要眩光控制时的图表。
具体实施例方式
现在参照附图，图1是本发明实施例的用于在诸如房间的空间中
的控制照明度以及用于减少太阳眩光的框图，其中在所述空间中日光
和人工光充当光源。系统10包含中央处理器100，中央处理器100可
以是Lutron GRAFIK 6000 中央照明处理器，例如型号
No.GR6MXINP。中央处理器100具有与其连接的调光面板110，调光
面板110具有各种照明负载120，所述照明负载可以是任何光源类型， ^n:t壬伯K巨版；;东;t主甘卜的tt'W的浩l的 f宜SffiF^亡fr由、钌
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LED (光发射发光二极管)、LV (低电压)，并且所述照明负载可以 由调光面板110控制以响应经由数字链路137的通信来自中央处理器 110的命令。调光面板可以是Lutron类型GP12-1203-ML—15。光传 感接口 130经由数字通信链路135连接于中央处理器。连接于光传感 器接口 130的是一个或多个光传感器140，其可以是从Lutron模型 No.MW-PS-WH可获得的micro WATT⑧光传感器。光传感器140是用 于内部光线120的控制的。另一个光传感器接口 132经由链路135连 接于中央处理器100。连接于光传感器接口 132的是一个或多个光传感 器145 ，其可以是从Lutron模型No.MW-PS-WH可获得的micro WATT 光传感器。光传感器145是用于机械化窗饰170的控制的。
可以提供一个或多个墙站150，墙站150经由数字通信链路135 连接于中央处理器100以及光传感器接口。提供这些墙站150用于各种照明负载120的人工控制。同样，连接到链路135的可以是窗饰控
制器160，用于人工控制窗饰170。这些控制器160可以是Lu加n GRAFIK 6000 Sivoia⑧控制器型号No.SO-SVCI-WH-EOl 。窗饰170可 以包含LutronSivoia马达驱动单元，例如，型号No.SV-MDU-20或者 Lutron Sivoia QED 电子驱动单元，例如型号No.SQV-EDU-20驱动 Lutron Sivoia滚轴遮光物，Kit no.SV-RS-KIT。
计算机，例如个人计算机180可以经由接口适配器190以及诸如 PC插孔(jack) 200的适当的连接连接到中央处理器100，所述适当的 连接用于中央处理器的编程/监视。应当注意的是，可以使用Lutron GRAFIK 7000TM中央光线处理器代替GRAFIK 6000中央处理器。
图2示出典型房间布局的平面布置图。所示中央处理器100和调 光面板110位于电子电动小房间密室(electrical closet)内。同样也示 出各种灯120并将其分成，例如，五个区域，每个区域分离地由调光 面板来控制。区域l靠近窗户172。可以采用不同数目的区域，包括单 个区域。光传感器接口 130连接于光传感器140并且接口 130连接于 中央处理器100。优选地安装光传感器140以便没有或者只有最少地日 光直接照射到光传感器中，并且以便光传感器测量在照明空间中的表 面所反射的光线。光传感器140优选地安装在远离窗户172的大约两 l 囟乂 问/又o 囟HJ]工巾1」^1^丄uu比:i^: j wli;pq口，j囟"i」/>c^yj<i:a丄/丄？ 囟w卩Z)C"刀 机驱动窗饰170。窗饰控制器160允许窗饰170的人工控制。光传感器 接口 132连接于光传感器或者光传感器145以便传感进入房间的日光， 并连接到中央处理器100。指示光传感器145以便其视域朝向窗户并且 将其优选地安装在窗户172的一个窗户高度之内。
中央处理器100管理用于整个设施的光线，并且允许用户创建并 取消用于普通房间行为，例如一般会议、音频一视频展示、特殊事件、 等的常规预置场景(或者预置)。通过调整每个区域的电灯或者机械 化窗饰的强度来设置场景，以便生成用于特定行为的组合。墙站150， 手持式控制，预编程的时钟时间事件、居住传感器、和光传感器140、 145能够提供输入至系统以便选择任何区域中的任何场景。中央处理器 100包括天文时钟，天文时钟能够根据日出和日落时间来安排时间。使 用例如，个人计算机180上的Lutron GRAFIK 6000安装软件，来完成系统设计和安装。当完成系统安装时，计算机180可以用于系统监视
和实时操作。 一个标准中央处理器100能够控制多达512个区域和544 个场景以及多达96个控制点。
机械化窗饰170允许系统控制电灯之外的自然光。马达171可以 被预编程以预置窗饰级。控制器160允许来自中央处理器100的窗饰 预置的选择。每个控制器160能够控制多达64个马达。
使用光传感器接口 130来选择预置光线场景，并且使用接口 132 来设置窗饰级，以响应用于最佳照度、能量节省、和减小的太阳眩光 的可利用日光或者电灯。光传感器130、 132处理来自光传感器140、 145的照度信息，并经由数字通信链路135将该测量的照明数据传递到 中央处理器100。
在本发明的优选实施方式中，中央处理器IOO运行两个算法1) 用于窗饰控制的第一算法和用于电灯控制的第二算法，这两者都基于 经过光传感器接口 130与中央处理器100通信光传感器149的读数。 可替换的是，可以根据经过光传感器接口 132与中央处理器的通信光 传感器145的读数来实现用于窗饰控制的第一算法。然而，另一种可 替换方法是以通过接口 132的来自光传感器145的读数为基础进行两 种控制算法的操作。在这种情况下，电灯的控制应当基于在U.S.专利
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在所描述的优选补偿方案中，两种算法是由相同的处理器来操作 的。优选地，两种算法能够独立地工作，并且可以由分离的处理器或 者相同但是独立操作的处理器来控制。举个例子，可以提供一个系统 来调整仅仅阴影部分并且来减少空间中的眩光。可以采用独立的系统 来调整电灯级。可替换地， 一个系统可以处理所有的三个功能，电灯 控制、阴影控制以维护照明分布、以及阴影控制来减少太阳眩光。
为了控制电灯，根据本发明第一方面，实施方案是基于预置的固 定数目、或者光线场景，优选地可以使用四个预置。然而，可以提供 任何数目的预置，包括仅仅提供一个。每个预置为一个或多个电照明 区域定义目标强度，例如是图2所示区域l一5。对于带有四个预置的 系统，这些预置将称作最小预置、中等低预置、中等高预置和最大预置。
