本發(fā)明涉及一種基于模糊控制的太陽能智能照明系統(tǒng)及其控制方法,屬于環(huán)保技術領域。
背景技術:為了實現(xiàn)室內照明系統(tǒng)的智能化與節(jié)能化,研究一種可行的室內光照控制系統(tǒng)已經成為了這個時代的需要。目前的照明控制系統(tǒng)主要有:根據人體發(fā)射的紅外線,對燈組進行全開或者全閉操作,此方法只能應對室內有人與無人的情況;或是根據室內光照的強度,對燈組進行控制,滿足的時候全關,不滿足時全開,此方法缺少對室內光度的可調性;或是根據房門的開閉監(jiān)控,采取有人與無人兩種情況下的燈組控制,此方法缺少控制的適用性,當在學?;蛏虉鲆活惾肆髁枯^多的公共場合,便無法使用。同時,現(xiàn)今存在的自適應照明控制系統(tǒng)往往無法根據室內實時照度進行控制規(guī)則修正,該種控制方式缺乏與實際情況相結合的靈活性,往往會出現(xiàn)系統(tǒng)判斷結果與現(xiàn)實生活不匹配的情況。
技術實現(xiàn)要素:本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述缺陷和不足,提供了一種基于模糊控制的太陽能智能照明系統(tǒng)及其控制方法。為解決上述技術問題,本發(fā)明提供一種基于模糊控制的太陽能智能照明系統(tǒng),包括供電裝置、控制裝置以及照明裝置;所述供電裝置包括太陽能電池板、若干塊鉛蓄電池,所述太陽能電池板與所述鉛蓄電池電氣連接,每塊鉛蓄電池的兩側均設有繼電器開關;所述控制裝置包括控制器,所述控制器與所述繼電器開關電氣連接,所述控制器與所述供電裝置之間設有信息反饋裝置;所述照明裝置包括LED照明陣列燈、照度測量裝置和輔助照度測量裝置,所述LED照明陣列燈、照度測量裝置、輔助照度測量裝置與所述控制器電氣連接,所述控制器根據照度測量裝置檢測到的室內照度值,通過模糊控制的方法控制LED照明陣列燈的燈亮個數(shù)。進一步,所述信息反饋裝置包括與鉛蓄電池并聯(lián)的AD電壓數(shù)據采集模塊以及串聯(lián)在充電干路中在AD電流數(shù)據采集模塊。進一步,所述控制器為STC89C52單片機。進一步,所述LED照明陣列燈還與電網供電系統(tǒng)相連,所述LED陣列燈與所述電網供電系統(tǒng)之間設有繼電器開關,所述繼電器開關與所述控制器電氣連接。進一步,所述照度測量裝置和輔助照度測量裝置均為安裝在室內的若干個照度測量傳感器。一種基于模糊控制的太陽能智能照明系統(tǒng)的控制方法,包括以下步驟:一,控制裝置對供電裝置的自適應控制,控制器對充電電路進行電流反饋控制,同時控制器對鉛蓄電池供電電路進行電壓反饋控制;二,控制裝置對照明裝置的模糊控制。進一步,控制器接收AD電流數(shù)據采集模塊發(fā)送的充電電路中的電流數(shù)據,當電流數(shù)據大于鉛蓄電池的額定充電電流時,控制器控制繼電器開關將另一塊蓄電池并入充電電路;當電流數(shù)據小于鉛蓄電池額定充電電流的一半時,控制器控制繼電器開關將另一塊鉛蓄電池從充電電路中切除。進一步,控制器接收AD電壓數(shù)據采集模塊發(fā)送的工作蓄電池的電壓數(shù)據,當工作蓄電池的電壓低于工作電壓時,控制器對另一塊鉛蓄電池進行電壓判斷,若另一塊鉛蓄電池的電壓高于工作電壓時,控制器控制繼電器開關將具備工作電壓的鉛蓄電池切入供電電路中,并將正在工作的鉛蓄電池從供電電路中切除;若其余鉛蓄電池的電壓均小于工作電壓,控制器控制繼電器開關將鉛蓄電池從供電電路中切除,并將電網供電系統(tǒng)接入供電電路中;當控制器檢測到處于未工作狀態(tài)的鉛蓄電池的電壓大于工作電壓時,控制器控制繼電器開關將電網供電系統(tǒng)從供電電路中切除,將鉛蓄電池接入供電電路。