本发明涉及照明检测，具体涉及一种无自然光环境下的可跟踪作业面的自适应调光方法。
背景技术：
1、目前同时考虑视觉效应与非视觉效应的照明研究数量有限，针对室内环境的多目标照明优化的研究在建筑照明范畴内分布较少，对于协同提升人员视觉平面照度水平、作业表面照明舒适性与降低能源消耗的多目标优化方法尚有空白，尤其是针对封闭空间。封闭空间与大多数室内环境相比，活动范围狭窄，且无自然光照射，例如潜艇、船舶舱室、地下空间等。为提升封闭环境(无自然光环境)中人员作业效能和视觉舒适度，并尽可能的减少能源消耗以响应当前可持续设计理念，照明设计仍然是封闭环境改进设计研究的重点。
2、现有照明系统大部分是既定的，即需要通过开关控制灯具的数量或者手动调节照度水平，而对于照明设计标准、照明舒适度欠缺考虑，同时没有考虑到能源效率的优化。普遍来讲，作业面的照度需要达到一定的范围才能够满足标准，而现有技术中无法自动识别作业面的位置并以此做出优化，使得由于人们对标准的不熟悉，导致不恰当的照明环境调节，长期如此会危害人体健康。
技术实现思路
1、针对上述存在的问题，本发明提出了一种可跟踪作业面的自适应多目标优化调光方法，将照明的视觉效应(照度要求、照明均匀度)，非视觉效应(等效黑视素照度eml)、能源效率作为封闭空间照明优化目标及约束条件，选取了封闭空间照明设计影响因素作为目标函数，制定了一个多目标优化问题，以最大化人员视觉舒适性，并且最小化照明能源消耗为目标，同时满足照度视觉和非视觉设计标准约束。
2、本发明的核心技术思路为：将视觉效应、人员非视觉效应与能源效率三个目标综合起来，结合智能控制系统自动调整照度。在降低能耗的基础上，综合视觉与非视觉效应共同作用于封闭空间的照明设计，构建多目标优化函数，并根据照明设计标准设定约束条件，基于此创新提出了封闭空间的灯具多目标优化调光方法。通过自动识别作业面照度水平来智能优化调光水平。不论作业面、视觉平面如何移动，均可以传递至控制系统，根据提出的优化方法来实现硬件控制。
3、本发明所采用的技术方案如下：
4、一种无自然光环境下的可跟踪作业面的自适应调光方法，其特征在于，包括以下步骤：
5、步骤1：计算封闭空间中的作业面的各个测量点的照度水平；
6、步骤2：根据各个测量点的照度水平计算作业面的平均照度；
7、步骤3：基于平均照度计算作业面的均方根误差变异系数；
8、步骤4：计算坐姿人眼水平处非视觉平面的效应-eml值；
9、步骤5：构建封闭空间多目标优化函数；
10、步骤6：利用改进粒子群算法求解封闭空间多目标优化函数，得到各灯具的最优调光水平解；
11、步骤7：移动作业面位置，重复步骤1-6。
12、进一步地，步骤1的具体步骤包括：
13、步骤1.1：将封闭空间中的一个作业面离散为含有m个测量点的正方形网格，在网格中设置有n个灯具；
14、步骤1.2：通过公式(1)计算整个作业面的照度水平e：
15、
16、其中，em表示作业面第i个网格点的照度水平；cmn表示第m个灯具对第n个测量点所作出的贡献；dn表示第n个灯具的调光水平；c表示每个灯具对测量点的贡献矩阵；d表示灯具的调光水平向量。
17、进一步地，其特征在于，步骤2所述的平均照度水平eav计算公式为：
18、
19、进一步地，步骤3包括以下具体步骤：
20、步骤3.1：计算均方根误差变异系数：
21、
22、其中，σ表示照度的基本误差，且：
23、
24、其中，l和w表示沿着作业面两个维度的照度测量点；
25、步骤3.2：将式(1)-式(2)代入式(5)，可得：
26、
27、步骤3.3：将式(6)代入式(4)得到最终的均方根误差变异系数：
28、
29、进一步地，步骤4包括以下具体步骤：
30、步骤4.1：计算当前封闭空间下的光源的黑素比mr：
31、
32、其中，p(λ)表示光源的光谱功率分布；m(λ)表示归一化黑色素加权函数；v(λ)表示归一化光视加权函数；k表示将辐照度转换为勒克斯的黑光反应和光反应之间的转换系数；
