CN101869004A - 具有集成的能量功能的光管理*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及将能量功能集成到光管理***中，特别是用以节能和监控能耗。依照本发明一实施例，提供了一种具有集成的能量功能的光管理***(10)，其中该***适于接收有关照明***(18)的灯具(12-16)的能量信息，并且处理有关照明***(18)的能耗的所接收到的能量信息。该能量功能可以例如用来自动地将照明***配置成低能耗，允许在降低能耗方面进一步配置照明***，或者向用户提供可以关断并且当关断时将达到显著节能的一组可感测的灯。
Description
本发明涉及将能量功能集成到光管理***中，特别是用以节能和监控能耗。
例如商店照明***的照明***正变得愈加复杂，具有越来越多的灯以及驱动这些灯的选项。特别地，用于管理和控制复杂照明***的下一代照明控制或管理***包括允许用户控制“气氛”而不仅仅是灯组的计算机***。然而，这些***不允许用户在轻击按钮时关断灯。因此，习惯于在例如储藏室的不需要光的区域关断灯的用户不再可以轻松地做到这点，这会导致被浪费的能耗。此外，即使可以关断灯，在没有专家知识的情况下，预测关断灯并且之后再次接通究竟是否达到任何节能也是几乎不可能的。事实上，一些灯在长时间段关断之后，不能在不危及所再现的气氛或者甚至设备的寿命的情况下重新接通。此外，预料的高数量的灯、灯具或者用户处理照明气氛创建的自由度导致灯光场景中的元素(效果)可以通过所安装的照明设备的可替换配置设置来类似地再现。
US2004/0002792A1涉及一种照明能量管理***，其使用照明灯具、照片和占用传感器、个人照明命令和能量控制单元。能量控制单元接收来自照片和占用传感器以及个人控制器的信息并且使用区和灯具对象的协调***确定用于每个照明灯具的最优亮度命令。每个区对象与建筑区关联并且每个灯具对象与灯具关联。每个区对象确保当物理区未被占用时调节照明灯具照明水平。每个灯具对象使用传感器和个人输入来确定所期望的亮度水平并且使用减载和日光补偿以确定日光调节亮度水平。能量控制单元基于这些水平确定最优亮度命令以最小化照明灯具所需的能量。所公开的***允许最小化所述照明灯具所需的能量。
本发明的目的是提供一种光管理***，其包括集成的能量功能。
该目的是通过独立权利要求来解决的。从属权利要求显示了进一步的实施例。
本发明的基本思想是将能量功能集成到光管理***中。能量功能可以例如用于自动地将照明***配置成低能耗，以允许在降低能耗方面进一步配置照明***，或者向用户提供可以关断并且当关断时将达到显著节能的一组可感测的灯。
本发明一实施例提供一种具有集成的能量功能的光管理***，其中该***适于
-接收有关照明***的灯具的能量信息，并且
-处理有关照明***的能耗的所接收到的能量信息。
能量信息可以表示有关照明灯具的能量，特别是能耗的任何信息。例如，能量信息可以包括诸如在不同操作条件下(比如在调光模式下)照明灯具的能耗之类的一组信息。能量信息使得***例如能够调节灯具的配置设置，从而可以更好地满足能量约束。能量功能在光管理***中是特别有用的，其能够自动地根据例如照明气氛的抽象描述来再现照明气氛。
依照本发明的另一实施例，该***可以适于借助于以下一项或多项来接收能量信息：
-数据库，其存储有关灯具的能量信息；
-与灯具的网络连接，其中灯具提供能量信息；
-在安装之后光管理***的第一学习阶段期间收集能量信息的过程。
