智能照明管理系统

智能照明管理系统（精选12篇）

智能照明管理系统 篇1

1 系统方案设计

本设计以智能网关为核心, 结合Android软件、LED驱动模块和LED灯, 实现通过手机来无线控制灯的亮度, 颜色, 还有开与关。智能网关部分主要由ARM的32位单片机STM32F103、TI的Zig Bee芯片CC2530和Marvell的WIFI芯片88W8686组成。信号的控制通过Android手机客户端来控制。

如图1所示, 系统主要由智能网关、Zig Bee终端、LED驱动模块和手机Android手机客户端等部分组成。

2 系统硬件设计

整个系统的硬件设计核心主要是智能网关设计。智能网关作用是将基于WIFI的协议IEEE 802.11与Zig Bee的协议IEEE 802.15.4之间进行相互转换, 从而实现WIFI和Zig Bee的相互通信, 主要通过32位的ARM单片机STM32F103来实现。手机客户端软件发送的指令传到WIFI模块, 单片机通过SDIO接口获取WIFI的指令, 进行解析后通过串口向Zig Bee协调器发送相应的指令, Zig Bee协调器再无线发送到Zig Bee终端, Zig Bee终端通过内置的8051内核控制PWM输出从而控制LED灯。

主控芯片采用STM公司生产的STM32F103, 这是一款32位的ARM单片机其内核是Cortex-M3。最高工作频率72MHz, 内置高速存储器 (高达512K字节的闪存和64K字节的SRAM) , 丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。

Zig Bee模块采用美国TI公司生产的Zig Bee系列中的CC2530。该CC2530是针对IEEE802.15.4设计的真正的系统级芯片 (SoC) , 是Zig Bee和RF4CE应用的解决方案。它能以非常低的成本建立强大的网络节点。CC2530结合了RF收发器, 业界标准的增强型8051MCU, 系统内可编程闪存, 8 KB RAM和其他出色的性能。

Wi Fi模块的芯片采用Marvell公司生产的88W8686。Marvell88W8688是一款低成本、低功耗、高集成度的IEEE 802.11a/g/b MAC/基带/射频WLAN和蓝牙基带/射频系统级芯片 (So C) 。

3 系统主要软件设计

系统主要的软件设计主要是wifi部分程序设计。

WIFI模块的运行过程如下:STM32F103单片机进行串口等初始化;加载88W8686芯片驱动来启动WIFI, 通过指示灯LED1来观察WIFI是否启动成功;将WIFI模块连入手机, 同样, 通过观察LED2来判断是否成功连入;手机端的APP软件发送指令后, WIFI模块获得指令后, STM32F103对该指令进行相应的解析, 然后通过串口传给Zig Bee协调器, 这过程也就是将WIFI协议802.11向Zig Bee协议802.15.4的转化过程。其程序流程如图2所示。之后, 在Zigbee协调器和终端之间进行数据的传送。

4 系统测试

基于Zig Bee和WIFI的智能照明系统样机已经完成, 并在实验室的条件下进行了测试。通信测试。测试针对智能照明系统采用的星型网络拓扑结构进行。测试的节点一共有4个, 1个主节点和另外3个终端节点。主节点通过RS232连接PC, 通过串口软件查看另外3个终端发过来的数据。每个终端节点的发射功率为4.5d Bm、天线长度为14cm和3.7v/900m Ah的7号电池的供电条件下循环发送1000个数据包, 最后3个采样点取平均, 测试结果良好。

摘要：为了实现家庭用灯的智能化控制, 设计和实现了一种基于ZigBee和WIFI相结合的LED智能照明系统。系统从硬件电路的低功耗、ZigBee节点的多休眠和WIFI传输数据更方便等方面进行了改进, 同时, 设计了智能网关, 通过让智能手机和LED灯连入网关, 用户可以方便、快捷地调控LED灯的亮度、颜色。实际测试, 表明该系统稳定、可靠、数据传输准确, 满足智能照明的一般要求。

关键词：ZigBee,WIFI,低功耗,智能网关,LED

参考文献

[1]马莉玲.智能照明控制系统在智能家居中的应用[J].中国公共安全 (综合版) , 2012, 16:74-75.

[2]王术群.智能照明节能系统的研究与应用[J].电气时代, 2014, 09:66-68+71.

[3]刘金堂.智能照明控制系统在现代建筑中的应用与探讨[J].河北企业, 2014, 09:96.

[4]李建, 叶仁广, 徐时清.LED应用发展趋势[J].科技风, 2014, 17:67-68.

智能照明管理系统 篇2

本文重点介绍了智能照明系统在实际工程中的应用，简单介绍了智能照明控制设计系统，阐述当前智能照明对建筑节能的重要意义，合理地分析了智能照明系统的发展前景。

关键词：智能照明系统控制；总线；i—bus系统设计

一、背景。

随着社会飞速发展和更新，可持续发展战略已成为我国当前的重要任务。我国住建部计划至2020年在建筑能耗领域，登上新的一级台阶。节能行动，刻不容缓。目前全球经济正朝着一体化靠拢。欧美发达国家本身经济的停滞不前，短期内很难有大型的品牌照明企业出现。并且环境保护成为全球化目标后，全世界的各个国家，特别是科学技术先进的地区，对于照明节能的需求将更为强烈，照明节能对于节约能源、保护生态系统、推动社会进步具有极其重要的意义。数据显示，我国是全球人均能源保有量最低的国家之一。

能源的利用效率不足40%，远远落后于发达国家。单位生产量的能源消耗比世界平均水平高出近3倍。相关部门研究表明，我国能源效率每提高一个百分点，直接经济效益可达130亿元。节能关键在于节电，我国或将成为节电市场的最大买家。智能照明控制系统是专门针对照明而开发的先进的智能化系统，能够节约大量的能源和资源，具有巨大的经济意义和社会意义。因此，在实际工程中进行照明控制系统的节能设计势在必行。

二、智能照明控制的工作原理。

电子感应技术和利用电磁原理的调压技术是智能照明控制系统的主要技术支撑，实时跟踪系统的供电情况，对电路的电流值等进行自动调节，改善电路情况，从根本上提高功率因数，从而达到照明节能降耗的目的。在目前国际公认较为成熟的智能照明系统中，ABB公司的i—bus系统较为成熟，采用国际通用的EIB/KNX标准。采用总线网络拓扑结构，是i—bus系统的主要工作原理，这使得系统具有10Mbit的通讯数率。使用线路耦合器对支线中的信号进行过滤，过滤后的信号进入主线，进而增加干线速率。