進一步,系統(tǒng)分為0-4共5個檔位,用戶選擇所需照明檔位后,照度測量裝置對室內照度進行測量,并將測量數(shù)據發(fā)送給控制器,控制器將接收到的照度數(shù)據與用戶選定檔位對應的需求參數(shù)進行比對計算,若比對計算的結果滿足用戶照明需求時,照明系統(tǒng)返回判斷起點;若比對計算結果不滿足用戶照明需求時,系統(tǒng)進行滯后時延后,再次進行數(shù)據比對計算,若再次比對計算的結果扔不滿足用戶需求時,控制器讀取輔助照度測量裝置的測量數(shù)據,并將輔助照度測量裝置的測量數(shù)據與用戶選定檔位對應的需求參數(shù)進行比對計算,若比對計算結果滿足用戶照明需求時,系統(tǒng)返回判斷起點;若比對計算結果不滿足用戶照明需求時,系統(tǒng)以照度測量裝置檢測到的室內照度與用戶選定檔位對應的需求參數(shù)的偏差為單輸入參數(shù)進行單輸入單輸出模糊控制,同時在單輸入單輸出模糊控制中寫入“根據用戶選取的參數(shù)值不斷修正控制規(guī)則”,使得系統(tǒng)根據用戶選取的檔位不斷修正自身控制規(guī)則對LED照明陣列燈中LED燈的開啟狀態(tài)進行控制;其中,模糊控制計算公式如下:其中,C為模糊基準值,E為偏差的模糊量,Lux為室內實際照度值,REF為當前用戶所需的室內照度值。進一步,若偏差的模糊量E∈[-0.1,+0.1]時,表明室內實際照度滿足用戶所需照度;若偏差的模糊量E<-0.1時,表明室內實際照度不能滿足用戶所需照度,則控制器控制LED照明燈陣列,增加LED燈亮的個數(shù);若偏差的模糊量E>0.1時,控制器控制LED照明燈陣列,減少LED燈亮的個數(shù)。本發(fā)明所達到的有益技術效果:本發(fā)明提供的一種基于模糊控制的太陽能智能照明系統(tǒng)及其控制方法,其中,照明系統(tǒng)具有:一,供電系統(tǒng)具有自適應投切控制的特點,即系統(tǒng)可以根據供電電路中鉛蓄電池的電壓或電流情況選擇對LED照明燈陣列進行供電的鉛蓄電池,當沒有鉛蓄電池滿足供電電壓時,則自動選擇電網供電系統(tǒng)供電;二,LED照明燈陣列具有模糊控制的特點,即系統(tǒng)可以根據室內的實際照度,控制LED照明燈陣列的LED燈亮的個數(shù),從而使室內光照強度適應于人眼的舒適度,提升用戶的體驗效果;本發(fā)明提供的照明系統(tǒng)的控制方法,根據用戶選擇檔位對應的照度需求參數(shù)和實際照度參數(shù)的對比,由控制器對這些數(shù)據進行計算處理,并根據計算結果對LED照明燈陣列發(fā)出命令,利用對照明裝置模糊控制規(guī)則,實現(xiàn)了照明裝置的自適應調整。附圖說明圖1本發(fā)明之基于模糊控制的太陽能智能照明系統(tǒng)具體實施例組成框圖;圖2本發(fā)明之控制裝置對供電裝置的自適應控制流程示意圖;圖3本發(fā)明之控制裝置對照明裝置的模糊控制流程示意圖;圖4本發(fā)明之模糊控制規(guī)則流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案,而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明提供一種基于模糊控制的太陽能智能照明系統(tǒng),包括供電裝置、控制裝置以及照明裝置;所述供電裝置包括太陽能電池板、若干塊鉛蓄電池,所述太陽能電池板與所述鉛蓄電池電氣連接,若干塊鉛蓄電池并聯(lián)后與所述太陽能電池板串聯(lián),每塊鉛蓄電池的兩側均設有繼電器開關;所述控制裝置包括控制器,所述控制器與所述繼電器開關電氣連接,所述控制器與所述供電裝置之間設有信息反饋裝置;所述照明裝置包括LED照明陣列燈、照度測量裝置和輔助照度測量裝置,所述LED照明陣列燈、照度測量裝置、輔助照度測量裝置與所述控制器電氣連接,所述控制器根據照度測量裝置檢測到的室內亮度,通過模糊控制的方法控制LED照明陣列燈的亮度。照明系統(tǒng)采用了雙照度測量裝置:即照度測量裝置和輔助照度測量裝置,與一般的單照度測量裝置或沒有照度測量裝置的系統(tǒng)相比,提高了光照數(shù)據的準確性,增強了系統(tǒng)控制狀態(tài)的穩(wěn)定性。所述信息反饋裝置包括與鉛蓄電池并聯(lián)的AD電壓數(shù)據采集模塊以及串聯(lián)在充電干路中在AD電流數(shù)據采集模塊。