一种应用于高层建筑小区的智能采光系统技术方案

本发明专利技术涉及一种应用于高层建筑小区的智能采光系统，包括互为电连接的导光模块、反射模块、控制模块以及计算模块；反射模块与导光模块的组合式结构，通过导光模块作为辅助光源，有效避免了反射模块在待采光区域可能出现的“明暗相间”现象；通过设置控制模块和计算模块，实现对反射模块的固定板、导光模块的导光管以及待采光区域坐标的三维立体模型，精确实现对待采光区域的采光控制，并通过计算模块反馈的偏移角矩阵，实现待采光区域的采光不受太阳运动轨迹的影响，人工消除高层建筑小区的遮光挡光现象，大大地提高了目标房屋的真实居住体验，具有较高的实际应用价值。

An Intelligent Lighting System Applied to High-rise Building Community

【技术实现步骤摘要】
一种应用于高层建筑小区的智能采光系统
本专利技术涉及智能建筑
，具体涉及一种应用于高层建筑小区的智能采光系统。
技术介绍
随着国内经济的快速发展以及房地产政策的持续严控，越来越多的城市，尤其是一线城市，住宅土地供应被严格限制，为了满足人们的居住需求，房地产开发商往往采用高容积率的设计理念来提高土地利用率以及对竞拍的土地进行小区规划，高楼层或超高楼层住宅逐渐形成市场主流，然而，这类大型小区往往存在一个突出的问题：由于住宅土地面积受限，楼间距往往在30米左右，而楼层高度基本上接近100米高，这导致部分住宅单元，即使是在10楼以上且南向朝向，也会被对面两栋甚至三栋住宅挡住太阳光，阳台一天的采光时间不足3小时，其余时间段房屋内光线不够理想，如果不是南北通透的户型，即使是在外面阳光充足的白天，也需要通过电力照明来提高房屋内的亮度，久而久之，不仅浪费了电力能源，也影响到房屋在二手市场的实际估值，因此，如何解决现有的高容积率、高楼层和低楼间距造成的房屋采光时间不足的问题，不仅能提高在售小区的受欢迎度，提高入住业主的实际居住体验，也能为业主日后的房屋置换提供更高的估值，目前并没有开发商针对这一问题进行系统研究，也没有相关技术设备投入市场使用。现有技术中，亦存在类似的智能采光系统，如中国专利CN203552071U公开了一种太阳能跟踪反射采光装置，通过设置太阳能追踪系统，有效引入阳光，达到了多楼层建筑北向的全楼层采光、延伸阳光照射面积至低楼层的目的，使房间里的环境明朗且富于光影变换，然而，该专利虽然公开了太阳能追踪系统的具体结构，但并未公开具体如何通过反射器壳体使得太阳光能照射到低楼层的技术过程，也没有公开如何控制太阳光的反射达到反光效率高的技术手段，需要进一步的改进。同时，中国专利CN2684009Y进一步公开了一种太阳光采光照明装置，包括自动定位跟踪太阳装置和固定在自动定向跟踪太阳装置上的至少一个采光单元，通过在固定板的中心设有光强探测传感器，用于感测太阳光的光照照度的变化，并反馈给自动定向跟踪太阳装置，用于调整固定板的俯仰角，使得固定板可以重新对准太阳所在的方位，然后通过太阳光传输导线将光线传递至安装在每个房间内的散光器，从而提高室内自然光的采光量。然而，这种采光照明装置，需要在该建筑物设计之时，就在其顶部预先设计出大型采光装置，并通过铺设光缆通路以及在房屋内安装散光器，如此，不仅需要花费较高的设计、研发和现场安装费用，维修成本也很高，对房屋的装修也产生了附加的设置，不够美观，目前仅合适应用于工厂厂房，并不适合在高层建筑小区投入使用。有鉴于此，本申请的专利技术人提供了一种可应用于高层建筑的智能采光系统，解决高层建筑小区的中低楼层采光时间不足的技术问题，不仅可以解决目前经济活动中的多个技术问题，而且具有较强的实际意义。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种全新的智能采光系统，其基于智能控制与算法技术，在系统内精确模拟生成待采光的待采光区域，可以为拟采光的楼层数进行个性化定制，提高智能采光系统的经济性。本专利技术的另一个目的是提供一种可应用于高层建筑小区的智能采光系统，其基于反射模块与导光模块的组合式结构，可以有效提高采光强度，弱化光能量在传输与反射过程中的光强损耗，同时避免出现待采光区域产生“明暗相间”的光反射效应，有效保证智能采光系统的采光性能。