因为IP局域网接口和EIB/KNX使用，所以使得数据可以在两者间进行传递。IP网关可以高效地在KNX/EIB系统中进行数据的交换。I—bus总线不能接地，其具有屏蔽能力。开关控制模块具有带电检测功能，可以检测灯光回路的运行情况并且在故障时进行报警。主要应用领域为智能楼宇环境控制系统和智能家居控制系统，其主要控制功能为光控制、中央控制、电动窗帘控制、家居安防控制、温度控制、AV控制系统信号监视等。

三、i—bus的主要特点。

1、兼容性：

控制系统采用的是国际通用的EIB/KNX标准，可以满足使用者对不同功能的需求。电气安装总线采用大跨度框架及开放式的结构，可以使使用者便捷而迅速地调整建筑物的使用功效或者再一次规划建筑平面。极强的兼容性是该系统的优点，对于不同厂家的软件和元器件，在本系统的通讯中可以达到兼容，能够使系统稳定的运行。

系统内部的各个模块都是一个独立的个体，具有独自运行能力，不受其他器件的约束。无论任何的模块损坏或者损毁都不会影响到其他模块的正常运行，这种独立的运行模式使得系统维修保养方便，在对系统进行定期升级或者定期更换元器件时，整个系统仍然可以正常地运行下去。系统的可扩展性也是本系统的一大优点，如果想进行回路的增加，只需要直接添加相应模块，对于系统整体无需进行大改动。

2、安全性：

系统只运用一条i—bus总线，没有过多的电缆线路，更没有复杂的线路铺设。在现场只需要总线进行连接，24V的安全低电压连接保证了系统的安全，控制模块不需要复杂的布置，可以安装在配电箱内。

3、灵活性：

功能的调整和控制结构的修改十分灵活，对小部分程序进行修改即可完成目标，不需要对布线进行调整。通过物理信息的采集，自动刚系统设置为最优运行状态，方便管理并且节约能源。所有设备均为标准设备，模数化产品采用35mm导轨安装，现在设备才有86盒墙装，各种面板的探测器可以互换，实际应用十分灵活。

4、经济性：

系统能够大量减少维护人员，从而节约大量的维护费用，在节约费用的同时，提高了整体系统的工作效率。i—bus系统采用红外线传感器、定时开关技术、亮度传感器调光技术，这些智能化的应用使得系统可以节约大量的电力能源，从而极大地节约了资源。比传统照明节约25%左右电能，投资成本三年内即可收回。

5、长期性：

软启动、软关断技术的使用是i—bus系统的又一个亮点，对于各个回路进行缓慢的启动，在一定时间内关断，这样有效减少了冲击电压对器件的损害，极大地延长了灯具的使用寿命。系统可以和消防报警系统、安全防范系统、闭路监视系统一起来构成一个完整的系统。同时采用ABB照明系统和BA系统的大厦，将大幅度提高大厦的智能化程度，增加该物业的亮点，提高大厦的出售和出租率，这些无疑都获得了许多长期的、可观的、潜在的收益。

四、i—bus系统设计实例。

以办公楼为例，在办公室各区域设置吸顶探测器，通过吸顶探测器对移动信号进行感应，因信号对灯光和风机盘管电源进行控制，实现工作时间启动照明灯和空调，休息时间自动关闭灯光和空调。根据预先设置的程序，定时开关灯光空调，从而最大限度地节约能源。例如，设置在会议室的智能面板可以对会议室的灯光、空调、窗帘、投影幕布等用电设备进行手动控制。普通办公室通过温控面板对空调进行控制。办公区域的吸顶式移动探测器可以根据环境的照度要求以及使用的空间自动调整开灯数量，确保满足照度需求。

五、总结。

在21世纪，能源与资源的高效利用已经成为评估一个国家乃至整个社会发展潜力的重要指标。我国是一个发展中国家，提高能源利用率必将大力推进我国经济建设和社会建设。智能照明控制系统在实际工程中的节能设计，将从根本上进行建筑节能。该领域将成为促进我国未来发展的重要领域。未来我国将成为节能设计及节能产品研发的最大受益者。

参考文献：

[1]马鸿雁，韩京京。会展中心照明控制与节能[J]。智能建筑电气技术，2010（04）。

[2]侯红磊。Ⅰ—bus智能照明系统在轨道交通中的应用[J]。工业控制计算机，2012，25（10）：11—12。

邦奇智能家居照明控制系统 篇3

智能照明控制系统是最先进的一种照明控制方式，它采用全数字、模块化、分布式的系统结构，通过五类控制线将系统中的各种控制功能模块及部件连接成一个照明控制网络，它可以作为整个建筑物自动化管理系统（BA系统）的一个子系统通过网络软件接入BA系统，也能作为独立系统单独运行，在照明控制实现手段上更专业、更灵活，可实现对各种照明灯的调光控制或开关控制，是实现舒适照明的有效手段，也是节能的有效措施。

一、邦奇智能照明控制简介

邦奇电子智能照明控制系统，通常由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、编程插

口、时钟管理器、手持式编程器、监控软件（网桥)等部件构成，将上述各种具备独立功能的控制模块或部件用一条五类数据通讯线（四对双绞线）按手牵手菊花链方式连接起来，形成一个Dynet控制网络。

二、邦奇智能照明控制系统的特点

●可靠性

邦奇电子照明控制系统中控制模块的每个功能都独立地贮存于相应的模块中，不因断电而丢失，这也意味着，若某个模块出现故障，只是与该模块相关的功能失效，而不影响网络其它模块的正常运行，从维护的观点来看这种“独立贮存”的概念，既有利于快速故障定位，又提高了大型照明控制系统的“容错”水平。

●设计、安装、布线易操作性

电气工程师只要阅读本公司相关技术资料无需专门培训就能设计大型照明控制系统，安装时只需将“调光/开关”模块取代原有空气开关或其他开关和保险丝，将可编程控制面板取代原有的手动开关，模块与面板之间用五类四对屏蔽数据线实施低压控制联接，即安全，又简化布线工程。

●系统开放性和扩张性

邦奇电子照明控制系统可在任何时候进行扩展，不必更改原有线路，只需将增加的模块用数据线接入原有网络系统便可。

邦奇电子照明控制系统可以与其他自动化设备相联（如：视/听、舞台照明控制、安保和BAS等）提供如下接口：干簧继电器、RS232、RS485、DMX512。还可针对BAS系统提供一个高级接口，该接口由Dynalite提供一个插入BAS程序中的Active控制软件来实现，完成无缝连接。

●控制方式多样性

邦奇电子照明控制系统控制功能强、方式多、范围广、自动化程度高，通过实现场景的预制设置和存储后，操作时只需按一下控制面板上某一个键即可启动一个灯光场景模式，各照明回路就能自动转换到相应的状态，也可以通过其他界面如遥控器、就地控制、场景控制、定时控制、红外探测和红外遥控、就地控制、中央监控、群组组合控制、与其他系统联动、广域控制等。

