本发明属于自动化控制
技术领域：
，涉及一种结合地理位置、气候和建筑朝向的百叶窗控制方法。
背景技术：
：已有的百叶窗控制方法，是利用传感器采集光照强度等数据，然后按照一定的公式，得到百叶窗的控制角度。此种方法虽然控制速度快，但是这种控制方法没有内在的综合性的控制标准，导致其难以克服周围环境的干扰，控制过程被动，最终控制效果不好；房间内的能耗、光照度难以达到一个比较好的平衡。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结合地理位置、气候和建筑朝向的百叶窗控制方法。此控制方法，是根据百叶窗所在地理位置和朝向，建立一个太阳运动的模型。依据此模型，结合实际获取到的信息，做出一个综合性的判断，得出更合理的百叶窗控制角度。这样就获得更节能，更合理，更普适性的控制方法。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种结合地理位置、气候和建筑朝向的百叶窗控制方法，包括以下步骤：s1：根据百叶窗当前的经纬度和时间信息，控制器计算当前年份每月1日和15日的每个整点的太阳高度角和太阳方位角，并生成表格1保存；s2：根据经纬度信息，确定当前位置的纬度区间和气候类型，根据纬度区间确定后续需要用到的参数；s3：在s1中生成表格1的基础上，计算预估晴天阳光强度，并生成表格2；再结合房间的朝向，计算预估眩光时间，并生成表格3；s4：综合表格1、2、3、实时的阳光强度、气候类型和给定的节能、采光指标，得出相应的百叶窗控制角度。进一步，在s1中，所述太阳高度角γs的正弦计算公式为：其中，为当地的地理纬度；δ为太阳赤纬角，计算公式为其中n为积日数，自当年1月1日开始计算日期的顺序号；ω为太阳时角，计算公式为ω＝(tt-12)×15，其中tt为真太阳时，真太阳时＝平太阳时+真平太阳时差；所述太阳方位角αs的余弦计算公式为：进一步，在s2中，所述根据经纬度信息，确定当前位置的纬度区间和气候类型具体为：利用中国的秦岭淮河线和大兴安岭分界线，即北纬34°和北纬51°来区分；在当地的地理纬度时，确定纬度区间为高纬度，气候类型为寒温带季风气候；在当地的地理纬度时，确定纬度区间为中纬度，气候类型为温带季风气候；在当地的地理纬度时，确定纬度区间为低纬度，气候类型为亚热带季风气候；所述根据纬度区间确定后续需要用到的参数具体为：若纬度区间为低纬度，则修正因子r0＝0.95,r1＝0.98,rk＝1.02；若纬度区间为中纬度，且处于夏季，则修正因子r0＝0.97,r1＝0.99,rk＝1.02；若纬度区间为高纬度，且处于夏季，则修正因子r0＝0.99,r1＝0.99,rk＝1.01；若纬度区间为中纬度，且处于冬季，则修正因子r0＝1.03,r1＝1.01,rk＝1.00。进一步，在s3中，所述预估晴天阳光强度计算方法为：通过当地的经纬度、海拔高度和具体的时间，结合当地的纬度区间，算出太阳直射辐射值和太阳散射辐射值，再计算出太阳直射辐射值和太阳散射辐射值之和，即预估晴天阳光强度；具体为：s301：计算大气层外的太阳辐射其中n为从元旦算起的天数，gsc为太阳常数，取1353w/m2；s302：计算大气层外切平面上瞬时太阳辐射g0＝gonsinγs，其中其中，为当地的地理纬度；δ为太阳赤纬角，计算公式为其中n为积日数，自当年1月1日开始计算日期的顺序号；ω为太阳时角，计算公式为ω＝(tt-12)×15，其中tt为真太阳时，真太阳时＝平太阳时+真平太阳时差；s303：计算太阳直射透过比gcb是水平面的直射辐射强度，由大气层外切平面瞬间太阳辐射go乘以直射透过比τb得到；其中考虑国内的实际使用场景，百叶窗的海拔高度为0，因此参数k*＝0.387225，其中r0,r1,rk为修正因子；s304：计算太阳散射透过比τd＝0.271-0.293τb；s305：计算预估晴天阳光强度g＝g0·τd+g0τb＝gcb+gcd；其中goτb的含义是水平面的散射辐射强度，表示为gcd。进一步，在s3中，所述预估眩光时间计算方法为：s306：计算γs＝8°时的太阳时角ω的余弦：s307：计算γs＝20°时的太阳时角ω的余弦：s308：由ω得出真太阳时s309：对γs＝8°和γs＝20°两种情况下计算得到的时间求交集，得到具体的预估眩光时间段；查询该时间段内的太阳方位角是否满足跟窗户法线夹角γw＜15°；若满足，则判断此时太阳辐射强度是否大于300w/m2；若大于，则为眩光时间，若不大于，则不是眩光时间；若不满足，则不是眩光时间。进一步，在s4中，所述百叶窗控制角度综合考虑以下情况：(1)百叶窗控制角度受不同气候类型影响；(2)通过辐射传感器获得实时的辐射强度信息，根据辐射强度信息，结合表格2，对比得出当前天气是晴天、多云或阴天，百叶窗控制角度受不同天气影响；其中，若天气为晴天，则结合表格3，在眩光时间段内调整百叶窗控制角度避免眩光。本发明的有益效果在于：本发明根据地理位置、房间朝向建立了一个包含了太阳高度、太阳方位、阳光强度和眩光时间在内的模型，并且根据此模型导出表格，此表格结合实时的阳光强度就能够确定百叶窗的控制角度。