为实现上述目的，本专利技术提供一种应用于高层建筑小区的智能采光系统，其采用组合式结构，包括导光模块、反射模块、控制模块以及计算模块；其中，导光模块包括聚光部和导光管，以及活动连接的第一致动器和方向变更部，其中，聚光部配置有自动太阳光跟踪系统，聚光部将太阳光能量集中聚入导光管，导光管出口部设置为外扩型结构，方向变更部连接聚光部与导光管，其与导光管连接的一端配置为可伸缩结构，第一致动器电连接于控制模块，第一致动器在控制模块的第一工作指令下，通过使方向变更部的可伸缩结构进行绕轴偏移，实现导光管的中心轴在一定角度范围内偏移；反射模块包括固定板以及第二致动器矩阵，通过第二致动器矩阵，固定板上可旋转地安装有光反射元件矩阵，在固定板中心位置处的光反射元件还配置有第一光敏元件，该第一光敏元件平行于固定板设置，并被配置为测量在该第一光敏元件处接收的光照射角度，通过电连接将该光照射角度发送给控制模块，第二致动器矩阵电连接于控制模块；控制模块包括互为电连接的控制主机和红外信号接收器，以及设置在目标房屋上的若干个红外信号发射器，其中，控制主机内置有一地图中心，该地图中心以固定板中心为坐标原点，以固定板的横向和垂向为x轴和y轴，以垂直于固定板平面的纵向为z轴构建包括有导光模块的导光管、光反射元件矩阵以及待采光区域的三维立体模型；其中，红外信号接收器接收来自目标房屋的两个或四个红外信号发射器的红外信号并反馈给控制主机，控制主机根据接收的红外信号，在地图中心上生成待采光区域；计算模块结合地图中心的坐标原点，计算出待采光区域的各个端点坐标，并根据待采光区域的端点坐标、光反射元件矩阵坐标、层高、楼间距以及光照射角度，确定出光反射元件矩阵中每一个光反射元件绕x轴、y轴和z轴的偏移角度，并形成一对应于光反射元件矩阵的偏移角矩阵，通过通信连接将该偏移角矩阵信息发送给控制模块；控制模块从计算模块中接收到光反射元件矩阵的偏移角矩阵后，由控制模块的控制主机发送第二工作指令给第二致动器矩阵，控制第二致动器矩阵中的每一个第二致动器沿着x轴、y轴和z轴偏移对应偏移角矩阵中的角度值，并带动光反射元件矩阵按照偏移角矩阵进行角度偏移。优选地，偏移角矩阵中，对应光反射元件(i,j)的偏移角的计算公式表达式是：上式中，φ1、φ2和φ3分别表示光反射元件(i,j)绕x轴、y轴和z轴的偏移角度，参数H和L分别表示该高层建筑的楼高与楼间距，N和M表示光反射元件矩阵在横向和垂向上的元件个数，(x1i,y1i,0)表示光反射元件矩阵坐标，(x2,y2,-L)表示待采光区域坐标，x1min、x1max、y1min、y1max分别表示光反射元件矩阵左右端点的横向和垂向坐标值，x2min、x2max、y2min、y2max分别表示待采光区域左右端点的横向和垂向坐标值。优选地，在控制模块中，控制模块还设置有一输入装置，初始化系统智能采光系统时，可将该高层建筑小区的楼高H与楼间距L、光反射元件矩阵参数N*M、待采光区域高度h2、固定板尺寸h1*l1以及导光管出口部形状参数通过输入装置发送至计算模块；其中，待采光区域高度h2、固定板尺寸h1*l1为可选参数，当在目标房屋的采光窗户共布置有四个红外信号发射器时，计算模块可自动根据待采光区域的端点坐标获得待采光区域的高度值，并导入对应计算公式中。优选地，在控制模块的控制主机上还设置有一SIM卡插槽，通过将一SIM卡插入该插槽，实现控制模块与用户智能手机端之间基于通信网络的数据连接，此时，智能手机可作为输入装置，通过内置软件接口以及触摸屏，将该高层建筑小区的楼高H与楼间距L、光反射元件矩阵参数N*M、待采光区域高度h2、固定板尺寸h1*l1以及导光管出口部形状参数等发送至计算模块，同时，基于智能手机的蓝牙以及GPS功能，用户可以实时发送精确的端点坐标给控制主机的地图中心，通过在触摸屏上输入待采光区域的高度值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于高层建筑小区的智能采光系统，其特征在于，采用组合式结构，包括导光模块、反射模块、控制模块以及计算模块；其中，导光模块包括聚光部和导光管，以及活动连接的第一致动器和方向变更部，其中，聚光部配置有自动太阳光跟踪系统，聚光部将太阳光能量集中聚入导光管，导光管出口部