该数据库可以例如存储能量信息，其由照明灯具的供应商例如光单元的制造商提供。该网络连接不论是有线的还是无线的，都允许例如直接从照明灯具获取能量信息。接收能量信息的第三种可能性可以例如借助于光管理***的用于学习照明***的所安装的灯具的专用方法来实现，例如借助于一种用于自动地检测照明***的所安装的灯具的过程来实现。该过程可以加以扩展以便不仅收集有关灯具的能力(例如调光可能性和颜色)的信息，而且收集能量信息。
依照本发明一实施例，该***还可以包括存储表，其存储灯具以及以下一项或多项：灯具的能力、当前设置、能耗、操作历史、一组操作约束和/或规则。能耗可以例如是例如以平瓦(plain watt)为单位的灯具的估计能耗。能耗可以包括例如一组值，每个值对应灯具的特定配置，例如在不同调光水平处的能耗。操作历史可以为***提供有关灯具的寿命和老化“压力”的有用暗示，从而使得***也能够将这些方面考虑进来。该表可以例如在光管理***的学习阶段期间自动地产生。
在本发明的另一实施例中，该***可以适于
-接收用于照明***的灯具的配置设置，
-借助于所接收到的能量信息确定产生与用户预计类似的光效果，但是需要更小能耗的配置设置，并且
-将所接收到的配置设置与所确定的配置设置匹配。
因此，在能够自动地再现所期望的照明气氛的光管理***中，在再现过程期间创建的配置设置可以在能耗方面进一步加以调节。应当指出的是，***对配置设置的接收也可以包括由***本身例如通过根据其抽象描述自动地再现所期望的照明气氛来创建这些设置。
在本发明的另一实施例中，该***可以适于在双步骤过程中利用照明***自动地再现照明气氛，该双步骤过程包括
-第一步骤，其用于在不将所接收到的能量信息考虑进来的情况下评估用于照明***的灯具的适当配置设置并且计算用于照明***的初始配置设置，以及
-第二步骤，其用于通过将所接收到的能量信息考虑进来调节该初始配置设置。
再现照明气氛的这个双步骤过程允许将能量因素考虑进来，特别地就计算时间方面而言克服限制或者满足要求。在第一步骤中，可以在没有计算时间方面的附加负担的情况下再现初始照明气氛。在第二步骤中，可以通过将任何能量约束和信息考虑进来来调节所再现的照明气氛。因此，用户可以快速地获得初始照明气氛，该初始照明气氛然后被进一步改善以便满足任何能量约束或要求。
依照本发明的另一实施例，该***可以进一步适于借助于暗室校准过程收集能量信息，其中暗室校准过程在执行该照明***的照明灯具的能耗测量时被扩展。暗室校准(DRC)过程通常用在照明***中以标识所安装的照明设备特别是灯具的行为和能力。例如，DRC可以由光管理***用来“学习”有关所安装的照明***的灯具的一些事情。更特别地，DRC可以存在于针对照明***的各自由度执行光度测量。
依照本发明的另一实施例，该暗室校准过程可以按下述方式被扩展：它在各种调光和颜色模式下同步地测量和记录该照明***的可单独控制的照明灯具的能耗。这可以不需要额外的时间，因为光管理***通常在DRC期间对单个灯或灯具上电并且逐步运用经过调光水平以登记有关光强度和/或光谱行为的非线性。虽然单个灯具的这种上电以及逐步对灯具调光，同样地可以测量单个灯具的能耗或功耗。能耗可以在房间或办公室的中心位置进行测量。
在本发明一实施例中，为了执行测量和记录，该***进一步包括用于执行能耗的测量的专用传感器节点。测量结果可以存储在中央数据库中，其具有各灯具的标识。
依照本发明的另一实施例，
-有关照明***的灯具的能量信息的接收可以包括测量该照明***的能耗，并且
-有关该照明***的能耗的所接收到的能量信息的处理可以包括执行该照明***的照明灯具的配置设置的小变化，使得能耗降低，其中所述小变化被选择成使得由于所执行的小变化而引起的由该照明***再现的照明气氛的变化不能被人眼识别。
因此，不需要具有能量要求的数据库。相反地，该***可以连续地测量能耗并且以能耗可以降低的方式来调节所再现的照明气氛。