本发明结合了多种影响因素，得到更合理、抗干扰性强的百叶窗控制角度。附图说明为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：图1为本发明流程图。具体实施方式下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。本实施例中涉及到的数据如下表所示：编号数据内容1经纬度224个日期距离元旦的天数318个太阳时4纬度区间和气候类型5眩光的角度范围和辐射范围6太阳高度角和方位角表17阳光辐射强度表28眩光时间段表3假设百叶窗位于重庆市，其经度为106.54°，纬度为29.59°。窗户朝向由南向东偏移75°。根据纬度判断，其为亚热带季风气候，冬冷夏热。以2017年6月份百叶窗的控制为例：如图1所示，步骤一：根据百叶窗当前的经纬度和时间信息，控制器生成当前年份每月1日和15日的每个整点的太阳高度角和太阳方位角表格1并且保存；此处以6月1日为例。(1)太阳高度角γs的正弦的计算公式为：其中δ为太阳赤纬角，由下式获得：n为152；为重庆的地理纬度29.59°。ω为太阳时角，计算公式为：ω＝(tt-12)×15tt为真太阳时，真太阳时＝平太阳时+真平太阳时差。在中国，真太阳时(t)＝北京时间+时差；时差＝(当地经度-120°)/15°。由重庆市的经纬度可以知道，其真太阳时为北京时间减53分50秒。(2)太阳方位角与太阳时角一致，即αs的余弦计算公式为：因此，生成下面的表格1：步骤二：根据经纬度信息，确定当前位置的纬度区间和气候类型；重庆纬度为29.59°，小于34°，确定为中纬度区间，亚热带季风气候。步骤三：根据步骤一中生成的表格1和当前百叶窗的朝向，生成一张预估晴天阳光强度表格2，和预估眩光时间表格3；在平均日地距离处，大气层外垂直于辐射传播方向的太阳辐照度称为太阳常数gsc。gsc为1353w/m2。大气层外的太阳辐射：n为从元旦算起的天数，此时为n＝152。大气层外切平面上瞬时太阳辐射：g0＝gonsinγs其中太阳赤纬角接着再确定通过大气层后到地面的辐射量，考虑到大气层的参数。晴朗天气太阳直射透过比τb为：其中k＝rkk*＝0.158。考虑到国内的实际使用场景，百叶窗的海拔高度通常为0，因此能确定参数k*＝0.154975，其中r0,r1,rk为修正因子，用来匹配不同的纬度区间，如下表所示：纬度区间r0r1rk低纬度0.950.981.02中纬度夏季0.970.991.02高纬度夏季0.990.991.01中纬度冬季1.031.011.00太阳散射透过比τd＝0.271-0.293τb；最终太阳辐射强度为直射和散射辐射强度之和g＝g0·τd+g0τb；由上面的公式我们求得下面的表格2：下面求取眩光时间段的表格3，设定窗户朝向为南向东偏移75°。眩光的角度和时间段是结合阳光高度角和房间朝向得出来的。眩光需要同时满足下面三个条件：1、当太阳高度角γs处于8°～20°度；2、太阳方位角和窗户法线角γw＜15°时；3、太阳直射辐射强度大于300w/m2。详细步骤和公式如下：1、太阳时角的余弦公式，带入γs＝8°和γs＝20°，能得到γs＝8°得到ω＝±93.28°；γs＝20°得到ω＝±78.79°；2、计算真太阳时因此眩光时间段(重庆太阳时)分别为5:46:53-6:44:50和17:15:10-18:13:00。3、由于窗户法线南偏东75°，因此，其眩光角度范围是-90°到-60°。与-93.28°到-78.79°存在重合。4、太阳直射辐射强度在通过查表各格2，可判断太阳直射辐射值在太阳时角为-75°时为210.77w，在-78.79°时小于300w，因此，不存在眩光。即得出下面的表格3：步骤四：综合三张表、实时的阳光强度、气候类型，综合考虑，计算出相应的百叶窗控制角度。(1)当天的太阳的高度角和方位角如表格1所示。根据此表，无论晴天还是阴天，百叶窗能通过查表得到太阳的位置。以太阳的位置为参照，来调整百叶窗的角度。(2)太阳的晴天阳光强度表如表格2所示。根据表格2，结合实时的太阳辐射传感器的值，就能得到实时的天气情况，依据实时的天气，对百叶窗角度进行调整。(3)某时间是否存在阳光眩光，可以由表格3查询到，如果表格3的眩光为真，需要对角度在上面两个角度的基础上进行调整。如果不存在眩光，则此步骤不调整百叶窗角度。下面举例来说明百叶窗角度控制的方法。假设6月1日为多云。由于是多云天气，实际的太阳辐射比表格1中预测的地面辐射要小。此百叶窗处在亚热带季风气候位置，冬冷夏热，6.1号属于春夏，因此需要尽可能避免直射阳光，减少房间升温，节省能耗。依据实际的光照强度，太阳实际辐射0-200w时，百叶窗开口指向太阳；201-400w时开口朝太阳上方偏移10°；401-800w时开口朝太阳下方偏移10度；800w以上时开口直接朝向水平。因此当天的控制方案如下表所示：百叶窗控制角度如下表所示：最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。当前第1页12