三、智能照明设计方案

●客厅

客厅是全家活动的场所，没有其他任何一个房间可以如此通用。我们可以在其中款待客人，看电视，读书，听音乐，开派对，或者仅仅是放松自己。所以，客厅的照明要求很高。照明可以为客厅营造生动引人且适合不同需求的氛围。通常，相对于其他房间类型，我们在客厅中活动的时间比较长而且类型比较多。

●书房

工作室需要通过照明将您的精力集中在工作上。聚焦在您的书本和文件周围的明亮光线可以使阅读容易而减缓疲劳。另外，你需要确保房间的其余部分被良好的总体背景光所照亮，这将使房间更加舒适，提高您的工作效率，让灵感源源不断。

●厨房

厨房一直是家庭温暖、明亮的中心。那里不仅是烹调和就餐的地方，它还是交谈、学习、工作和娱乐的地方。无论您“做什么饭菜”，您都应确保有恰当的“照明菜谱”。 用基本照明照亮整个区域和利用局部功能照明来准备食物的组合能提供最佳结果。

●餐厅

饭厅照明必须使吃饭与交谈轻松而自如。它必须为家具，餐桌设置和食物添彩。它还要有足够的亮度以满足实际之需。

作为招待的一般规则，您的客人应该能够看见您正在准备的食物。您可以通过由调光器控制的各种照明为任何宴会创造轻松、优雅的格调。餐厅的照明，要求色调柔和、宁静，有足够的亮度，不但使家人能够清楚地看到食物，而且要与周围的环境和餐桌、椅子、餐具等相匹配，构成一种视觉上的美感。

●卧室

卧室照明需满足多方面的要求：柔和、轻松、宁静、浪漫。但同时又要满足装扮、着装，或者睡前阅读的需求。

睡觉大多在黑暗中进行。然而，卧室也是早晨穿衣与打扮，晚上读书与看电视的地方。各种照明的微妙组合提供了完美的卧室设计所需要的平衡。

●主卧室

出发点是总体照明的主要源。它应该是中性的且令人放松的，并通过使用一个以上的照明点而最好地得以实现。然后考虑实际的照明需要：梳妆台和衣柜需更明亮的光，以及床周围的阅读照明。最后需要考虑的是柔光灯泡，它可以丰富您的设计，并与用来突出一个特别的物体或特性的聚光灯相组合，为设计提供增强气氛的线索。适合使用调光开关的头顶照明提供您调解照明强度的灵活性以匹配您的情绪。当为您的梳妆台布光时，要保证来自镜子两侧的光线均匀。这将避免在脸上投射阴影。这一区域的光可以比总体照明亮一些。

●浴室

白天，浴室应整洁、清新，而且明亮。晚上，则需创造轻松、闲静而亲密的格调。同时灯具需要有防水防尘的特点。

浴室需要室内整体上有良好的常规照明，还需要对镜子等的局部照明。

来自安装在顶棚上的灯具的常规照明能够提供基本的背景照明。在用于剃须和化妆的镜子周围增加安装在边上的灯将提供来自两边的明亮而均匀的光。这样就可避免当光源安置在镜子上面时投射在脸上的阴影。

四、智能照明控制

●集中控制和多点操作功能：

在任何一个地方的终端均可控制不同地方的灯；或者是在不同地方的终端可以控制同一盏灯。

●软启功能：

开灯时，灯光由暗渐渐变亮，关灯时，灯光由亮渐渐变暗，避免亮度的突然变化刺激人眼，给人眼一个缓冲，保护眼睛。而且避免大电流和高温的突变对灯丝的冲击，保护灯泡，延长使用寿命。

●灯光明暗调节功能：

无论您是在会客、看电视、听音乐、或与家人在一起、或独自思考、甚至在品尝威士忌时，调节不同灯光的亮度，更能为您创造舒适、宁静、和谐、温馨的气氛、更深的体会生活，柔和的光线能给您一个好心情，少而暗的光帮助您思考，多而亮的光使气氛更加热烈。而这些操作时非常方便的，你可以按住本地开关来进行光的调亮和调暗，也可以利用集中控制器或者是遥控器，只需要一按按键，就可以调节光的明暗亮度。

●全开全关和记忆功能：

整个照明系统的灯可以实现一键全开和一键全关的功能。当您在入睡或者是离家之前，你可以按一下全关按钮，全部的照明设备将全部关闭。免除了您跑遍全部房间的烦恼。

●定时控制功能：

比如说每天早上七点钟，您床边的台灯会亮起，晚上12点的时候您家里的灯会自动熄灭。

●场景设置：

对于固定模式的场景、您无需逐一地开关灯和调光，只进行一次编程，就可以按一个键控制一组灯，这就是场景设置功能。当您在书房读书累了的时候，需要小憩一会，只要按动一个键，转入书房休息模式，灯光将由明亮渐渐的转入昏暗，您就可以舒舒服服的眯上一会了。

智能照明系统的灯光设计还可以与其他智能家居系统连动，将更加人性的功能展现在您的面前，当您的家里开舞会的时候，只要您按一下舞会模式的按钮，您的音响就会开启，播放您最最喜欢的曲子，灯光将变暗，闪烁，空调将自动设定为一种比较合适的温度，来营造一种热烈，舒适的娱乐环境。或者当您看电视的时候，您客厅中的灯会变暗，其他房间的等全部关闭。其中，场景的变化是可以随意设定的，可以发挥您自己丰富的想象力，来创造一种梦幻般的环境，它会给您带来更大的乐趣和舒适。

●控制方式

1） 本地开关：可以按照平常的习惯直接控制本地的灯光；根据您的需求，开关可以任意设定所需控制对象，比如门厅的按钮可以用来关闭所有的灯光；这样，当您离家时，轻轻一按即可关闭所有灯光，既节能，安全，又非常方便。

2） 红外、无线遥控：在任一个房间，用红外手持遥控器控制所有联网灯具（无论灯具是否处在本房间内）的开关状态和调光状态；您不需要进入房间后在开灯，在您进入任一间居室前您就可以用遥控器打开灯光，从此您再也不用在黑暗中寻找灯的开关了。

3） 电话远程控制：通过任何一部普通电话或手机，实现对灯光或场景的远程控制。此功能可以用在晚归前模拟主人在家的灯光状况，以迷惑可能的窃贼。

4） 计算机/互联网控制：通过本地计算机或者INTERNET上的一台计算机，可以远程控制灯光状态。

5） 时间场景控制：通过日程管理模块，可以对灯光的定时开闭进行定义。例如，在每天早晨7:00，将卧室的灯光缓缓开启到一个合适亮度；在深夜，自动关闭全部的灯光照明。