依照本发明的另一实施例，提供了用于光管理***，特别是用于依照本发明的***的用户接口，其中该接口适于呈现一能耗计量表，该能耗计量表可以显示由光管理***控制的照明***的能耗。
该接口可以例如实现为软件，由光管理***的例如中央控制站的控制器处理。该控制器可以例如为具有显示器的专用计算机，该显示器被提供来将该接口作为图形用户接口(GUI)呈现给用户。
依照本发明的另一实施例，该用户接口可以包括节约能量按钮，其中该接口可以进一步适于在节约能量按钮受激励时显示具有一组选项按钮的控制面板，每个选项按钮适于在受激励时使光管理***改变当前照明方案，使得该照明***基本上满足与所激励的选项按钮有关的能量规定。
该节约能量按钮可以实现为GUI的一部分或者单独的按钮。
在本发明一实施例中，该用户接口可以进一步适于基于用于该照明***灯具的所接收到的配置设置预料该照明***的预期能耗。
例如，该接口可以包括软件，其适于基于该照明***的灯具的数据以及所接收到的配置设置计算能耗的估计。然后，所预料的预期能耗可以显示在例如该光管理***的控制器的GUI上。
此外，本发明一实施例提供了一种灯具，其适于提供能量信息给光管理***，特别是依照本发明的光管理***。
该灯具可以是灯，例如固态照明设备(SSLD)或卤素灯泡或者另一照明装置。该灯具可以包含用于例如经由有线或无线网络提供能量信息的电子电路。
依照本发明一实施例，该灯具可以适于测量能耗并且将所测量的能耗作为能量信息提供给该光管理***。
例如，该灯具可以包含测量电子器件，其适于连续地测量该灯具的能耗。该电子器件可以进一步包括例如网络接口，其可以适于与光管理***的中央控制器通信并且传送所测量的能耗。
此外，在本发明一实施例中，该灯具可以适于例如在内部存储装置中存储能量信息。
例如，该灯具可以包含存储器设备，例如ROM(只读存储器)，其存储有关该灯具的数据，例如在不同调光阶段的能耗。此外，该存储器设备可以从灯具的外部，特别地从中央控制器读取，该中央控制器经由网络与该灯具连接用以控制该照明***。
本发明的另一实施例提供了一种用于利用依照本发明的光管理***管理照明***的方法，该方法包括
-接收有关该照明***的灯具的能量信息，以及
-处理有关该照明***的能耗以及灯具的手工控制的所接收到的能量信息。
依照本发明的另一实施例，可以提供一种计算机程序，其在由计算机执行时被允许实现依照本发明的上述方法。
依照本发明的另一实施例，可以提供一种存储依照本发明的计算机程序的记录载体，例如CD-ROM、DVD、存储器卡、磁盘或者适合存储计算机程序以供电子访问的类似数据载体。
最后，本发明一实施例提供了一种计算机，其被编程以执行依照本发明的方法并且包括用于与照明***通信的接口。
本发明的这些和其它方面根据以下描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。
下面，将参照示例性实施例更详细地描述本发明。然而，本发明并不限于这些示例性实施例。
图1示出了依照本发明的具有能量功能的光管理***的实施例。
在下文中，在功能上相似或相同的元件可具有相同的附图标记。
本发明包括在照明控制***或光管理***内的能耗知识，并且可以向用户提供一组可感测的灯，所述灯：
-可以关断；
-当关断时将达到显著节能。
可感测的选择可以包括将整个区域调暗到较低的强度而不是关断那里的灯。此外，出于安全的原因，可以规定某些区域不可以调暗到低于一阈值。
此外，所合并的能耗知识也可以由光管理***在运行时间期间使用以便提高高度冗余(就功能而言)的照明设施的能量效率。
所提到的有关能耗的信息可以通过若干方式来获取
-它可以由灯具的供应商提供，并且从那里进入光管理***使用的数据库；或者