在绝大多数情况下，配置最小预置以便所有电灯关闭并且用于最 大化空间中的日光。在日光高利用度并且窗饰完全打开的条件下，对 于较深空间中日光分布不充分的空间，配置该空间以便维护等值照明。 当在被控制地空间地主要部分中有充分的可利用日光时，优选地校准 该预置。
中等低预置一般地对应于当可获得充足日光来达到空间中接近窗 户或其它开口的最高所需照明时所有照明的所需的电灯的作用。
中等高预置一般地对应于当可利用日光处于最大量和最小量之间 时电灯所需的作用。
最大预置对应于空间中仅仅由电灯而没有可利用日光时所需照明。
以上是一种编程最小、中等低、中等高和最大预置的可行的方法， 但是也可以使用用于这些预置的其它值。
图3、 4和5中示出了各种预置或场景配置。每个流程图示出电灯 和日照度对与窗户的距离。虚线表示电灯级，电灯典型地距离窗户更 远。实线表示在一天中瞬时通过窗户进来的日照度，日照度典型地随
着自窗户的距离逐渐降低。图3是用于单调照明分布的预置配置的实
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照度)。用于中高和中低预置的区域强度根据与窗户的距离进行变化，
以便与窗户最远的区域使得它们的灯设置得更加明亮。图4和5示出
预置配置，其中所述预置对于不同照明分布具有不同图表形状。 用于四个预置中的每个预置的平均照明作用必须提供由安装在空
间中的光传感器140检测的逐渐增高的整个照明。由光传感器接口 130 来处理来自一个或多个光传感器140的照度信息，并将照度信息发送 到中央处理器IOO，并与两个阈值相比较。这些阈值对应于
1. 照明的可接受范围的最小值；以及
2. 照明的目标值；以及
3. 照明的可接受范围的最大值。
用于比较照度与阈值的照度信号比较器优选地是滞后型，并且可 以作为数字或模拟分量来实现。可替换地是，比较器功能可以作为中央处理器100的部分来实现。优选地，应当配置该比较器以便可以基 于配置输入来选择若干不同数目的照明阈值组。 结果信息将对应于下列照明条件
1. 在该地域中的照明太暗(低于最小阈值)；以及
2. 在该地域中的照明可接受(高于最小阈值并低于最大阈值)；
以及
3. 在该地域中的照明太亮(高于最大阈值)。
基于该信息，中央处理器100控制一个或多个电气照明区域来达
到希望的照明分布。此外，如下文将更详细地描述的那样，该系统将
基于来自光传感器145的输入，优选地控制窗户遮光设备来防止太阳 眩光。
正如以上所讨论的，在示意性实施方式中有四个预置，最小、中 低、中高和最大。下列片断描述配置这四个预置所采取的步骤。
利用禁止的处理器100中的控制算法来执行预置的校准，并且该 系统仅仅被手动控制。当空间中可获得日光照明的高级别明显超过希 望的目标照明时，通过设置电灯级别来配置最小预置。接近于窗户的 区域的照明区域强度被设置为关闭以用于最小预置。
中低预置是如下配置的中央处理器100被禁止，并且设置为手
动控制。随着屯灯关闭，选择窗饰位置以便围绕该房间中间或者用于 较深处空间的第二排灯之下的地域的日光照明处于目标级。因此，设 置所有电灯区域的级以便整个地域中的照度可接受。该配置就是中低 预置。
为了配置中高预置，中央处理器IOO被禁止并且设置为手动控制。
中高预置连同中低预置响应于日光的可利用来定义线性电灯的区域。 调整该预置以便将照明强度的固定增长增加到为中低预置而校准的所 有区域强度，以这种方式以便没有区域强度超过在下一步骤中校准的 用于夜间区域的设置。为了简化校准，可以首先校准最大预置。
通过首先将控制系统设置为手动控制以便禁止控制系统来配置最 大预置。如果安装了停电窗饰，那么窗饰完全关闭，否则其优选地等 待直至没有日光地夜晚来设置最大预置。设置所有区域级以便整个地 域的照度是可接受的并没有日光穿过窗户(夜间级)。这将定义最大预置。
根据本发明基于用于电灯控制的闭环控制方法，图6示出用于系 统的主要循环处理流程的优选实施方式。用于控制仅仅电灯的系统的
主循环的系统将与控制灯以及窗饰的系统的主循环基本相同。图7a， 图7b和图7c描述了用于仅仅控制电灯的系统的处理流程。图8a，图 8b和图8c描述了用于控制电灯以及窗饰设备两者以便达到希望的照明 分布的系统的处理流程。图9一14解释了用于减小或者消除太阳眩光 的系统的处理流程。图6 — 8c以及图10—12中所示的各种循环不断或 者有规律间隔地运行。
图6示出用于主控制循环的流程图，所述控制循环利用所示三个 条件太暗500，可接受510，和太亮520。如果太暗(500)，流程从 A开始进入图7a。如果级是可接受的(510)，那么流程流向图7b的 B，并且如果太亮(520)，那么流程流向图7c的C。对于图6的每个 决定，由光传感器140所感应的照度都与先前所描述的两个阈值中的 一个相比较。
图7a示出用于太暗条件(500)的流程图。更详细地说，控制器 在630首先检査以确定该系统是否设置在最低预置。如果是，那么在 640选择中低预置。如果不是，做出检査以确定该系统是否设置到中低
$石嬰 z乙m ^ Arr田曰/屮/r Lb払太1、f rfe i+i ,kr曰冗、/f^ P卩/ ,广n 、 ，Lh讲旦
j只且 、uju乂 0 yH7Tc疋'iP义山n旦^^用AtiHiAJ疋口 t/9V:ki vuov;v ， Lii/Tyii疋
说，仍旧处于接近特定预置级的过程。如果是，退出返回到主循环(图
6)。如果已经完成减弱(调光度改变)，那么选择中高预置(670)。 如果在步骤680中没有设置中低预置，那么该系统检査它是否设 置到中高预置。在690检查减弱，并且如果完成了减弱，那么在700 选择最大预置。
如果该系统没有设置为中高预置(680)，那么做出检查以确定它 是否处于最大预置(710)，仍然减弱(720)，完成减弱(730)，并 且在740选择最大预置并且然后退出。如果该系统在步骤710不处于 最大预置，那么在750设置最大预置并且退出。然后，如果在步骤710 确定最大预置是系统状态，并且如果在720、 730减弱照明到最大预置 并不导致到希望的照明，那么在740设置最大预置。如果在步骤710 的系统状态是选择了最大预置(而不是其它三种预置)，那么在步骤750系统选择最大预置。从而，如果选择和减弱到四个预置中的任何一
个都不导致希望的照明分布，那么在750自动选择最大预置，如此能
够达到最大值人工光照明。
图7b示出用于可接受照明条件的流程图。正如所示，如果照明处 于可接受范围(由每个光传感器140检测一可以平均光传感器140的 测量值，或者每个光传感器的阈值可以不同)，停止减弱并且重置延 迟时间(760)并返回主循环。