智能照明控制系统 篇4

社会经济的发展使得人类的物质建设实现了一个又一个飞跃, 城市群的不断崛起就是其标志性的反映。城市群的建设离不开“城市照明”的参与, 因此, 人们对照明的要求也越来越高, 使得照明控制的地位越来越重要。从最初提供亮度的基本功能到现在营造氛围、控制方式灵活方便、节能、运行费用低、安装施工简单、维护方便、满足用户多样性要求等多方面的需求, 需求的变化导致了控制方式的改进:从传统的机械式开关演变为现在综合计算机网络技术、通信技术、电子技术的智能照明系统。

智能照明是指利用计算机、无线通信数据传输、扩频电力载波通信、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥讯控制系统, 来实现对照明设备的智能化控制, 并且具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能, 具有安全、节能、舒适、高效的特点。

现代意义上的智能照明网络是从舞台灯光控制系统发展起来的。1986年, 美国影视剧场技术协会 (USITT) 的工程委员会开始制定控制灯光设备和附件的数字式传输标准——DMX512协议, 1990年发布正式文本。后来, 智能照明控制系统的应用从剧场的舞台照明逐渐转向各种建筑物的照明, 控制范围和规模从单个厅室扩展到整个高层建筑的所有厅室, 甚至整个城市的许多大楼。与此同时, 面向建筑物照明的网络协议也纷纷涌现。现在调光网络领域中影响较大的ACN协议和Art-Net协议都是在此基础上发展而来的, 此外还有澳大利亚Clipsal的C-Bus协议和Dynalite公司的Dynet协议, 美国路创的LUTRON灯光控制技术。另一类是某一领域的厂商联合起来, 专门针对调光系统制定的协议, 如DALI协议。还有一类是智能家居协议中的灯光控制部分, 如EIB和X-10系统的灯光控制子系统等。

2 智能照明控制系统的构成

智能照明控制系统的网络拓扑结构, 大致有总线式、星型结构和以星型结构为主的混合式三种型式, 分别如图1、图2、图3所示。这三种型式各有优点:总线式灵活性较强, 易于扩展, 控制相对独立, 成本较低;星型结构可靠性较高, 故障诊断和排除简单, 存取协议简单, 传输速度较高;以星型结构为主的混合式具有总线式和星型结构的特点, 在建筑照明控制系统中较为常用。

在现代建筑中, 一般智能照明控制系统都为数字式照明管理系统, 由系统单元、输入单元和输出单元三部分组成。除电源设备外, 每一单元设置唯一的单元地址, 其功能通过软件设置。通过输出单元来控制负载单元。智能照明控制系统的基本组成如图4所示。

智能照明控制系统大多采用集中控制、分散执行的模式。集中控制和管理通过中央监控中心来实现, 其包含有控制计算机、主通信控制器等设备, 主要功能是对整个系统进行控制和管理工作。分散执行是通过智能控制照明柜来实现的——通过网络建立起中央监控中心和智能照明控制柜的通信联络, 同时发送和接收控制命令及反馈信息 (包括自动及手动工作状态、灯具开/关状态) 。

与传统的照明控制系统相比较, 智能照明控制系统照明部分采用调光模块, 通过调节灯光, 制造不同的灯光效果, 营造出不同的氛围;控制部分采用低压二次小信号控制, 控制功能强、方式多、范围广、自动化程度高, 通过实现场景的预设值和记忆功能, 控制版面上的每个键都有各自的功能, 可根据不同的场景及要求, 达到相应的状态;管理部分利用分布式网络, 对整个建筑物进行管理。

3 智能照明控制系统的主流协议

目前在智能照明控制方面, 主流协议主要包括娱乐行业调光网络协议 (ACN和ArtNet) 、C-Bus协议、Dynet协议、EIB协议、DALI协议以及X-10协议。

(1) 娱乐行业调光网络协议 (ACN和Art-Net)

ACN是ESTA (Entertainment services and Technology Association) 正在制定的多用途网络控制协议, 全称为Architecture Control for Networks。由于ESTA下属的TSC (技术标准委员会) 是美国国家标准协会ANSl授权制定娱乐业技术设备安全和兼容性标准的机构, 因此其制定的标准有一定的合法性和权威性。ACN协议主要由系统组件、协议数据单元、设备管理协议、会话数据传输协议和设备描述语言等部分组成。

ACN系统工作流程可分为三步。第一步, 由SLP (Service Location Protocol) 协议发现新设备上网在线。第二步, 由DDL协议分析和设置这些设备各自的功能。控制器发送Get/Set property信息给由DMP定义的设备。这些信息通过SDT协议传送、SDT提供可靠性传送、在线状态和设备组管理等功能。所有的DMP和SDT信息用普通的协议数据单元PDU格式打包成独立的PDUs。第三步, 利用UDP协议在以太网上传输这些信息包。

Art-Net协议是一个基于TCP/IP协议的10Base-T以太网协议, 其特点是可用标准网络技术远程传输大量的DMX512数据。它由Artistic Licence提出且已公布出版, 目前在欧洲己经有了许多成员单位, 例如意大利的ADB公司、德国的MA公司等。我国的浙江舞台设计研究院也是其联盟成员之一。

Art-Net协议由Art-Net主体部分、RDM (Remote Device Management) 、Video (视频信息) 三个部分组成。主体部分包括Art Poll、Art Poll Reply、Art Poll Server Reply、Art Ip Prog、Art Address、Art Dmx、Art Input、Art Firmware Master、Art Firmware Reply等协议。

(2) C-Bus协议

C-Bus系统 (Clipsal-Bus的简称) 是澳大利亚Clipsal公司于20世纪90年代初研发出来的智能型照明管理系统, 系统内所有的单元器件 (除电源外) 均内置微处理器和存储单元, 由一对信号线 (UTP 5) 连接成网络。C-Bus采用二线制总线控制方式, 可以方便地实现总线上的各个单元之间不通过中央控制器直接通信。

C-Bus系统是一个专门针对照明需要而开发的智能化系统, 可以独立运行, 也可以作为建筑物中的一个子系统和其他智能系统互联。C-Bus系统协议符合051模型和150标准, 并有多种接口单元 (RS232、以太网等) 和功能强大的接口程序可供选择;因此, 采用C-Bus系统会使设计更简单, 安装更快捷, 使用更灵活, 管理更方便。

(3) Dynet协议

Dynet是澳大利亚邦奇公司于1990年推出的Dynalite智能灯光控制网络使用的协议。Dynalite智能照明控制系统是一个分布式控制系统, 通常可以由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、编程插口、时钟管理器、手持式编程器和监控器等部件组成。将上述各种具备独立功能的控制部件用一根5类数据通信线 (四对双绞线) 联接起来, 就组成了一个Dynet控制网络。