-它可以在灯具内存储或测量，并且通过网络连接提供给该光管理***；
-或者它可以在安装之后的第一学习阶段期间被收集。
图1示出了光管理***10，其被提供用于控制照明***18，该照明***包括例如SSLD或卤素灯泡的若干灯具12、14和16。照明***18以及特别是灯具12-16通过包括网络连接22的有线和/或无线网络连接到光管理***10。光管理***10能够读入包含照明气氛的抽象描述的文件。此外，***10能够访问包含有关该照明***的灯具12-16的能量信息的数据库20。
***10进一步包括用户接口30，其用于控制关于能量方面的所期望的照明气氛的创建。用户接口30包括例如LCD(液晶显示器)的显示器32，该显示器为用户显示有关该照明***的信息。用户接口将向用户呈现示出当前能耗的能耗计量表(使用每瓦的能量成本的瓦或美元/小时)。
节约能量按钮34在受激励时打开具有一组选项按钮36的控制面板，每个选项按钮代表将达到显著节能的当前照明的方案调适。例如商店的照明***的实例选项可能如下：
-“将主要照明调暗到-10％”(因为在商店营业时间期间调暗到少于10％是商店内的最小允许的照明水平。)
-“关断收款机的装饰照明”(功能照明保持接通，如果商店满是顾客，那么装饰照明无论如何是看不见的)
-“将储藏室照明调暗到最小”(储藏室里没有人，如今只有两人管理店铺，两人都在商店现场工作)。
节约能量按钮34也可以被提供用于允许用户容易地改变照明***18的配置设置以便节省能量，例如允许关断照明***18的一组灯以便节能。例如，选项按钮36可以显示若干节能选项以及被关断以实现所呈现的节能选项的灯。因此，用户可以容易地选择关断哪些灯以便实现所期望的节能。
此外，用户接口可以结合一些软件，在被给予作为输入的用于灯具的预计配置(设置)之后，该软件可以预料预期功耗，使得用户可以考虑使用它的便利，或者改为让光管理***10设法匹配设置，以产生与用户预计类似但是需要更小功耗的效果。此外，光管理***10可以通过将某些预先计划的照明任务考虑进来以检查采用由用户建议的配置的便利。
光管理***10进一步包含灯具12-16及其能力(例如，颜色范围能力、光类型-聚光/环境光)、当前设置(调光水平、接通/关断)的存储表24。特别地，存储表24包含这样的信息：
-能耗-灯具的估计能耗，单位为平瓦。可能地针对该灯具的当前调光水平或其它配置参数(维)而被调节大小。
-历史-灯具接通的时间，以及所应用的操作条件。因为这些操作条件可能向光管理***10提供有关寿命或老化“压力”的有用暗示。
-一组约束或(可能硬编码的)嵌入规则，例如，“灯不可以调暗到低于1000流明”以及“如果关断，那么它必须等待10分钟以再次接通”，“如果灯点亮超过X W*小时，那么其效率预期降低”，其帮助人类用户或光管理***10通过将能量问题考虑在内就灯具的使用做出决策。
在光管理***10的运行时间期间，无论何时从抽象描述文件26再现照明气氛，用于灯具12-16的适当设置的确定可以以双步骤的方式来实现(仅当需要时，例如以就计算时间方面而言克服限制或者满足要求)。
首先，由光管理***10在不将任何约束或能量效率问题考虑进来时评估适当的设置。结果，初始设置可以由光管理***10在没有计算时间方面的附加负担的情况下进行计算。
其次，一旦从能量管理的观点来看的可能次优的初始设置由光管理***10计算出、被转换成照明命令并且馈送给照明灯具12-16，***10然后考虑能量效率约束和信息。
上面的双时间尺度方法使得次优的再现能够被快速地计算并且然后在背景中运行以便达到平衡的最优解。
