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住宅人工照明光环境智能控制研究

刘炜

  住宅人工照明光环境智能控制是运用智能控制技术灵活及合理地控制住宅人工照明光环境,也就是说照明的智能控制技术和人工照明光环境两个要素是人工照明光环境智能控制的重要组成部分。而目前的人工照明光环境智能控制还仅仅停留在照明的智能控制技术这一概念阶段,对如何运用智能的手段合理有效地控制光环境的研究几乎是空白。如何把照明的智能控制技术和提高人工照明光环境质量有机地结合是本文研究的主要内容。为了制定合理的住宅人工照明光环境智能控制策略,本文首先从家庭行为活动对住宅人工照明光环境的影响出发,研究了不同个体、不同时间、不同空间的家庭行为活动(包括视觉行为)的差异,根据这些差异针对性地确定相应的人工照明光环境体现了国际文明居住标准的多元化、个性化的发展需求。同时,对于同一功能的房间,把现行规范规定的一个照度水平合理地分解为适应不同需求的多个照度水平,由原来的“人适应照度”转向“照度适应人”,符合人工照明光环境的智能控制需求。住宅人工照明光环境智能控制的目的是创造一个高质量的住宅人工照明光环境,因而本文从住宅人工照明光环境的视觉与非视觉质量因素、控制质量因素和能效利用质量因素三个方面系统地、综合地研究了住宅人工照明光环境质量。在住宅人工照明光环境的视觉与非视觉质量因素研究方面,针对住宅特征,视觉质量研究了照明水平、照度与亮度分布、眩光、视亮度、造型立体感、色温引起的心理感受、色彩表现、空间宽敞感、环境协调性、整体印象各因素,非视觉质量研究了照明对人的行为表现以及照明对人的生物节律的影响因素;住宅人工照明光环境的控制质量因素研究了人工照明光环境的控制方式、照明控制点的布置以及照明场景转换对视觉与心理产生的影响;住宅人工照明光环境的能效利用质量研究了光源的等效亮度、光源生命周期的经济性比较、光源的热负荷、充分利用天然光资源等因素。在住宅人工照明光环境智能控制方面,本文研究了基于现有技术和认识水平的智能控制方式和具有较高智能水平的自主型智能控制方式,前者符合现阶段人们对人工照明光环境智能控制的认识和接受程度的要求,具有实际应用价值和市场推广潜力;后者是智能控制的高级阶段,具有理论价值,同时也具有前瞻性和潜在的应用价值,但它门都是以创造高质量的住宅人工照明光环境为目的。对于具有较高智能水平的自主型智能控制,本文运用了先进的传感器信息融合和模糊神经网络的理论方法对住宅人工照明光环境全过程拟人化的自主型智能控制进行了全面的研究,这种控制具有较强的自适应、自学习、自主决策和自我管理的能力,自主完成对光环境的“感知——推理——决策”的过程。其中多传感器信息融合就是充分利用多个传感器联合操作的优势,提高传感器系统的功能。通过多传感器信息融合能够“感知”人工照明光环境各场景的发生条件。在智能控制方面,把人工神经网络和模糊逻辑有机地结合起来的模糊神经网络技术具有很强的学习、适应、容错能力和处理不确定信息能力,能够自主完成“推理——决策”的过程,这种智能控制手段是未来照明的智能控制领域的一个重要发展方向。在研究过程中,基于现有技术和认识水平自主开发了具有完全知识产权的住宅人工照明光环境智能控制装置,突破了以往照明的智能控制相关产品仅注重控制技术,而忽视人工照明光环境控制效果的局限性。该装置把人在住宅内的家庭行为活动和人工照明光环境质量的相关数据融入智能控制中,使其控制的人工照明光环境包含了专家知识和操作者的经验。同时,硬件和软件的科学设计使该装置控制下的人工照明光环境变化灵活、适应性强并且便于优化。通过实验验证,证明智能控制使住宅人工照明光环境质量得到全面的提高,满足了人性化和社会性需求,符合绿色照明和环境的可持续性要求,并且满足了人的生理和心理的舒适性要求。……   
[关键词]:人工照明光环境;智能控制;人工照明光环境质量;传感器信息融合;模糊神经网络
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:重庆大学2003年
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