所述控制器為STC89C52單片機。所述LED照明陣列燈還與電網供電系統(tǒng)相連,所述LED陣列燈與所述電網供電系統(tǒng)之間設有繼電器開關,所述繼電器開關與所述控制器電氣連接。所述照度測量裝置和輔助照度測量裝置均為安裝在室內的若干個照度測量傳感器。一種基于模糊控制的太陽能智能照明系統(tǒng)的控制方法,包括:一,控制裝置對供電裝置的自適應控制,控制器對充電電路進行電流反饋控制,同時控制器對鉛蓄電池供電電路進行電壓反饋控制;控制器接收AD電流數(shù)據采集模塊發(fā)送的充電電路中的電流數(shù)據,當電流數(shù)據大于鉛蓄電池的額定充電電流時,控制器控制繼電器開關將另一塊蓄電池并入充電電路;當電流數(shù)據小于鉛蓄電池額定充電電流的一半時,控制器控制繼電器開關將另一塊鉛蓄電池從充電電路中切除??刂破鹘邮誂D電壓數(shù)據采集模塊發(fā)送的工作蓄電池的電壓數(shù)據,當工作蓄電池的電壓低于工作電壓時,控制器對另一塊鉛蓄電池進行電壓判斷,若干另一塊鉛蓄電池的電壓高于工作電壓時,控制器控制繼電器開關將具備工作電壓的鉛蓄電池切入供電電路中,并將正在工作的鉛蓄電池從供電電路中切除;若其余鉛蓄電池的電壓均小于工作電壓,控制器控制繼電器開關將鉛蓄電池從供電電路中切除,并將電網供電系統(tǒng)接入供電電路中;當控制器檢測到處于未工作狀態(tài)的鉛蓄電池的電壓大于工作電壓時,控制器控制繼電器開關將電網供電系統(tǒng)從供電電路中切除,將鉛蓄電池接入供電電路。二,控制裝置對照明裝置的模糊控制;系統(tǒng)分為0-4共5個檔位,用戶選擇所需照明檔位后,照度測量裝置對室內照度進行測量,并將測量數(shù)據發(fā)送給控制器,控制器將接收到的照度數(shù)據與用戶選定檔位對應的需求參數(shù)進行比對計算,若比對計算的結果滿足用戶照明需求時,照明系統(tǒng)返回判斷起點;若比對計算結果不滿足用戶照明需求時,系統(tǒng)進行滯后時延后,再次進行數(shù)據比對計算,若再次比對計算的結果扔不滿足用戶需求時,控制器讀取輔助照度測量裝置的測量數(shù)據,并將輔助照度測量裝置的測量數(shù)據與用戶選定檔位對應的需求參數(shù)進行比對計算,若比對計算結果滿足用戶照明需求時,系統(tǒng)返回判斷起點;若比對計算結果不滿足用戶照明需求時,系統(tǒng)以照度測量裝置檢測到的室內照度與用戶選定檔位對應的需求參數(shù)的偏差為單輸入參數(shù)進行單輸入單輸出模糊控制,同時在單輸入單輸出模糊控制中寫入“根據用戶選取的參數(shù)值不斷修正控制規(guī)則”,使得系統(tǒng)根據用戶選取的檔位不斷修正自身控制規(guī)則對LED照明陣列燈中LED燈的開啟狀態(tài)進行控制;其中,模糊控制計算公式如下:其中,C為模糊基準值,E為偏差的模糊量,Lux為室內實際照度值,REF為當前用戶所需的室內照度值,室內LED照明燈陣列模糊控制表如表1所示。表1室內LED照明燈陣列模糊控制表其中,U為LED燈亮的個數(shù),U=1表示LED燈亮的個數(shù)加一個,U=0表示LED燈亮的個數(shù)不變,U=-1表示LED燈亮的個數(shù)減少一個。若偏差的模糊量E∈[-0.1,+0.1]時,表明室內實際照度滿足用戶所需照度;若偏差的模糊量E<-0.1時,表明室內實際照度不能滿足用戶所需照度,則控制器控制LED照明燈陣列,增加LED燈亮的個數(shù);若偏差的模糊量E>0.1時,控制器控制LED照明燈陣列,減少LED燈亮的個數(shù)。綜上,本發(fā)明之模糊控制規(guī)則如圖4所示,用戶選擇檔位后,獲得當前用戶所需的室內照度值REF,控制器接收到照度測量裝置發(fā)送的實際照度值Lux后,通過計算處理得到偏差的精確量e,再由模糊控制公式進行模糊化處理得到偏差的模糊量后根據表1的模糊控制規(guī)則,由控制器控制LED燈陣列的LED燈亮的個數(shù)。