而且，初始计算的解可以用作计算最优解(在光度和能耗的意义下)的起始点，从而可以加速解的收敛，并且也可以用作可以根据其设置光度(再现)精度方面的边界的参考，以便确定可以容许多少退化以将平衡解标记为可接受。
最后，可以应用多目标优化技术，其产生一个或多个解，其中如果采用了光度要求方面的边界，那么可以选择给出最小功耗的那个解。
能量信息，特别是能耗或功耗数据可以由光管理***10在一种发现过程期间收集。这种过程的一个实例可以由所谓的暗室校准(DRC)给出，所述暗室校准是用来标识所安装的照明设备，特别是灯具12-16的行为和能力的操作。这允许使用光管理***10得到的数据以便自动地评估适当的设置从而再现所期望的照明气氛。
更特别地，所提到的DRC存在于针对照明***18的各自由度执行光度测量。它可以通过在各种调光和颜色模式下执行功耗测量、同步地测量照明***的可单独控制的灯具12-16或灯的功耗来扩展。这并不花费额外的时间，因为***10无论如何对单个灯上电并且逐步运用经过调光水平以登记有关光强度和/或光谱行为的非线性。现在，功耗附加地由***10记录。有益的是，由于所有灯具12-16在DRC期间保持关断，因而该基本功耗可以在房间或地板的中心位置被测量。由于附加的功率可能被与光产生无关的设备消耗，因而这些设备在DRC期间应当关断。然而，如果所提到的非光产生相关功耗相对于灯设施的消耗是小的，那么另一种解决方案将是在所有灯关断的情况下测量该消耗并且将其作为偏移量用于进一步的测量。
功率测量可以在无线或有线光管理网络22的专用传感器节点28中执行。然后，与对光度信息所做的类似，可以将所登记的值存储在供光管理***10之后要使用的数据库中，例如存储在存储表24中。
可替换地或者此外，灯具14可以借助于测量装置40测量或估计它的能耗，并且可以将测量结果传送到存储在存储表24中的灯具12-16的参数数据库中，其用于在利用如上所述的双阶段过程再现期间最优化照明氛围。对于该实施例，能量最优化能力是灯具或灯节点的一部分并且可以作为灯具的附加特征而出售。
此外，灯具12可以包括存储表40，其包含作为不同操作条件下，例如在灯具的不同调光阶段下的灯具能耗或功耗的参数。这些参数可以由光管理***10例如在照明***18的灯具12-16的发现过程期间读出。其中测量功耗无法被测量的例如灯的灯具可以与制造商提供的数据库一起被提供。灯具的安装者在安装新光源时可以将这些信息集成到例如数据库20中。
此外，可以提供依照本发明的光管理***，其不需要功率要求的数据库。在这里，光管理***可以设置灯光场景或照明气氛并且测量功耗。在人眼不可识别的未来小变化期间，光管理***于是可以自动地确定导致较低消耗的功耗变化方向并且可以随着时间而迭代地接近最优的功率性能。在本发明的这种实施例中，能量信息通过执行功耗测量来获得。
本发明可以应用于未来的光管理或控制***，特别是下一代***中，所述***在创建照明场景或气氛时将能量因素考虑进来。本发明允许将能量功能实现到光管理或控制***中，其中所实现的能量功能提供例如创建具有能量选项的用户接口、考虑照明***中的能量限制或者通常确定和降低能耗的许多可能性。
本发明的功能的至少一些可以通过硬件或软件来执行。在以软件实现的情况下，单个或多个标准微处理器或微控制器可以用来处理实现本发明的单个或多个算法。
应当指出的是，措词“包括/包含”并没有排除其它的元件或步骤，并且措词“一”或“一个”并没有排除复数。此外，权利要求书中的任何附图标记都不应被解读为对本发明范围的限制。
Claims (19)
1.一种具有集成的能量功能的光管理***(10)，其中该***适于
-接收有关照明***(18)的灯具(12-16)的能量信息，并且
-处理有关该照明***(18)的能耗的所接收到的能量信息。