设置为外扩型结构，方向变更部连接聚光部与导光管，其与导光管连接的一端配置为可伸缩结构，所述第一致动器电连接于控制模块，第一致动器在控制模块的第一工作指令下，通过使方向变更部的可伸缩结构进行绕轴偏移，实现导光管的中心轴在一定角度范围内偏移；反射模块包括固定板以及第二致动器矩阵，通过第二致动器矩阵，固定板上可旋转地安装有光反射元件矩阵，在固定板中心位置处的光反射元件还配置有第一光敏元件，该第一光敏元件平行于固定板设置，并被配置为测量在该第一光敏元件处接收的光照射角度，通过电连接将该光照射角度发送给控制模块，所述第二致动器矩阵电连接于控制模块；控制模块包括互为电连接的控制主机和红外信号接收器，以及设置在目标房屋上的若干个红外信号发射器，其中，控制主机内置有一地图中心，该地图中心以固定板中心为坐标原点，以固定板的横向和垂向为x轴和y轴，以垂直于固定板平面的纵向为z轴构建包括有导光模块的导光管、光反射元件矩阵以及待采光区域的三维立体模型；其中，红外信号接收器接收来自目标房屋的两个或四个红外信号发射器的红外信号并反馈给控制主机，控制主机根据接收的红外信号，在地图中心上生成待采光区域；计算模块结合地图中心的坐标原点，计算出待采光区域的各个端点坐标，并根据待采光区域的端点坐标、光反射元件矩阵坐标、层高、楼间距以及光照射角度，确定出光反射元件矩阵中每一个光反射元件绕x轴、y轴和z轴的偏移角度，并形成一对应于光反射元件矩阵的偏移角矩阵，通过通信连接将该偏移角矩阵信息发送给控制模块；所述控制模块从计算模块中接收到光反射元件矩阵的偏移角矩阵后，由控制模块的控制主机发送第二工作指令给第二致动器矩阵，控制第二致动器矩阵中的每一个第二致动器沿着x轴、y轴和z轴偏移对应偏移角矩阵中的角度值，并带动光反射元件矩阵按照偏移角矩阵进行角度偏移。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于高层建筑小区的智能采光系统，其特征在于，采用组合式结构，包括导光模块、反射模块、控制模块以及计算模块；其中，导光模块包括聚光部和导光管，以及活动连接的第一致动器和方向变更部，其中，聚光部配置有自动太阳光跟踪系统，聚光部将太阳光能量集中聚入导光管，导光管出口部设置为外扩型结构，方向变更部连接聚光部与导光管，其与导光管连接的一端配置为可伸缩结构，所述第一致动器电连接于控制模块，第一致动器在控制模块的第一工作指令下，通过使方向变更部的可伸缩结构进行绕轴偏移，实现导光管的中心轴在一定角度范围内偏移；反射模块包括固定板以及第二致动器矩阵，通过第二致动器矩阵，固定板上可旋转地安装有光反射元件矩阵，在固定板中心位置处的光反射元件还配置有第一光敏元件，该第一光敏元件平行于固定板设置，并被配置为测量在该第一光敏元件处接收的光照射角度，通过电连接将该光照射角度发送给控制模块，所述第二致动器矩阵电连接于控制模块；控制模块包括互为电连接的控制主机和红外信号接收器，以及设置在目标房屋上的若干个红外信号发射器，其中，控制主机内置有一地图中心，该地图中心以固定板中心为坐标原点，以固定板的横向和垂向为x轴和y轴，以垂直于固定板平面的纵向为z轴构建包括有导光模块的导光管、光反射元件矩阵以及待采光区域的三维立体模型；其中，红外信号接收器接收来自目标房屋的两个或四个红外信号发射器的红外信号并反馈给控制主机，控制主机根据接收的红外信号，在地图中心上生成待采光区域；计算模块结合地图中心的坐标原点，计算出待采光区域的各个端点坐标，并根据待采光区域的端点坐标、光反射元件矩阵坐标、层高、楼间距以及光照射角度，确定出光反射元件矩阵中每一个光反射元件绕x轴、y轴和z轴的偏移角度，并形成一对应于光反射元件矩阵的偏移角矩阵，通过通信连接将该偏移角矩阵信息发送给控制模块；所述控制模块从计算模块中接收到光反射元件矩阵的偏移角矩阵后，由控制模块的控制主机发送第二工作指令给第二致动器矩阵，控制第二致动器矩阵中的每一个第二致动器沿着x轴、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴萍，王乾，
申请(专利权)人：常州轻工职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32