图7c示出太亮条件的流程图。
在830，做出决定，该系统是否处于最大预置。如果是，在840 选择中高预置并且退出。
如果在830没有设置最大预置，那么做出检査以确定该系统是否 已经在850设置为中高预置。如果是，做出检査以确定在860灯是否 仍然减弱。如果没有，在870选择中低预置。如果灯仍然在减弱，那 么退出。 一旦设置了中低预置，就退出。
如果在850没有设置中高预置，那么做出检查以确定在880是否 设置了中低预置。如果是，那么在890做出检查，以确定灯是否仍然 在减弱。如果是，退出。如果不是，在900选择最小预置并且退出。
如果在步骤880，没有设置中低预置，那么在910做出检查以确定 该系统是否设置为最小予页置。如果是，那么在920做出检查以确定灯 是否仍然在减弱。如果是退出，如果不是，在930做出检查以确定减 弱是否完成。如果是，退出。如果不是在940选择最小预置并且退出。
最终，如果主循环(图6)在图7c所示步骤中的任何一点都没有 确定可接受照明条件，那么在950选择最小预置。
这样，系统根据照明条件是否太暗或者太亮(图7a和7c)，通过 不断在主循环(图6)中操作、离开主循环来进行操作，不断地在主循 环和当循环通过图7a和7c的循环时的图7a和7c的循环之间交替，并 且在510 —旦在主循环期间实现了可接受照明条件，那么在步骤760 停止减弱(图7b)。如果无法实现可接受照明条件，分别根据条件是 否太亮或太暗，该系统默认为最小或最大预置。
为了补偿用于不同种光源的光传感器140对光谱灵敏度的差异， 优选地变化用于电灯控制处理流程的设置点阈值。由于日光灯产生的光的窄频谱，因而即使就人眼设计的校正光谱灵敏度的传感器，诸如
LutronMW-PS光传感器，与相当的日光出现时产生的光谱相比较，也 可以传递较低的荧光灯的输出信号。
根据输出控制信号来调整用于电灯控制处理流程的设置点。根据 试验测量，与日光相比较而言，MW-PS光传感器对荧光灯具有大约 30%的较低的灵敏度。在通常开环应用中该差异现在己经不是问题， 但是必须在闭环应用中得到校正。实现灵敏度补偿以便当用于接近窗 户的电灯的控制信号从100%改变到0%时，在0%和30%之间成比例 地标度设置点。
该设置点的一种可行的实施方案如下
光设置点二白天设置点x (以％表示的1—0.003x窗户照明区域强 度)。常量0.003从MW-PS光传感器对荧光灯具有30%较低灵敏度的 公知事实导出。
也可以根据一天的时间来调整设置点。由于窗饰是自动控制的， 因而一天中在空间中的可获得日光的整个变化显著减少。因此，仅仅 在接近日出或日落时有效地需要光谱灵敏度补偿，并且光谱灵敏度补 偿可以根据用于给定天文时钟读出的太阳高度角来导出。天文时钟包 含在中央处理器100中。
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就是将一天当前时间或者窗户照明区域区域强度从中央处理器发送到
光传感器接口 130。然后光传感器接口 130能够做出相应的调整到设置 点，处理来自光传感器140的照度信息，比较照度信息与设置点，并 发送对应于当前光条件的信号(或者"太暗"或者"太亮")至中央 处理器100。然后中央处理器100能够能够根据这些条件中的任意一条 来行动。
己经描述了用于设置电灯源级别的处理流程。将描述用于控制窗 饰以及电灯的进一步处理流程。
转向图8a，除了在步骤610和620检查条件的附加设置之外，基 本与图7a相同。尤其是，在步骤610，做出检査以确定例如遮光物的 窗饰是否处于手动补偿，所述手动补偿经由墙站150或者窗饰控制器 160由手动控制来超控。如果是，那么手动设置位置没有改变，并且处理进行到先前描述的步骤630。已经参照图7a描述了处理剩下的步骤，
将不在此重复。因而，系统试图达到希望的照明分布，让窗饰如手动 设置一样。
如果遮光物不再处于手动补偿，执行步骤620并且做出检查以确 定，遮光物是否完全打开。如果是，处理流程再次回到步骤630,并且 系统试图达到希望的照明分布，以便最大化日光(遮光物位于幵口位 置的左边)并且最小化电能使用。
如果遮光物没有完全打开，那么在625系统开始打开遮光物，退 出主循环并如同许多循环所需的那样返回到图8a的流程，直至在歩骤 620所确定的那样，遮光物完全打开，在这种情况下处理流程流向步骤 630，其中然后控制了电灯。
图8b类似于图7b，但是示出在控制窗饰和灯的系统中，当光线可 接受时，停止窗饰的调整(755)，停止光的减弱(760)，并且完全 打开遮光物(770， 775)，最大化空间中的日光量并最小化电源使用。 在另一个实施例中，在傍晚之后由于没有日光来并且为了演说其它目 的，诸如但是并不局限于隐私，大厦美学外观或者夜间光污染，会希 望使用时钟或者完全关闭或者完全打开窗饰。
图8c相应于图7c，除了示出用于控制光和窗饰的系统的处理流程。
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大imj凶cm， i工o丄u'i队山n旦iiAii/f3A^赴乂Li《^/疋口 )ci:丄王卞^yjTi、'i云，1工ozu 检查以确定是否完全关闭(由于光太强，与太暗相反)，并在825开 始关闭遮光物。流程图的剩下步骤类似于图8c并不需要在此再次详细 讨论。
已经描述了用于基于目前日光如何并无需调整窗饰来仅仅控制电 灯的第一系统(图6至7c)，以及控制光和窗饰两者的第二系统(图 6， 8a至8c)。也可以提供基于图6， 8a至8c的流程的用于仅仅控制 窗饰的系统。在这种系统中，系统会根据可获得日光来控制窗饰。
优选实施方案又一个处理流程描述了可替换控制算法，其中根据 经由光传感器接口 132的光传感器145的读数，除了控制窗户的漫射 日光照明之外，还控制窗饰来最小化或0者消除太阳眩光。
为了防止太阳处于低角度例如，接近日落或日出时的眩光，本发 明的系统自动地控制窗饰]70来防止眩光。在示意性实施方案中，为了美学的原因，优选地以仅仅允许一组固定静止的窗饰位置或者预置 的方式来控制窗饰170。例如，窗饰170可以在包括完全打开和完全关 闭的4到5个固定的窗饰预置之间移动。以带有死区的闭环控制的方 式实现所述控制。然而该控制并不局限于离散控制。控制可以是如先
前所述不断地，或者它可以具有多于或少于4至5个窗饰预置。
术语"死区"用于描述光传感器145入射照度读数的范围，系统 认为该范围是可接受的，并且对于在该范围内无需执行除重置窗饰延 迟定时器之外的任何动作。下文将描述这种情况。