33、步骤4.2：使用dialux evo软件计算空间内垂直照度ecorav；
34、步骤4.3：通过公式(9)计算人眼角膜处的eml值：
35、eml＝ecorav×mr (9)；
36、步骤4.4：将坐姿人眼处平面作为作业人员视觉平面，并将该视觉平面离散为一个含有p个测量点的正方形网格，得到作业人员的视觉平面的垂直照度ecor为：
37、
38、其中，d表示灯具的调光水平；ccor表示每个灯具对测量点的贡献；
39、步骤4.5：将空间内垂直照度ecorav表示为灯具调光水平的函数：
40、
41、步骤4.6：根据ecorav，基于式(9)，得到作业人员的视觉平面的eml值为：
42、
43、进一步地，步骤5建立的封闭空间多目标优化函数为：
44、
45、该目标函数的约束条件为：
46、eav≥emin
47、dmin≤d≤dmax
48、eml≥emlmin(14)。
49、进一步地，步骤6的改进粒子群算法求解步骤包括：
50、步骤6.1：获取照明数据和参数；
51、步骤6.2：随机初始化粒子，更新粒子惯性权重；
52、步骤6.3：计算式(13)中的目标函数f1和f2；
53、步骤6.4：判断求解结果是否满足式(14)所示的约束条件，若满足，更新粒子位置并选出初始最优解；
54、步骤6.5：计算archive集合中的粒子的拥挤距离；
55、步骤6.6：根据拥挤距离在archive集合中选择最优解；
56、步骤6.7：更新粒子的速度和位置，更新archive集合，当archive集合存满后，根据计算出的个体拥挤距离找到拥挤密度最大的备选网格，随机删除该网格中的一个个体，更新个体拥挤距离；
57、步骤6.8：直至求解结果收敛，输出最优解。
58、进一步地，所述粒子惯性权重的动态调整公式为：
59、
60、其中，ω(t)和ω(t+1)分别是第t次，第t+1次迭代的惯性权重，ωd为权重的递减率。
61、进一步地，所述拥挤距离的计算公式为：
62、
63、其中，b代表目标函数的数量。
64、本发明的有益效果是：
65、第一，由于封闭空间照明优化缺乏全局方法的整合，因此本发明提出了考虑照明的非视觉效应计算方法，引入等效黑视素照度，来对作业人员视觉平面的照度进行约束，将照明的视觉效应(照度要求、照明均匀度)，非视觉效应(等效黑视素照度)、能源效率作为封闭空间照明优化目标及约束条件，首次同时考虑视觉、非视觉和能源效率，能够最有效的改善封闭空间照明设计；
66、第二，本发明采用多目标粒子群优化算法进行最佳方案的求解，通过改进粒子惯性权重和引入拥挤距离计算来提高算法准确性，根据工作表面、人员视觉平面的移动来进行自动调控封闭空间内灯具调光水平，从而优化灯具调光水平，达到能够满足照度设计标准、最佳照明舒适度和最少能源消耗的调光水平。
1.一种无自然光环境下的可跟踪作业面的自适应调光方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种无自然光环境下的可跟踪作业面的自适应调光方法，其特征在于，步骤1的具体步骤包括：
3.如权利要求2所述的一种无自然光环境下的可跟踪作业面的自适应调光方法，其特征在于，步骤2所述的平均照度水平eav计算公式为：
4.如权利要求3所述的一种无自然光环境下的可跟踪作业面的自适应调光方法，其特征在于，步骤3包括以下具体步骤：
5.如权利要求4所述的一种无自然光环境下的可跟踪作业面的自适应调光方法，其特征在于，步骤4包括以下具体步骤：
6.如权利要求5所述的一种无自然光环境下的可跟踪作业面的自适应调光方法，其特征在于，步骤5建立的封闭空间多目标优化函数为：
7.如权利要求6所述的一种无自然光环境下的可跟踪作业面的自适应调光方法，其特征在于，步骤6的改进粒子群算法求解步骤包括：
8.如权利要求7所述的一种无自然光环境下的可跟踪作业面的自适应调光方法，其特征在于，所述粒子惯性权重的动态调整公式为：
9.如权利要求7所述的一种无自然光环境下的可跟踪作业面的自适应调光方法，其特征在于，所述拥挤距离的计算公式为：