Dynet的产品与C-Bus大同小异, 较有特色的是调光执行器——能对现有各种光源 (白炽灯、日光灯、节能灯、汞灯等) 进行调光, 适合对光源环境要求复杂多变的场所应用。

(4) EIB协议

欧洲安装总线EIB (European Installation Bus) 是在欧洲占主导地位的楼宇/家庭自动化标准。EIB系统是一个二线制的总线型式的智能控制系统, 主要用于对照明系统/空调系统末端的控制, 也可用于消防/保安等系统中的联动控制。系统中所有单元器件 (电源除外) 均内置微处理器和存储单元, 由一对信号线 (双绞线) 连接成网络。每个单元均设置唯一的物理地址, 其功能通过软件设置。通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过组地址和输出组件建立对应联系。当有输入时, 输入单元将其转变为EIB总线信号在EIB总线上广播, 所有的输出单元接收并做出判断, 控制相应回路输出。

(5) DALI协议

DALI (Digital Addressable lightinginterface) 协议1994年列入IEC 60929标准, 得到国际主要灯具、镇流器和夹具制造商的支持。1999年Philips公司对DALI协议做了进一步的完善, 并在汉诺威国际灯展上推出了基于DALI的系列产品。定义DALI标准旨在建立一个结构清晰的简单系统, 用于室内的智能、高性能照明管理, 实现开/关、调光、场景、状态显示功能。其受控对象明确为镇流器。

(6) X-10协议

X-10是Pico公司在1976年以不需重新布线为前提, 利用既有的电力线网络来控制家中的电子电器产品所开发的计划, 也是全球第一个将家庭自动化产品商业化成功的技术。

X-10协议基于电力线载波技术。使用X-10协议的兼容产品可以通过电力线实现互相通信——电力线在提供电源的同时又可以像网线一样传送控制指令, 从而实现网络化的控制。

X-10是众多家庭自动化技术中历史最悠久的一个, 其产品已达5000多种, 不论是基本的灯光控制、安防系统、家庭剧院、温度或行动感应还是与计算机相关的接口与控制等产品皆已完备;在美国是市场占有率最高的, 目前有超过600万户家庭在使用它。由于X-10协议基于电力线载波技术, 20多年来备受青睐又颇受争议。一方面, 电力线在家庭中的随处可见使得X-10产品很容易在普通家庭中得到推广使用;而另一方面, 电力线传输信号的速度限制和噪声干扰使得X-10无法向更高端的控制发展。

4 智能照明的控制方式

智能照明系统体现出强大的优越性, 在智能建筑中的应用越来越广泛。智能照明控制系统能对大多数灯具 (包括白炽灯、日光灯、配以特殊镇流器的钠灯、水银灯、霓虹灯等) 进行智能调光, 在需要的时间给需要的地方以充分的照明。其控制方式主要分为手动控制和自动控制两种。目前更多的是以模块的自动控制为主, 手动控制为辅。

手动控制包括利用断路器的分合, 控制照明配电回路的通断, 从而实现照明控制的方式。此控制方式只能实现每个配电回路统一控制, 无法实现一个回路内部分光源的开关控制, 而且需频繁地操作断路器, 对断路器的寿命也有影响, 因此应用不广泛。此外还有利用翘板开关的分合, 实现照明回路开关控制的方式。此方式控制简单、施工方便、投资少、应用广泛。还有利用照明配电回路中的手动旋钮 (调光控制柜和灯光控制台等的手动旋钮) 调节供电回路的电气参数, 实现调光等方式。

自动控制的原理是在照明配电回路中设置通断元件 (接触器) , 通过二次回路来控制一次回路的分合, 从而实现对光源的控制。二次回路可以通过按钮手动控制, 也可以通过PLC控制, 或者通过其他系统的远程信号来控制, 可以完成时间控制、照度控制以及简单的程序控制, 实现集中控制、集中监视、集中管理。相对于传统的控制方式而言, 其自动化程度有了较大的提高, 但是在灵活性上仍然受到很大限制。如果项目投入运行后, 需要调整灯光场景等预设置, 需要对其配电回路进行改造。

5 智能照明系统的应用效果

(1) 智能化照明

智能照明系统由智能照明灯具、调光控制及开关模块、照度及动静等智能化传感器、计算机通信网络等单元模块组成, 可实现自动调光、更充分利用自然光、保证照度的一致性、智能变换光环境场景、运行中节能、延长光源寿命等功能。

智能化照明最重要的作用就是利用各种传感器及遥控器实现对灯光的自动控制, 也就是场景控制。在同一室内可有多路照明回路, 对每一回路亮度调整后创造出某种灯光气氛称为场景。根据人们的不同要求及感官需求, 预先设置不同的场景, 进行场景切换 (调节切换场景的时间, 淡出淡入, 使灯光柔和变化) , 营造出各种不同的灯光环境;利用时钟控制器, 使灯光呈现按每天的日出日落或有时间规律的变化——从而实现照明控制自动化。

(2) 美化环境

室内照明利用场景变化增强环境艺术效果, 制造立体感、层次感, 营造出舒适的环境, 有利于促进人们的身心健康、提高工作效率。

(3) 延长灯具寿命

灯具寿命降低, 乃至损坏的主要因素之一就是电网电压的不稳定。因此, 延长灯具寿命的有效办法就是抑制电网电压的波动。智能照明控制系统能够成功抑制电网的冲击电压和浪涌电压, 避免灯具损坏;同时, 智能调光控制系统采用软启动、软关断及淡入淡出调光控制, 避免对灯具灯丝造成冲击, 可延长灯具寿命。应用智能照明控制系统可延长灯泡寿命2~4倍, 从而节省大量灯泡, 减少更换灯泡的工作量。

(4) 节约能源

智能照明控制的实现一般可以节约20%~40%的电能, 不但降低了用户电费支出, 也减轻了供电压力。可采用亮度传感器, 自动调节灯光强弱, 充分利用自然光, 达到节能效果。也可采用移动传感器, 当人进入传感器感应区域后渐升光, 当人走出感应区域后灯光渐渐减低或熄灭, 从而使一些走廊、楼道的“长明灯”得到控制, 并且及时关掉不需要的灯具, 保证运行节能效果充分。尤其是酒店, 采取移动传感器既能满足节电的需要, 又能避免降低灯光亮度带来的档次降低的问题。