当光传感器145上的入射照度位于死区之外时系统将仅仅改变窗 饰设置。为了减小窗饰允许的频率，延迟所有命令。因此，如果特定 照明条件仅仅是暂时的，将不发生任何行动。然而，眩光控制是系统 希望的功能。因此，当几个眩光条件存在时该系统应当迅速响应。当 可获得充足光时可以允许较长的延迟，因为空间中电灯可以补偿暂时 的低日光利用率。
为了阐明上述可变定时，例如，为当迅速对应于严重眩光条件的 暂时情况而延迟窗饰的改变，该系统采用照度默认的低采样速率数值 积分。当光传感器145所看到的入射照度时在死区所定义的范围之外 时，死区的上限或下限与实际照度之间的差异是数值累计的。如图9
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/71/j、，ix:丄uuu/pn丄u丄u， n旦r、u/叉^^用/it 。疋'口冋j丄K^^^e'i^j 1、卩r， 并因而在死区之外。如果在死区之内(1015)，重置延迟定时器累加 器(1017)并且退出。如果照度比上限要高，那么控制到1020;如果 比下限要低，那么控制到1220。无论哪一种情况，当照度位于死区之 外时，如1040和1240所示数值累加实际照度。当累加的总和超过预 先定义的限度时，移动窗饰以便使得照度位于死区之内。实际定时阈 值是根据默认标记而不同的。如上所述，用于高照明条件的响应时间 短于用于低照明条件的响应时间。在不断地低或者不断地高日光照明 的情况下减小时间延迟。
更为详细地，如果照度高于死区的上限，那么在1020将先前照度 与下限相比较，来确定它是否先前地低于下限。在这种情况下，在1030 调整上下限之间的差异来重置下限。如果照度不是先前地低于下限， 或者在于1030的调整之后，累计照度和上限之间的差异，从而导致延迟(1040)。
在1050，将先前照度与上限相比较。如果先前照度也高于上限， 那么采用较短定时阈值1060。这表明稳定的高照度条件。如果先前照 度不高于上限，那么采用较长定时阈值1070。如上所述，在不断高日 光照明的情况下减少时间延迟。在1080，检查照度和上限之间的累加 差异以确定它是否大于在1060和1070设置的当前定时阈值。当累计 差异超过定时阈值时，遮光物移动到如在1090所表明的下一个更接近 的预置。在1100，设置标志以表明先前照度在步骤1050所确定的上限 之上，以用于下一个循环。
如在1010所示，如果照度低于下限，采用类似处理流程1220， 1230， 1240， 1250， 1260， 1270， 1280， 1290和1300。然而，在该处 理流程中累计的差异在照度和下限之间。类似地，如果先前照度低于 下限(不断地低日光照明)，那么使用较短定时阈值。如上文所讨论 的，减少了用于不断地高或低照明条件的响应时间。在不断地低或者 不断地高太阳光照明的情况下减少时间延迟。这表明，在1060用于不 断高太阳光条件，以及在1260用于不断低的太阳光条件。
为了正确解决眩光控制问题，窗饰控制处理流程采用可变控制设 置点或者阈值。当太阳高度角低时，太阳光强度下降但是眩光入射的 可能性增加。这是由T太阳光线变得接近水平并且能够轻易地直接深 度穿透内部空间。带有直接朝向东方或者西方的窗户的空间尤其容易 遭受对这个问题，因为它们分别在日出和日落时以非常低太阳高度角 获得直接太阳暴晒。
一天中早晚的太阳强度的减少可以表达为地平线以上太阳高度角 乘以大气衰减因子的正弦曲线函数。
正如本领域有经验的人员所公知的，根据太阳基本上是个点源的 事实，太阳照明为Ev二dF/dA二PcosY/r2。
其中
y是关于垂直于地面的方向的太阳高度角；
I是照明强度； r是自光源的距离；
F是光通量；A是面积。
基于简单三角学，可以确定，在地平工作表面的太阳照明是地平 以上太阳高度角的正弦函数。大气衰减因子随着空气的污染和水份含 量而变化，并且这些因素也影响察觉的眩光的程度，但是当确定需要 变化多少设置点时这些因素可以忽略。根据经验，可以总结出，单独 基于太阳高度角的控制设置点的变化只产生满意的眩光控制执行。中 央处理器100具有天文时钟，以便可利用日出和日落时间。因而可以 根据天文时钟读数来间接地变化窗饰处理流程设置点。在普通商用大 厦中，在大约日出后三个小时以及日落前三小时的有限间隔期间仅仅 需要校正。基于预测的太阳高度角的正弦函数的设置点校正因子给出 了好的实践结果。也可以基于直接来自天文时间时钟读数的查找表在 数字系统中实现校正因子。
对于小的太阳高度角，可以采用正弦函数的线性近似值，也就是
说，由于sina a,其中测量的角度a在地球的袭面和表面以上的太 阳倾斜之间。
根据本发明，以下将描述用于设置点校正的计算以控制内部照明 和眩光的两个可替换方法。 使用的符号是
t cot —Am(T口吉f^^狄rrim Lo^r — ii^y^KW向乂又/tJi乂iciriii j ;
CTM二以分钟表示的当前时间；
TSSTM=以分钟表示的今天的日落时间；
TSRTM-以分钟表示的今天的日出时间；
CN以分钟表示的日出后和日落前的预先定义的校正间隔(根据窗 户高度和家具到窗户的接近度，CI是典型的120—180分钟)；
NTSR-仅仅由电灯导致的夜间光传感器读数；
NTUT=由夜间传感器读数导出的夜间高阈值(仅仅受电灯影响的 值) 一默认地这可以被设置到高于NTSR20X;
NTLT:夜间低阈值一优选值是10X高于NTSR以确保窗饰保留打 开直至日落。可以选择低阈值，例如，以确保在日落后窗饰保留关闭 以便保护隐私；
CUTHR-死区的太阳高度角校正后的高阈值；CLTHR二死区设置点的太阳高度角校正后的低阈值； DTUT-高阈值设置点；
DTLT—氐阈值设置点；
TARGET-目标设置点(优选LTHR和UTHR的中间)；
PSR-实际光传感器读数；
CPRS:校正的光传感器读数。
成功地应用了以下算法
IF (当前时间在日落前预先定义的校正间隔CI内) LSCF=(TSSTM-CTM)/CI
Else IF (当前时间在日出后预先定义的校正间隔CI内) LSCF=(CTM-TSRTM)/CI Else LSCF=1
CUTHR=(DTUT-NTUT)*LSCF+NTUT CLTHR=(DTLT-NTLT)*LSCF+NTLT
可替换地，可以根据天文时间时钟读数改变传感器(光传感器)
增益，来达到等效于降低阈值的效果
IF (当前时间在日落前预先定义的校正间隔CI内)
LSCF=(TSSTM-CTM)/CI Else IF (当前时间在日出后预先定义的校正间隔CI内)