2.权利要求1的***，进一步适于借助于下述一项或多项来接收能量信息：
-数据库(20)，该数据库存储有关该灯具(12-16)的能量信息；
-与该灯具(12-16)的网络连接(22)，其中该灯具(12-16)提供能量信息；
-在安装之后该光管理***(10)的第一学习阶段期间收集能量信息的过程。
3.权利要求1或2的***，包括存储表(24)，该存储表存储灯具以及下述一项或多项：灯具的能力、当前设置、能耗、操作历史、一组操作约束和/或规则。
4.权利要求1、2或3的***，进一步适于
-接收用于该照明***(18)的灯具(12-16)的配置设置，
-借助于所接收到的能量信息确定产生与用户预计类似的光效果，但是需要更小能耗的配置设置，以及
-将所接收到的配置设置与所确定的配置设置匹配。
5.前述权利要求中任何一项的***，进一步适于在双步骤过程中利用该照明***(18)自动地再现照明气氛(26)，该双步骤过程包括
-第一步骤，其用于在不将所接收到的能量信息考虑进来的情况下评估用于该照明***(18)的该灯具(12-16)的适当配置设置并且计算用于该照明***的初始配置设置，以及
-第二步骤，其用于通过将所接收到的能量信息考虑进来调节该初始配置设置。
6.前述权利要求中任何一项的***，进一步适于借助于暗室校准过程收集能量信息，其中该暗室校准过程在执行该照明***的照明灯具的能耗测量时被扩展。
7.权利要求6的***，其中该暗室校准过程按下述方式被扩展：它在各种调光和颜色模式下同步地测量和记录该照明***的可单独控制的灯具的能耗。
8.权利要求7的***，进一步包括用于执行能耗的测量的专用传感器节点(28)。
9.前述权利要求中任何一项的***，其中
-有关照明***的灯具的能量信息的接收包括测量该照明***(18)的能耗，以及
-有关该照明***的能耗的所接收到的能量信息的处理包括执行该照明***的照明灯具的配置设置的小变化，使得能耗降低，其中所述小变化被选择成使得由于所执行的小变化而引起的由该照明***再现的照明气氛的变化不能被人眼识别。
10.一种用于光管理***(10)，特别是用于前述权利要求中任何一项的***的用户接口(30)，其中该接口适于呈现能耗计量表(32)，该能耗计量表显示由该光管理***(10)控制的照明***(18)的能耗。
11.权利要求10的用户接口，进一步包括节约能量按钮(34)，其中该接口(30)进一步适于在该节约能量按钮(34)受激励时显示具有一组选项按钮(36)的控制面板，每个选项按钮适于在受激励时致使光管理***改变当前照明方案，使得该照明***基本上满足与所激励的选项按钮有关的能量规定。
12.权利要求10或11的用户接口，进一步适于基于用于该照明***的灯具的所接收到的配置设置预计该照明***的预期能耗。
13.一种灯具(12-14)，适于提供能量信息给光管理***(10)，特别是权利要求1-9中任何一项的光管理***。
14.权利要求13的灯具，适于测量能耗(38)并且将所测量的能耗作为能量信息提供给该光管理***(10)。
15.权利要求13或14的灯具，适于存储能量信息(40)。
16.一种用于利用权利要求1-9中任何一项的光管理***管理照明***的方法，包括
-接收有关该照明***的灯具的能量信息，以及
-处理有关该照明***的能耗以及灯具的手工控制的所接收到的能量信息。
17.一种计算机程序，其在由计算机执行时被允许实现依照权利要求16的方法。
18.一种记录载体，存储依照权利要求17的计算机程序。
19.一种计算机，其被编程以执行依照权利要求16的方法并且包括用于与照明***通信的接口。
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