(5) 保证照度及照度的一致性

采用照度传感器, 可以使室内的光照保持恒定。例如:随着使用时间的延长, 灯具的发光效率会逐渐降低, 建筑物墙面的反射率也将衰减, 这样会产生新旧状态下照度不一致的问题;通过智能调光器系统的控制可调节照度达到相对的稳定, 且可节约能源。教室要求靠窗与靠墙处光强度基本相同, 可在靠窗与靠墙处分别加装传感器。当室外光线强时系统会自动将靠窗的灯光减弱或关闭, 并根据靠墙传感器的感应信号调整靠墙灯光的亮度;当室外光线变弱时, 传感器会根据感应信号调整灯的亮度直到获得预先设置的光照度值。

(6) 综合控制

通过计算机网络对整个系统进行监控, 将各种具备独立控制功能的模块连接在一根计算机数据线上, 即可组成一个独立的照明控制系统, 实现对灯光系统的各种智能化管理及自动控制, 例如掌握当前各个照明回路的工作状态, 设置、修改场景, 当有紧急情况时控制整个系统及发出故障报告。

6 结束语

智能照明技术的发展可以使照明更加省电、节能, 在需要的时间给需要的地方以最舒适和高效的照明, 提升照明环境质量。智能化照明, 更是使照明进一步走向绿色和可持续发展的重要方向, 是智能技术与照明的结合, 目的是在大幅度提高照明质量的前提下, 使建筑照明在时间与数量上更加准确, 更加节能和高效。

摘要：本文主要介绍了智能照明控制系统的构成、控制内容以及应用的效果。

关键词：智能照明,控制系统,节能

参考文献

[1]张亮, 侯冉冉, 王锋.智能照明控制系统.北京:五洲工程设计研究院.

智能照明管理系统 篇5

几乎所有的高层住宅都存在这样的问题，国外已经开发出类似的智能照明控制系统解决以上的问题，但是产品的价格很高;国内市场上尚无此类的产品出现，本文设计的智能照明控制系统则可以填补此项空白。

1 系统简介

1.1 系统实现的功能

使用者可以根据本地停车场的具体情况编辑适合于自己的照明控制方案，下载到系统的各节点中。当有人员或者车辆进入停车场时，该照明智能控制系统能够根据照明控制方案对停车场内指定的照明设备进行控制，实现照明的智能控制。

1.2 系统组成

该系统由上位机、出人口控制节点和基本节点等组成，各个部分通过CAN总线进行连接。

CAN总线是Bosch公司为现代汽车应用而推出的一种总线，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。CAN总线为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主从，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息。基于以上特点，该系统选用CAN总线作为该系统的数据传输总线。

上位机将系统中所有节点的控制方案下载到相应的节点中后，各节点将根据这些从上位机下载的节点间的互联关系表完成与有关节点的交互。

基本节点与一定数量的传感器回路和照明回路相连。当传感器监测到附近有人员或车辆经过时，传感器向与之相连的基本节点发送信号;基本节点接收到此传感器的信号后搜索从上位机下载的本节点的传感器与照明灯的互联关系，判断本节点上是否有与之关联的灯，有则点亮此灯并保持照明一段时间，同时该基本节点也通过CAN总线向其它基本节点发送该传感器的消息;当其它的基本节点收到此消息时，同样根据互联关系表判断本节点是否有与此传感器相关联的灯，如果有也打开相应的灯并保持照明一段时间。这样所有节点就会按照使用者制定的方案打开预期的照明回路，从而实现照明控制的智能化。

出人口控制节点(下面简称为控制节点)位于停车场的出人口处。控制节点随时监听CAN总线上的各种消息，当某照明回路的状态发生改变时，控制节点根据从上位机下载的状态指示灯与照明回路的对应关系，将其回路的状态改变反映到状态指示灯上。

1.3系统的工作原理

(1)基本节点中存储着该节点控制的照明设备与其它节点的传感器的互联关系。当某一基本节点接收到其它的基本节点发送的传感器信息时，该基本节点搜索本地的互联关系，并打开与此传感器相关的照明设备;

(2)当基本节点接收到上位机发送的上传命令时，基本节点将存于本地的控制方案上传到上位机;当基本节点接收到上位机发送的下载命令时，基本节点将与之相关的控制方案下载到本地;

(3)基本节点利用与之相连的传感器监测车辆、人员的通过情况。当有车辆、人员通过时，该基本节点便通过CAN总线向系统中的其它节点发送相关的传感器的信息;

(4)主控节点中存储着状态指示灯与本系统中的各照明回路的对应关系。当主控节点的某一开关被按下时，主控节点便向与对应照明回路相连的基本节点发送命令，打开指定回路的所有照明设备;

(5)当主控节点接收到上位机发送的上传命令时，主控节点将存于本地的互联方案上传到上位机;当主控节点接收到上位机发送的下载命令时，基本节点将与之相关的互联方案下载到本地;

(6)主控节点随时监听CAN总线上的各种命令，并通过状态指示灯随时反映停车场的各个照明回路的状态。

2 系统的软、硬件设计

2.1 上位机的软件设计

上位机采用普通的PC机，通过该系统的上层管理软件可以完成控制方案的编辑、修改、下载和上传。上位机可以通过CAN接口卡或者串口――CAN接口转换器与该系统进行连接。当控制方案下载完成后，该系统就可以脱离上位机独立运行。

上位机管理软件的主要功能是：控制节点的状态指示灯与该系统照明回路的对应关系的编辑、下载和上传;基本节点的照明回路与其它基本节点的传感器互联关系的编辑、下载和上传;各种互联关系的显示、保存和读取;停车场各照明回路状态的监控。

由于上位机管理软件应用组态技术，使用者可以很直观地编辑、修改节点间的互联关系。管理软件通过CAN接口卡或者CAN(串口转换器)同系统中的各个节点进行交互，实现互联关系的上传和下载。

2.2 控制方案的配置与修改方法

使用者可以通过多种途径生成一个适合于本地的停车场控制方案：通过传统的表格的方式描述停车场各个节点的互联关系;在停车场的平面图中通过简单的连线方式描述各个节点的互联关系;通过上载原有的停车场控制方案，对其进行修改，从而生成适合于本地的控制方案。

使用者也可以通过同样的方式对停车场的控制方案进行修改：通过修改互联关系的表格从而修改停车场各个节点的互联关系;运用组态方式，通过修改各个模块之间的连线关系，从而修改各个节点的互联关系。

2.3 控制节点的软、硬件设计

2.3.1 控制节点的硬件设计

控制节点位于停车场的出人口处，主要用于对停车场内的各照明灯回路进行远程控制，并能够实时监测、显示各回路的状态。

控制节点的硬件部分主要由控制器、CAN接口、外部存储器、状态指示灯、控制开关和看门狗等部分组成。CPU通过CAN控制器与CAN总线进行连接;外部存储器用于存储该控制节点的状态指示灯与系统中各照明回路的对应关系，也可以作为控制器的缓冲区。由于系统中是通过CAN总线进行通信的，最高的通信速率可以达 到1Mbps，所以对存储器的存储速度应该具有一定的速度要求;状态指示灯可以实时显示停车场内各个照明回路的开关状态，使用者只要通过这些状态指示灯就可以了解该停车场内的照明情况;控制开关可以方便使用者通过手动方式控制停车场内的各照明回路的开关状态，当出现紧急情况时使用者也可以通过其中的总开关打开停车场内的所有照明灯。