LSCF=(CTM-TSRTM)/CI Else
LSCF=1
CPSR=PSR*DTUT/(DTUT-NTUT)*LSCF+NTUT
基于上述内容，可以看到，在日出之后和日落之前的校正间隔期 间，通过用校正间隔除在校正间隔期间日出(或日落)和当前时间之 间的时间差异(用分钟表示)得到太阳校正因子的线性近似值。该结 果是校正因子好的近似值。在图14中举例说明，其示出两个眩光控制 间隔A (日出)和B (日落)。可以看出，目标照明由具有坡度的线 束缚。在眩光控制间隔期间，这些线的瞬时值表示在特定时间的校正 因子。应当注意的是，对于优选实施例，使用180分钟的校正间隔。在窗户前的空间中，在校准期间，根据希望的照明来手动地设置 默认设置点(校正前)。因此，在单个控制算法中可以积分照明维护 和眩光控制的函数。优选地地设置这些可变目标照明值以便在可能的 眩光间隔期间，它们位于在晴天表示垂直日光照明变化的正弦曲线以 下，并且位于在多云天表示垂直照明的变化的正弦曲线以上。这允许 算法在晴天条件和阴天条件之间区分。
基于天文时钟，系统夜间自动地检测并更新仅仅由电灯导致的光 传感器145读数的分量。该分量优选地从光传感器的白天读数中提取 出来，以便确定仅仅在白天导致的传感信号的分量。
以上已经描述了来校正用于利用太阳高度角降低照明的两个可选 方法，它们具有实质相同的效果。正如所讨论的，由于入射照明随着 太阳高度角减低，因而或者可以为高于地平线的低太阳高度角减少的 死区阈值或者可替换地可以增加光传感器增益并且整天都可以维护正 午的死区阈值。
图10和图11示出用于以上太阳高度角校正算法的处理流程。图 10示出一个实施例，并且图11示出上述可替换实施例。转向图10， 如上所述，该附图示出该系统如何变化死区设置点或者阈值以便减少 眩光。如果由天文时钟所确定的当前时间或者在日落之前的校正间隔
之内(1300)，或者在日出之后的校正问隔之内(13i0)，那么在1320， 1330调整低太阳校正函数。如果时间不在校正间隔之内，那么将校正 因子设置为1 (1340)。在1350，由校正因子来校正死区阈值。然后 根据新的死区阈值来处理照度。
图11示出可替换实施例，其中增加了光传感器增益。除了步骤 i352代替图11的步骤1350之外，它与图10的流程完全相同。在步骤 1352，由校正因子除光传感器光读数值，以便增加光传感器值并且处 理所校正的光读数。因此，在图10中，调整死区阈值并且在图ll中， (通过增加所述读数)调整光传感器读数。
由于也必须能够手动控制窗饰，该系统必须能够解决手动补偿， 即，当用户手动调整窗饰时。手动补偿导致在闭环窗饰控制系统中的 一个严重的问题。 一旦执行手动控制命令，内部照明可以超过由控制 处理流程的死区所定义的范围，并且该系统将自动地取消该补偿。这显然是不希望的。为了解决这个问题，在补偿之后处理流程重新校正 控制设置点。 一旦窗饰在手动补偿之后停止移动，那么处理流程暂时 地调整控制设置点以匹配当前测量的内部照度。将新近建立的照度也 优选地复制到另一个用于建立居民的长期参照值的变量中。在先前描 述的低太阳高度角校正间隔期间，以在没有应用手动补偿的情况下完 全相同的方式来校正暂时补偿设置点阈值。
或者根据超过由暂时设置点建立的预先定义的死区的范围的日光 或者根据补偿之后的预先定义的时间延迟或者根据以上两方面，可以 取消暂时控制设置点。 一旦取消了补偿，控制系统就还原到默认设置 占。
八、、o
根据重复的居民输入，该系统能够可选地调整默认设置点。如上 所述，每次居民执行手动补偿，就进一步处理当窗饰停止移动时新近 建立的照度。所述处理可以基于或者不断地平均补偿照度，或者基于 一天的时间，例如仅仅在当太阳眩光可能出现时时间间隔期间。 一旦 标识了长期平均趋向，该系统就能够对默认控制设置点进行调整至通 常或者很可能用户补偿。
图12示出如果发生补偿的处理流程。在1400，系统检查以确定当
前是否应用了手动补偿。如果是，在1410系统确定遮光物是否仍然作
水+丄/^处田"/r本々-47 +n田曰 "^々t::曰ih 1、12p;r^nz^1士4r;rr . 口 jti: 、ia/Wtj /vt「 i右-口:7rci工i，^yj 。 yn不疋，不-儿化山f^A化口方u工i乂目,1、。 旦^乂L^么J
停止移动，系统存储当前照度作为在步骤1420的控制处理的目标设置
点。在1430，该系统随时平均补偿目标级以便根据居民输入来改变默
认设置点，并且在1440，设置标志来表明该设置点已经手动补偿。
如果当前没有应用手动补偿，如在1400所确定的，那么在1450 该系统检查以确定它是否由于先前手动补偿而利用修改的设置点在操 作。如果是，在1460系统检査以确定是否已经超过经修改的上或下限。 如果没有，系统退出到主循环。如果是，在1470，系统确定它是否不 断地补偿通过类似的补偿设置点。如果是，在1480系统朝向不断使用 地补偿级修改默认目标照度。如果系统没有不断补偿或者在步骤1480 的修改之后，在1490系统还原到目标照度的默认设置点，清除手动补 偿标志并退出到主循环。
图13a和13b示出太阳高度角与直接太阳穿透到空间之间的关系。图13a示出直接的太阳光线如何以低太阳高度角深度穿透空间并且影
响基本代表眩光条件的工作表面。图13b示出没有与较大太阳高度角
相关的工作表面上的直接入射太阳光。
图14用图表示出了一整天中用于两个条件(晴天和阴天)的垂直
日光照明的日光照明变化，目标照明的变化和当需要眩光控制并且校
正了目标照明时时间间隔A和B，以便说明由地平线以上的太阳高度 角导致的照明的减少。
因此，所描述的系统提供了基于日光和由电灯提供的人工光这两 者的最佳使用的、空间中优选照度的维护。此外，系统优选地自动检 测并当太阳眩光出现问题时减小太阳眩光。
尽管己经联系其实施例描述了本发明，但是许多其它变化和修改 以及其它使用对于本领域技术人员是显而易见的。因而，本发明不应 当局限于在此特定公开，而是由所附权利要求来限制。
权利要求
1. 一种照明维护系统，其用于在贯穿一天的至少部分时间里维护空间中希望的照明分布，其中照明源包括日光和人工光，该系统包含传感器，用于在至少部分的所述空间中传感照明度；多个电灯，提供人工光以补充所述空间的日光照明；所述电灯可以调光并且可以安置在所述空间的一个或多个区域中，所述区域定义预先定义的空间体积，每个区域具有至少一盏电灯；控制系统，其控制所述多个电灯的调光度以便维护所述空间中希望的照明分布，根据所述希望的照明分布每个区域的至少一盏灯被控制到调光度以达到在各个区域中希望的照明度；该控制系统控制多个电灯以便调整每个电灯的调光度来达到希望的照明分布并补偿在贯穿一天中至少部分时间里空间中的日光照明；其中由控制系统从多个照明预置中的一个来选择每个灯的调光度，每个预置包含灯的调光度的组合，并且其中所述控制系统朝着导致日光照明的适当的补偿以达到空间中希望的照明分布的预置来减弱电灯希望的；以及操作该控制系统以便当在预先定义的容限内达到希望的照明分布时，该控制系统停止变化灯的调光度。
