научная статья по теме АЛГОРИТМ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОВМЕЩЕННОЙ СИСТЕМЫ СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ СПЕКТРОМЕТРА Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «АЛГОРИТМ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОВМЕЩЕННОЙ СИСТЕМЫ СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ СПЕКТРОМЕТРА»

Беккер Ю.Л., кандидат технических наук, и.о. зав. кафедрой Завьялов В.А., доктор технических наук, профессор Ульянов Р. С., аспирант Шиколенко И.А., аспирант (Московский государственный строительный университет)

АЛГОРИТМ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОВМЕЩЕННОЙ СИСТЕМЫ СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ

СПЕКТРОМЕТРА

В статье представлен алгоритм, в соответствии с которым может формироваться сигнал обратной связи для управления интеллектуальными системами совмещенного светодиодного освещения. Данный алгоритм предназначен для повышения энергоэффективности за счет точечной корректировки спектра и учитывает внешнюю фоновую засветку естественным излучением.

Ключевые слова: алгоритм, совмещенное освещение, обратная связь, СИД.

FEEDBACK ALGORITHM OF INTELLECTUAL COMBINED LED LIGHTING SYSTEM

WITH SPECTROMETER

The article presents an algorithm according to which can form a feedback signal for controlling the alignment system intelligent LED lighting. This algorithm is designed to improve energy efficiency through point adjustment range and takes into account the external background illumination of natural light..

Keywords: algorithm, combined lighting, feedback, LED.

Введение. В силу своих биологических особенностей, люди воспринимают мир преимущественно в оптическом диапазоне [1, 21-22]. Для снижения потребление электроэнергии на освещение вводятся различные меры как на организационно-техническом, так и на законодательном уровне [7]. Одной из таких мер являются нормы по энергоэффективности [4,5]. Наиболее энергоэффективным источником искусственного освещения являются свето-диоды, применяемые совместно с устройствами обратной связи на базе спектрометров. Наибольшую сложность для управления представляет собой совмещенное освещение.

Разработка математической модели организации обратной связи между светодиодным источником освещения и устройством обратной связи на базе спектрометра в условиях фоновой засветки естественным освещением. Для объективной оценки цветности существуют различные цветовые модели. В светотехнике для определения всего диапазона, чаще всего применяется цветовое пространство, разработанное в 1931 году Международной комиссией по освещению (МКО, CIE), показанное на диаграмме (Рис. 1) [6].

0.9

520

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 X

Рис. 1. Диаграмма МКО в общем виде (слева) и трехцветного светового прибора (RGB) (справа)

Получение различных цветов излучения, находящихся внутри цветового треугольника осуществляется смешением основных цветов и изменением их соотношения. На практике это происходит путем регулировки светового потока светодиодов каждого из 3-х цветов. Однако, фоновая засветка - явление динамическое, ее характер может зависеть от расположения рабочей области относительно окна, времени суток, времени года, состава и свойств атмосферы и других факторов. Таким образом, поиск оптимального режима освещения рабочей области представляет собой достаточно сложную задачу, решить которую без организации обратной связи невозможно.

Совмещенное освещение состоит из двух составляющих - неизменное искусственное освещение и динамически изменяющееся естественное освещение.

Критериями оценки излучений является их интенсивность и спектральный состав. Кроме того имеется комплект заданных значений, которые условно можно считать эталонными, т. к. искусственное излучение будет автоматически дополнять естественное излучение таким образом, что бы суммарное излучение было максимально близко к заданным значениям.

Эти параметры освещения измеряются спектрометром и представляют собой массив данных, для удобства анализа записываемых в виде матриц.

Таблица 1.

Исходные данные для расчета

Естественный свет K (ф м)

Искусственный источник света K 2 (ф еЛ(Л))

Заданное значение K 0 (ф еЛ(Л))

Каждый цвет, естественный, или искусственно созданный, имеет определенные координаты на диаграмме МКО. Для того, что бы провести дальнейший анализ, найдем все координаты, создаваемые искусственным освещением. Т.к. приоритетным источником излучения является естественное солнечное излучение, будем считать его опорным. В таком случае искусственное излучение будет включаться только в том случае, если характеристики естественного излучения не соответствуют заданным значениям. На первом этапе сравним заданное значение с естественным

A=|K о (Ф еЛ(Л)) - Kj (Ф еЛ(Л)) |

В том случае если A превышает заданное значение K0(ФeÄ(Ä)) более чем на 5%,

включается дополнительное искусственное освещение. Для того что бы определить, какая часть спектра нуждается в корректировке (в какой области спектра естественного излучения имеется отличие от заданного значения), проведем серию морфологических операций, а именно - выделение связных областей. Поиск связных областей происходит путем последовательного прохода матриц 2-связной AB-маской слева направо [3]. Данный способ позволяет осуществлять точечную корректировку спектра именно в той его части, где обнаружен недостаток интенсивности излучения или длины волны. И может бытт впоследствии интегрирован в математические модели описывающие функционирование объектов зданий и сооружений [2]

Заключение. Достоинством данной математической модели является ее универсальность. Кроме того, данный алгоритм может применяться для управления пиксельными источниками освещения, реализованными на адресных светодиодах, что еще больше снизит затраты на электроэнергию.

ЛИТЕРАТУРА

1. Айзенберг, Ю.Б. Справочная книга по светотехнике. / Айзенберг, Ю.Б. - 3-е изд. Москва: Знак, - 2006.

2. Волков А.А. Формальные информационные модели условно-абстрактных объектов (зданий и сооружений). / А.А. Волков // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. — 2007. - № 11. — С. 63-65.

3. Куренков, Н. И. Энтропия бинарной матрицы и ее применение в задачах анализа многомерных данных. / Куренков, Н. И., Ананьев, С. Н. // Информационные технологии. -2007. - № 11. - С. 59-65.

4. МГСН «Энергосбережение в зданиях": 138. — 1999.

5. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: 261-ФЗ.

6. CIE. International Commission on Illumination [Электронный ресурс]: Официальней ресурс. URL: http://cie.co.at/ (дата обращения: 14.04.2015).

7. Selected Colorimetric Tables (204.xls) [Электронный ресурс]: Официальный ресурс // CIE. International Commission on Illumination. URL: http://www.cie.co.at/index.php/LEFTMENUE/index.php?i_ca_id=298 (дата обращения: 14.04.2015).

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»