为了便于相互识别，每个系统中的控制节点都有唯一的标号，状态指示灯与系统中回路的对应关系是通过上位机的管理软件下载的。

2.3.2 控制节点的软件设计

控制节点软件主要负责控制节点的初始化、状态指示灯的显示、控制开关的监测和解释、CAN总线命令的读取和解释、CAN总线命令的发送、外部存储器的管理、中断处理等。

基于以上的功能，控制节点软件主要包括以下一些子程序：系统初始化子程序、CAN总线初始化子程序、状态指示灯显示控制子程序、控制开关解释子程序、CAN命令解释子程序、CAN命令发送子程序、外部存储器读取子程序、外部存储器写入子程序、CAN中断处理程序、定时器中断处理程序。

控制节点软件的主要部分就是对CAN总线的编程和对外部存储器的管理。根据控制的需要，在CAN总线上传输的命令被分为几类：联机命令、状态指示灯与照明回路对应关系的上传和下载命令、照明回路的控制命令、总闸命令等。控制节点软件要对从上位机和其它基本节点传送的所有的命令进行解释并做相应的处理。当节点数目较多，互联关系变得比较复杂，存储这些互联关系所需要的空间也就比较大，这就需要用外部存储器存储这些关系表，并且软件需要对这些关系表进行有效管理。

2.4 基本节点的软、硬件设计

2.4.1 基本节点的硬件设计

基本节点是控制系统中的照明设备和接收传感器信号的基本单元。当监测到人员或车辆通过时，基本节点除了负责自身的`照明回路的开关外也负责通知其它的节点，从而形成一个分布式的监控网络。

基本节点的结构与控制节点相似，不同的是存储器中存储着本节点的照明回路与其它各基本节点的传感器的逻辑关系表。其中CPU通过继电器组实现对停车场内各照明回路的控制。当有人员或车辆通过时，停车场内的传感器通过传感器组接口向CPU发送信号，从而实现该系统的监测功能。8位拨码开关用于指定该节点的序号。基本节点的其它器件与控制节点相同。

2.4.2 基本节点的软件设计

基本节点软件主要负责基本节点的初始化、继电器组的控制、拨码开关的读取、CAN总线命令的读取和解释、CAN总线命令的发送、外部存储器的管理、中断处理等。

基于以上功能，基本节点软件主要包括以下一些子程序：系统初始化子程序、CAN总线初始化子程序、继电器组控制子程序、拨码开关读取子程序、CAN命令解释子程序、CAN命令发送子程序、外部存储器读取子程序、外部存储器写入子程序、CAN中断处理程序、定时器中断处理程序。

基本节点的软件结构与控制节点的相似，需要处理的命令也与控制节点相似。基本节点软件要对从上位机、控制节点和其它基本节点传送的所有的命令进行解释并做相应的处理。

3 系统的特点

(1)采用模块化的设计：可以很方便地安装、拆除该系统的某一部分或者全部;

(2)方便灵活的配置方案：用户可以随时修改、上传、下载系统的控制方案;

(3)简单易用的上层软件：用户可以通过上位机简单直观地设计适合本地的控制方案;

(4)高度的通用性：由于模块化的设计，该系统可以很灵活地配置到不同的停车场中;

(5)较低的产品价格：相对于传统的控制系统，该系统可以节省大量的布线、安装的费用;

(6)节能：没有人或者车辆通过时，系统自动关闭照明灯，从而大大延长照明设备的使用寿命。

4 结束语

该系统能够大大降低现有的停车场照明系统的布线的复杂度，并且能够有效延长照明设备的使用寿命，实现照明的智能化，具有广阔的应用前景。

参考文献

1 阳宪惠.现场总线技术及其应用.清华大学出版社，

2 马国华.监控组态软件及其应用.清华大学出版社，

智能照明管理系统 篇6

关键词： 单片机；节能；智能控制

Abstract： This paper developing a system to solve the energy waste problem caused by the long time lighting in university classrooms. The system is composed of MSP430 single chip microcomputer， light-to-frequency converter and infrared sensor. Through making reasonable arrangements of time， processing physiology signal and light intensity comprehensively， the system saves significant energy and works intelligently.

Key words： MCU；energy-saving； intelligent control

社会可持续发展的主要问题在于能源，节约能源需要我们从生活的方方面面做起。仅以高校教室为例，由于管理不够科学规范，每年都会有大量的电力资源白白浪费。我国高校目前的教室灯光管理绝大多数依赖人工，由于教室数量多，管理员无法对每间教室都实施及时的控制，常常出现教室无人时开灯、光线充足时也开灯的“长明灯”现象，造成了不必要的电能浪费和经济损失。以我校为例，就公共教学区来说，粗略统计大约有30000盏灯，每盏灯36W，按每天亮灯（从早晨8点到晚上9点正常运行）13个小时计算，扣除一年三个月的假期，一年教室照明的耗电量大约为389.08万度，依照现行电价0.573元/度，学校在教学楼耗电上要支出约222.94万元。若按每天只浪费用电2小时，则白白流失的就有61.24万度电，多支出34.3万元。试想全国所有高校每天浪费的电量该是多么庞大的数字。为了解决这种情况，设计出高校教室照明节能智能控制系统，使教室灯光能够按需分配，实现人到灯开、人走灯灭、智能节能。

一、系统整体设计

系统采用由上下位机组成的主从式结构，对教室进行分区域控制[1]。主机通过网络控制各个教室中的下位机，对不同的区域安装光频转换器和人体感应传感器，分别测量教室内的光强和人员分布情况，实现教室内不同区域的灯光开关，从而能够有效节省电源。

各个教室中的下位机以时间作为启动和关闭系统的依据，以光强及人体信号作为系统启动后开关灯的判断标准。在工作时间内，如有模式信号输入则系统进入相应的模式；若无，则进入自习模式。不在工作时间，如有手动信号输入，则根据手动任务的设定运行；若无，则关闭所有的灯。

系统预置有不同的工作模式：讲课模式、自习模式，供用户根据需要进行选择使用，且各模式之间可以自动切换，使操作更加便捷。

1.讲课模式。由于每个教室排课不同，通过上位机PC软件将对应课表下载到不同的教室，将“有课”、“无课”分别设置为“1”和“0”，存储在下位机的FLASH中[2]。下位机则处于定时工作状态，每堂课开始的前5分钟，教室中的下位机会进行一次判断，如果对应有课，则开启讲课模式，教室灯光全开；如果没有课，则关闭教室全部灯光，进入“自习模式”。