2. 权利要求1的系统，其中电灯的控制是基于幵环控制算法或 者闭环控制算法。
3. 权利要求1的系统，还包含多个用于传感空间中的照明度的第一传感器o
4. 权利要求3的系统，其中通过平均所述多个第一传感器的输 出来确定第一传感器的合并的输出级。
5. 权利要求1的系统，其中控制系统包括天文时钟，并且其中 由天文吋钟提供的日间数据用于校正传感器的光谱灵敏度属性。
6. 权利要求1的系统，还包含至少一个用于一个进入到空间的 开口的电可控窗饰，并且其中该控制系统控制窗饰以允许日光进入到 所述空间。
7. 权利要求6的系统，其中当由所述第一传感器检测的照明度 太低时，控制系统调整窗饰以增加进入所述空间的日光量。
8. 权利要求6的系统，其中当由所述第一传感器检测的照明度 太高时，该控制系统调整窗饰以降低进入所述空间的日光量。
9. 权利要求1的系统，其中所述控制系统将空间中的照明度与 第一和第二阈值相比较，第一阈值对应于太暗的照度，并且第二阈值 对应于太亮的照度。
10. 权利要求9的系统，其中控制系统调整第一传感器的灵敏度， 以补偿第一传感器对不同光源的不同灵敏度。
11. 权利要求9的系统，其中控制系统进一步具有主控制循环， 主控制循环中照明度与第一和第二阈值相比较，并且当照度太暗时第 一子循环来选择多个电灯合适的调光度，并且当照度太亮时第二子循 环来选择多个电灯的合适调光度。
12. 权利要求11的系统，其中控制系统确定在主中央循环中照 度是否可接受。
13. 权利要求11的系统，其中调光度包含多个预置调光度。
14. 一种照明维护系统，其在贯穿一天中至少部分时间里用于维 护空间中希望的照明分布，其中照明源包括进入该空间的日光，该系 统包含第一传感器，用于传感在至少部分空间中的照明度； 用于至少一个开口的至少一个电可控窗饰，所述开口用于允许日光进入到空间，该窗饰可选择地改变经过开口进入到空间中的日光量； 控制系统，控制至少一个窗饰以在贯穿一天中至少部分时间中达到空间中希望的照明分布；以及其中当已经达到在预先定义的容限内希望的照明分布时，控制系 统停止调整至少一个窗饰。
15. 权利要求14的系统，还包含多个用于传感空间中的照明度 的第一传感器。
16. 权利要求14的系统，其中照明源还包含照明该空间的电灯。
17. 权利要求14的系统，其中控制系统包括天文时钟，并且其中由天文时钟提供的日间数据用于校正传感器的光谱灵敏度属性。
18. 权利要求14的系统，其中当由所述第一传感器检测的照明 度太低吋控制系统调整窗饰来增加进入到空间的日光量。
19. 权利要求14的系统，其中当由所述第一传感器检测的照明 度太高时控制系统调整窗饰以减少进入空间的日光量。
20. 权利要求14的系统，其中控制系统将空间中的照明度与第 一和第二阈值相比较，第一阈值对应于太暗的照度，而第二阈值对应 于太高的照度。
21. —种用于减小通过开口进入到空间中的太阳眩光的系统，该 系统包含至少一个电可控窗饰，其用于允许日光进入到空间的至少一个开 口，窗饰可选地改变通过开口进入到空间中的日光量； 传感器，用于传感进入空间的日光照明； 控制系统，控制至少一个窗饰；以及如果出现通过开口的太阳眩光，该控制系统操作来调整窗饰以便 减少太阳眩光，并且以便当太阳眩光已经最小化时，控制系统停止对 至少一个窗饰的调整。
22. 权利要求21的系统，其中控制系统采用具有上下设置点的 死区，以便如果空间中感测的照明在死区之外，那么调整窗饰以便使 得空间中照明度在死区之内。
23. 权利要求22的系统，其中控制系统在移动窗饰之前采用时 间延迟以便使空间中照明度返回到死区之内。
24. 权利要求23的系统，其中用于高照明度的使空间中照明度 返回到死区之内的时间延迟短于用于低照明度时使空间中照明度返回 到死区之内的时间延迟。
25. 权利要求24的系统，其中如果日光照明一直处于高或者一 直低，那么减少时间延迟。
26. 权利要求22的系统，其中，在当发生通过开口来自太阳的 眩光的时间段期间，可以变化死区的至少一个设置点以便减少眩光。
27. 权利要求26的系统，其中在由太阳估计角度所确定的时间 段期间设置点是变量。
28. 权利要求27的系统，其中在当发生来自太阳的眩光通过开 口时的时间段期间减少设置点。
29. 权利要求27的系统，其中在大约日出后三小时和日落前三 小时期间，设置点是变量。
30. 权利要求27的系统，其中控制系统包括天文时钟并且响应 由时钟确定的时间以计算设置点。
31. 权利要求21的系统，其中传感器具有增益因子，并且在当 会发生来自太阳的眩光通过开口的时间段期间，控制系统调整增益因 子。
32. 权利要求31的系统，其中在当发生来自太阳的眩光的时间 段期间，增加增益因子。
33. 权利要求22的系统，其中用户能够手动调整窗饰，并其中 进一步在手动调整之后暂时地调整至少一个设置点来匹配在手动调整 之后测量的照度。
34. 权利要求33的系统，其中手动调整后在照度超过暂吋设置点周围的预先定义的死区之后，该控制系统还原到默认设置点。
35. 权利要求34的系统，其中在控制系统检测窗饰的重复的手 动调整之后自动地调整默认设置点。
36. 权利要求21的系统，其中控制系统包括天文时钟，并且其 中由时钟提供的日间数据用于校正传感器的光谱灵敏度属性。
37. —种照明维护系统，其用于在贯穿一天中至少部分时间中维 护空间中希望的照明分布，其中照明源包含进入空间的日光，该系统 包含至少一个电可控窗饰，其用于允许日光进入到空间的至少一个开 口，窗饰选择性地改变通过开口进入空间的日光量；传感器，用于传感进入到空间中的日光照明；控制至少一个窗饰的控制系统以在贯穿一天中至少部分时间中维 护空间中希望的照明分布；以及如果发生通过开口的太阳眩光，该控制系统进一步操作来调整窗 饰以减少太阳眩光，并且以便当达到预先定义的容限内的希望的照明 分布时，该控制系统停止至少一个窗饰的调整。
38. '权利要求37的系统，其中照明源还包含照明该空间的电灯。