實施例作為本發(fā)明的一個具體實施例,如圖1所示,鉛蓄電池為兩個,分別為鉛蓄電池一和鉛蓄電池二,鉛蓄電池一兩側分別串聯(lián)繼電器開關K1和K3,鉛蓄電池二的兩側分別串聯(lián)繼電器開關K2和K4,AD電壓數(shù)據采集模塊一并聯(lián)在鉛蓄電池一的兩側,AD電壓數(shù)據采集模塊二并聯(lián)在鉛蓄電池二的兩側,太陽能電池板與AD電流數(shù)據采集模塊之間設有繼電器開關Ka,用于控制對鉛蓄電池一和鉛蓄電池二的充電;LED照明燈陣列與電網供電系統(tǒng)之間設置繼電器K5,電網供電系統(tǒng)與家庭用電之間設有繼電器開關Kb。如圖2所示,控制裝置對供電裝置的自適應控制過程為:控制器接收AD電流數(shù)據采集模塊發(fā)送的充電電路中的電流數(shù)據,當電流數(shù)據大于鉛蓄電池一的額定充電電流時,控制器控制繼電器開關K1、K3斷開,K2、K4閉合,從而將鉛蓄電池二并入充電電路,對鉛蓄電池二實施充電;當電流數(shù)據小于鉛蓄電池一額定充電電流的一半時,控制器控制繼電器開關K2、K4斷開,K1、K3閉合,從而將鉛蓄電池二從充電電路中切除,對鉛蓄電池一實施充電。控制器接收AD電壓數(shù)據采集模塊一發(fā)送的工作蓄電池的電壓數(shù)據,當工作蓄電池一的電壓低于工作電壓時,控制器對鉛蓄電池二兩端的AD電壓數(shù)據采集模塊二發(fā)送的電壓數(shù)據進行電壓判斷,若干鉛蓄電池二的電壓高于工作電壓時,控制器控制繼電器開關K1、K3斷開,K2、K4閉合,從而將鉛蓄電池二切入供電電路中,將鉛蓄電池一從供電電路中切除;若鉛蓄電池二的電壓也小于工作電壓,控制器控制繼電器開關K3、K4斷開,K5、Kb閉合,從而將鉛蓄電池一和鉛蓄電池二從供電電路中切除,并將電網供電系統(tǒng)接入供電電路中;當控制器檢測到鉛蓄電池一或鉛蓄電池二的電壓大于工作電壓時,控制器控制繼電器開關K5、Kb斷開,K1、K3閉合或K2、K4閉合,從而將電網供電系統(tǒng)從供電電路中切除,將鉛蓄電池一或鉛蓄電池二接入供電電路。當控制器檢測到鉛蓄電池一和鉛蓄電池二均充電完畢后,控制器控制繼電器開關Ka斷開。如圖3、圖4所示,控制裝置對照明裝置的模糊控制過程為:用戶選擇所需照明檔位后,照度測量裝置一對室內照度進行測量,并將測量數(shù)據發(fā)送給控制器,控制器將接收到的照度數(shù)據與用戶選定檔位對應的需求參數(shù)進行比對計算,若比對計算的結果滿足用戶照明需求時,照明系統(tǒng)返回判斷起點;若比對計算結果不滿足用戶照明需求時,系統(tǒng)進行滯后時延后,再次進行數(shù)據比對計算,若再次比對計算的結果扔不滿足用戶需求時,控制器讀取照度測量裝置二的測量數(shù)據,并將照度測量裝置二的測量數(shù)據與用戶選定檔位對應的需求參數(shù)進行比對計算,若比對計算結果滿足用戶照明需求時,系統(tǒng)返回判斷起點;若比對計算結果不滿足用戶照明需求時,系統(tǒng)以照度測量裝置檢測到的室內照度與用戶選定檔位對應的需求參數(shù)的偏差為單輸入參數(shù)進行單輸入單輸出模糊控制,同時在單輸入單輸出模糊控制中寫入“根據用戶選取的參數(shù)值不斷修正控制規(guī)則”,并根據模糊控制公式(1)計算出偏差的模糊量E,再根據表1控制燈亮個數(shù)。若偏差的模糊量E∈[-0.1,+0.1]時,表明室內實際照度滿足用戶所需照度;若偏差的模糊量E<-0.1時,表明室內實際照度不能滿足用戶所需照度,則控制器控制LED照明燈陣列,增加LED燈亮的個數(shù);若偏差的模糊量E>0.1時,控制器控制LED照明燈陣列,減少LED燈亮的個數(shù)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應當指出,對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下,還可以做出若干改進和變形,這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。