39. 权利要求37的系统，其中控制系统采用具有上下设置点的 死区，以便如果空间中感测的照明处于死区之外，那么调整窗饰以便 使得空间中的照明度在死区之内。
40. 权利要求39的系统，其中在移动窗饰之前控制系统采用时 间延迟，以便使得空间中的照明度返回死区之内。
41. 权利要求40的系统，其中用于高照明度时的使空间中照明 度返回到死区之内的时间延迟用于高照明度时短于用于低照明度时的 使空间中照明度返回到死区之内的时间延迟。
42. 权利要求41的系统，其中如果日光照明一直处于高或者一直低，那么减少时间延迟。
43. 权利要求40的系统，其中在当通过开口会发生来自太阳的 眩光时间段期间，可以变化死区的至少一个设置点以便减少眩光。
44. 权利要求43的系统，其中在由太阳估计角度所确定的时间 段期间，设置点是变量。
45. 权利要求44的系统，其中在当通过开口发生来自太阳的眩 光时的时间段期间，减少设置点。
46. 权利要求44的系统，其中在大约日出后三小时和日落前三 小时期间，设置点是变量。
47. 权利要求44的系统，其中控制系统包括天文时钟，并且响 应由时钟确定的时间计算设置点。
48. 权利要求37的系统，其中传感器具有增益因子，并且在当 通过开口发生来自太阳的眩光时的时间段期间，控制系统调整增益因 子。
49. 权利要求48的系统，其中在当通过开口发生来自太阳的眩 光的时间段期间，增加增益因子。
50. 权利要求39的系统，其中用户能够手动调整窗饰，并进一 步其中在手动调整之后，暂时地调整至少一个设置点来匹配在手动调 整之后测量的照度。
51. 权利要求50的系统，其中手动调整后在照度超过暂时设置 点周围的预先定义的死区之后，该控制系统还原到默认设置点。
52. 权利要求51的系统，其中在控制系统检测窗饰的重复的手 动调整之后，自动地调整默认设置点。
53. 权利窭求37的系统，其中控制系统包括天文时钟，并且其 中由时钟提供的日间数据用于校正传感器的光谱灵敏度属性。
54. 权利要求37的系统，其中当由所述第一传感器检测的照明 度太低时，控制系统调整窗饰以最大化进入空间的日光量。
55. 权利要求37的系统，其中当由所述第一传感器检测的照明 度太高时，控制系统调整窗饰以最小化进入空间的日光量。
56. 权利要求37的系统，其中控制系统将空间中照明度与第一 和第二阈值相比较，第一阈值相应于太暗的照度，第二阈值相应于太 高的照度。
57. —种照明维护系统，其在贯穿一天中至少部分时间里用于维 护空间中希望的照明分布，其中照明源包括日光和人工光，该系统包含第一传感器，用于在至少部分空间中传感照明度； 至少一个电可控窗饰，用于允许日光进入到空间中的用于至少一个开口 ，窗饰选择性地改变通过开口进入到空间中的日光；多个电灯，提供人工光以补充空间的日光照明，电灯可以调光； 控制系统控制至少一个窗饰以及多个电灯以维护空间中希望的照明分布；该控制系统控制多个电灯以便调整每个电灯的调光度以达到希望 的照明分布并补偿贯穿一天中至少部分时间内空间中的日光照明；如果发生通过开口的太阳眩光，该控制系统操作来调整至少一个 窗饰以减小太阳眩光，并且以便当达到在预先定义的容限内的希望的 照明分布时，该控制停止变化灯的调光度以及窗饰的调整。
58. 权利要求57的系统，其中由控制系统从多个照明预置中的 一个中选择每个灯的调光度，每个预置包含灯的调光度的组合，并且 该控制系统选择的预置将导致日光照明的合适补充以便达到空间中希 望的照明分布。
59. 权利要求57的系统，还包含至少一个第二传感器，该第二 传感器用于传感进入空间的日光照明并为控制系统提供输入以控制至 少一个窗饰。
60. 权利要求59的系统，其中至少一个第二传感器为控制系统 提供输入来控制该至少一个窗饰以减少太阳眩光。
61. 权利要求57的系统，其中该至少一个第一传感器为控制系统提供输入以提供该至少一个窗饰和多个电灯。
62. 权利要求57的系统，还包含多个传感空间中的照明度的第 一传感器。
63. 权利要求62的系统，其中通过平均多个第一传感器的输出 来确定第一传感器的合并输出级。
64. 权利要求57的系统，其中当由所述第一传感器检测的照明 度太低时，控制系统调整窗饰以最大化进入空间的日光量。
65. 权利要求57的系统，其中当由所述第一传感器检测的照明 度太高时，控制系统调整窗饰以最小化进入空间的日光量。
66. 权利要求57的系统，其中控制系统将空间中照明度与第一 和第二阈值相比较，第一阈值相应于太暗的照度，第二阈值相应于太 高的照度。
67. 权利要求57的系统，其中控制系统调整第一传感器的灵敏 度以补偿第一传感器对不同光源的不同灵敏度。
68. 权利要求66的系统，其中进一步地控制系统具有主控制循 环，在主控制循环中照明度与第一和第二阈值相比较，并且当照度太 暗时第一子循环来选择多个电灯的合适地调光度，并且当照度太高时 第二子循环来选择多个电灯的合适的调光度。
69. 权利要求68的系统，其中控制系统在主控制循环中确定照 度是否可接受。
70.权利要求68的系统，其中调光度包含多个预置调光度。
71.权利要求62的系统，其中控制系统采用具有上下设置点的死区，以便如果空间中感测的照明在死区之外，那么调整窗饰以便使 得空间中照明度在死区之内。
72. 权利要求71的系统，其中控制系统在移动窗饰之前采用时 间延迟以便使空间中照明度回到死区之内。
73. 权利要求72的系统，其中用于高照明度时的使空间中照明度在死区之内的时间延迟短于用于低照明度时的使空间中照明度在死 区之内的时间延迟。
74. 权利要求73的系统，其中如果日光照明一直处于高或者一 直低，那么减少时间延迟。
75. 权利要求71的系统，其中在当发生通过开口来自太阳的眩 光时间段期间，可以改变死区的至少一个设置点以便减少眩光。
76. 权利要求75的系统， 段期间设置点是变量。
77. 权利要求76的系统， 口时的时间段期间设置点是变量
78. 权利要求76的系统， 小时期间，设置点是变量。其中在由太阳估计角度所确定的时间 其中在当发生来自太阳的眩光通过开 其中在大约日出后两小时和日落前两
79. 权利要求76的系统，其中控制系统包括天文时钟并且响应 由时钟确定的时间来计算设置点。
80. 权利要求57的系统，其中传感器具有增益因子，并且在当 发生来自太阳的眩光通过开口的时间段期间控制系统调整增益因子。
81. 权利要求71的系统，其中用户能够手动调整窗饰，并其中 进一步在手动调整之后暂时地调整至少一个设置点以匹配在手动调整 之后测量的照度。
82. 权利要求81的系统，其中在照度超过在手动调整后设置的暂时设置点周围的预先定义的死区之后，该控制系统还原到默认设置 点。
83. 权利要求82的系统，其中在控制系统检测窗饰的重复的手 动调整之后自动地调整默认设置点。
84. 权利要求57的系统，其中控制系统包括天文时钟，并且其 中由时钟提供的日间数据用于校正传感器的光谱灵敏度属性。
85. —种方法，在贯穿一天中至少部分时间里用于维护空间中希 望的照明分布，其中照明源包括日光和人工光，该方法包含感测在至少部分空间中的照明度；利用提供人工光的多个电灯补充空间的日光照明，所述电灯可以 调光并且被安置在空间中的一个或多个区域，所述区域定义空间的预 先定义的体积，每个区域具有至少一盏灯；利用控制系统响应于传感的照明度控制多个电灯的调光度，以维 护空间中希望的照明分布，控制的步骤包含调整每个区域的至少一盏 灯的调光度以达到每个区域中希望的照明度，并且从而维护空间中希 望的照明分布并补偿空间中日光照明；其中由控制系统从多个照明预置中的一个选择每个灯的调光度， 每个预置包含灯的调光度的祝贺，并且其中控制系统朝向将导致日光 照明的合适的补充的预置减弱电灯，以达到空间中希望的照明分布；当达到预先定义的容限内的希望的照明分布时改变变化灯的调光 度；以及在一天当中期间重复以上步骤以在贯穿一天的至少部分时间中维 护希望的照明分布。
86. —种方法，用于在贯穿一天中至少部分时间里维护空间中希 望的照明分布，其中照明源包括进入空间的日光，该方法包含感测在至少部分空间中的照明度；为至少一个允许日光进入到空间的开口提供至少一个电可控窗 饰，窗饰可选地改变通过开口进入空间的日光量；响应于传感的照明度利用控制系统控制至少一个窗饰，以达到空间中希望的照明分布；当达到预先定义的容限内的希望的照明分布时，利用控制系统停 止调整至少一个窗饰；以及在一天当中期间重复以上步骤以在贯穿一天的至少部分时间中维 护希望的照明分布。
87. —种方法，用于减少通过开口进入空间中的太阳眩光，所述 方法包含为至少一个允许日光进入到空间的开口提供至少一个电可控窗饰，所述窗饰选择地改变通过开口进入空间的日光量； 感测进入空间的日光照明；响应于传感的日光照明利用控制系统控制至少一个窗饰；以及 如果发生通过开口的太阳眩光，利用控制系统调整窗饰以减少太 阳眩光，并且当太阳眩光已经最小化时，停止至少一个窗饰的调整。
88. 权利要求87的方法，其中如果发生太阳眩光，调整窗饰的 步骤包含将所传感的照明度与第一和第二死区的设置点相比较，以及如果所感测的照明位于死区之外，那么调整窗饰以使得空间在死区 之内。 '
89. 权利要求88的方法，还包含在可能发生太阳眩光的时间期 间，改变死区的至少一个设置点。
90. 权利要求89的方法，其中在可能发生太阳眩光的时间期间， 减小至少一个设置点的级别。
91. 权利要求88的方法，还包含调整传感的照明度的增益因子。
92. 权利要求91的方法，其中在当可能生太阳眩光的时间期间， 增加增益因子。
93. —种方法，用于在贯穿一天中至少部分时间维护空间中希望 的照明分布，其中照明源包括进入空间的日光，该方法包含为至少一个允许日光进入到空间的开口提供至少一个电可控窗饰所述窗饰选择地改变通过开口进入空间的日光量； 感测进入空间的日光照明；响应于传感的日光照明、利用控制系统控制至少一个窗饰以便在贯穿一天的至少部分时间中维护空间中希望的照明分布；以及如果发生通过开口的太阳眩光，利用控制系统调整窗饰以减少太 阳眩光，并且当已经达到在预先定义的容限内的希望的照明分布时， 停止至少一个窗饰的调整，还包含在一天中至少部分时间重复以上步 骤以维护希望的照明分布。
94. 一种方法，用于在贯穿一天中至少部分时间里维护空间中希望的照明分布，其中照明源包括日光和人工光，该方法包含 感测在至少部分空间中的照明度；为至少一个允许日光进入到空间的开口提供至少一个电可控窗饰，所述窗饰选择地改变通过开口进入空间的日光量；利用提供人工光的多个电灯补充空间的日光照明，所述电灯是可调光的；响应于传感的照明度、利用控制系统控制至少一个窗饰和多个电 灯，以维护空间中希望的照明分布；利用控制系统控制多个电灯以便调整每个灯的调光度，以达到希 望的分布，并在一天中至少部分时间补偿空间中日光照明；如果发生通过开口的太阳眩光，利用控制系统调整至少一个窗饰 以减少太阳眩光；当己经达到在预先定义的容限内的希望的照明分布时，停止改变 灯的调光度以及窗饰的调整；以及一天中重复以上步骤以在一天中至少部分时间维护希望的照明分布。
95. —种照明维护系统，用于在贯穿一天中至少部分时间维护空 间中希望的照明分布，其中照明源包括日光和人工光，该系统包含至少一个内部传感器，用于在至少部分空间中传感照明度； 至少一个电可控窗饰，用于允许日光进入到空间中的至少一个开 口，该窗饰可选地改变通过开口进入空间的日光量；多个电灯，提供人工光以补充空间的日光照明，电灯可以调光； 控制系统控制至少一个窗饰和多个电灯以维护空间中希望的照明分布；控制系统控制多个电灯，以便调整每个灯的调光度以达到希望的照明分布并补偿在贯穿一天中至少部分时间的空间中的日光照明；其中根据开环控制算法来实现电灯的控制，并且根据闭环控制算法来实现窗户遮光设备的控制；以及其中电灯和窗饰的两者的控制是基于代表从至少一个内部传感器 中导出的单个输入变量的信号。
96.权利要求95的控制系统，其中至少一个内部光传感器由其输 出信号由控制算法作为单个输入变量来处理的多个内部光传感器替 代。
全文摘要
一种照明维护系统，在贯穿一天中至少部分时间里用于维护空间中希望的照明分布，其中照明源包括日光和人工光，该系统包含第一传感器(140)，用于在至少部分空间中传感照明度，用于至少一个开口(172)的至少一个窗饰(170)，所述开口用于允许日光进入到空间中，所述窗饰(170)可选地改变进入空间的日光量，多个电灯(120)，提供人工光以补充空间的日光照明；电灯(120)可以调光，控制系统控制该至少一个窗饰(170)和多个电灯(120)，以维护空间中希望的照明分布，该控制系统控制多个电灯(120)以便调整每个电灯(120)的调光度，来达到希望的照明分布并补偿在空间中贯穿一天中至少部分时间的日光照明；并且该如果发生通过开口(172)的太阳眩光，控制系统还操作以调整窗饰(170)以减小太阳眩光，并且以便当达到定义的容限内的希望的照明分布时，控制系统停止变化灯的调光度和至少一个窗饰(170)的调整。
文档编号H05B37/02GK101421558SQ200480011312
公开日2009年4月29日 申请日期2004年3月24日 优先权日2003年3月24日
发明者D·韦斯科维奇 申请人:路创电子公司