特别地，有时存在教师临时更换上课地点，故讲台上也放置一个人体感应传感器，在进入讲课模式后，每隔5分钟探测1次讲台上是否有人上课，执行2次这样的操作，并将2次检测结果取逻辑“或”运算。如果为“真”，则说明有人上课，继续执行“讲课模式”；如果为“假”，则进入“自习模式”。下位机的判断过程如图1所示。

2.自习模式。将教室分为A、B、C、D四个区域，如图2所示，每个区域房顶正中放置一个人体感应传感器HC-SR501[3]和光频转换器[4]。当下位机处于自习模式时，输入参数为人体存在信号和光强度信号，若某区域的人体感应传感器检测到有效信号，系统判断此时光频转换器采集到的光强，如果高于设定阈值（光线较弱），则打开对应区域的日光灯；如果低于阈值（外界光线很强），无论教室是否有人，都不开灯，如图3所示。

图2 教室内区域划分图

图3 自习模式流程图

二、系统具体设计

1.上位机设计。用C#编写含有以下2个功能的软件[5]：①能将课程表分别导入到各教室中的下位机；②能将各下位机的灯光开关状态显示在上位机界面。

将教学楼的所有教室组成网络结构，如图4所示。管理人员通过上位机PC上的软件实现对各个教室的监控，用MSP430芯片制作一个中转控制器[6]，如图5所示，作为上下位机间的枢纽，保证通信的有效性。

上位机软件从教务处导出各个教室的本学期的课表，用数据库SQL Sever存储[7]。同时设置为每天凌晨向各个下位机发送每天更新后的课表信息，PC机与中转控制器的RS232接口建立通信[8]，由于每个教室在IIC总线上都有唯一地址，此时IIC总线通过总线裁决，决定哪个教室占用总线，中转控制器通过IIC接口将信息发送至对应教室。在更新完课表信息后，中转控制器设置为从机，各个下位机定时将教室灯光信息反馈至上位机界面，使得管理人员能够掌控每个教室具体的灯光情况，提高了监控效率。

2.下位机设计。下位机的课表、灯光信息存储在单片机FLASH中，从而能够实现掉电保护。系统还加入密码控制，以增加系统运行的安全性。通过键盘完成设定密码、初始化时间。时钟模块采用芯片DS1302[9]，该芯片不仅能够显示秒、分、时、日期、月份和年份信息，还可实现掉电保护，为时钟电路提供电源，如图6所示。

nlc202309041014

下位机以时间作为启动和关闭系统的依据，以光强及人体信号作为系统启动后开关灯的判断标准。将时间作为控制依据进一步加强对节能的监管，明确工作时间与非工作时间的界限。

具体来说，将6：00～22：00设置为工作时间，在工作时间段内系统自动在“讲课模式”和“自习模式”之间随时间的变化不断切换；在非工作时间内，系统自动关闭，实现节能。而系统在不同的模式下开关灯的标准不同，讲课模式下灯光自动全开，也可根据需要手动强制开关灯；自习模式下，将人体感应模块HC-SR501参数设置为延时时间1分钟和可重复触发，光频转换模块阈值设定为白天不低于150lx，晚上不低于200lx。当有人体信号后，判断此时光强，若高于阈值不开灯，低于阈值开灯。这样只要人仍在有效探测区域内，人体感应传感器便能不断检测到，延时被重复触发，而不在时，该区域灯灭。从而实现人到灯开，人走灯灭。

3.人数统计。在教室门口放置人数统计装置，其分布图如图7所示，A、B处各放置一个红外收发对管，当无人通过时电压保持不变，设为状态“0”，有人通过时电压变化，设为状态“1”。有A、B状态真值表如表1所示。

程序中设置全局变量判断教室内人数，当红外接收管电压发生变化时系统发生中断，通过查询数组值判断A、B的变化情况。例如当有人进门时，A由“0”变为“1”，B仍为“0”，将总人数值加1；同理，当B由“0”变为“1”时，总人数值减1；当A、B皆为“1”时，说明同时有人进出，此时总人数不变。

上位机可以通过软件了解各个教室的实时人数，从而大致判断教室内上课的出勤率。同时可以计算出各个教室的空位数，学生可以通过大厅的显示画面了解去哪个教室自习。

三、结束语

系统的设计从低碳、环保的理念出发，立足于节能，适用于高校教室照明控制。采用多模式控制，实现各模式之间的自动转换，满足教室上课、自习、多媒体等多用途的需求。课表模式的引入不仅从全局上能够网络化管理灯光，也能实现局部的差异性。通过实际测试，人数判断较为精准，但是当两人同时进出门时统计可能产生误差。

参考文献

1 谢兴红.MSP430单片机基础与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008

2 秦龙.MSP430单片机应用系统开发典型实例[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2006

3 黎洪生， 刘苏敛， 胡冰等.基于无线通信网络的智能路灯节能系统[J].计算机工程， 2009，35（14）：190～191，214.

4 闫军威， 林海杰， 彭响方.基于 LonWorks 技术的路灯节能控制系统[J].电力电子技术，2009， 43（9）：47～49.

5 胡开明， 李跃忠， 卢传华.智能路灯节能控制器的设计与实现[J]. 现代电子技术， 2009，34（9）：143～145.

6 申田宝， 吕俭荣， 储惠等.智能照明节电器的技术特性与应用[J].上海节能， 2004，10（3）：29～31

7 吴瑶， 姜建国.基于模糊控制的节电照明系统[J].工矿自动化， 2005， 25（12）：82～85

8 吴永桥， 金康进， 施广林.基于单片机的节电照明控制系统[J].世界电子元器件， 2004，22（4）：47～49

9 刘三梅， 程韬波， 胡战虎.基于GPRS/WEBGIS 的路灯节能监控系统的设计与实现[J].计算机工程与设计， 2008，29（1）：187～189

智能照明管理系统的设计和实现 篇7

绝大多数节能方案是在灯具上做文章, 比如采用节能灯、LED灯具等。而本文是在另外一方面, 从控制途径上采用智能化的管理系统是实现能源节约、减少资源浪费, 满足人们生活要求, 显示现代化城市靓丽风景的科学解决方案。

1 城市照明目前存在的问题

城市照明系统由于区域范围大、设备数量巨大, 技术落后等原因造成了管理困难。传统照明设备都是通过工作人员对配电箱进行操作实现对照明设备的管理。一个照明系统中拥有多个配电箱, 分布在不同区域, 通过人工操作无法实现对整个系统的实时操作。传统的照明系统管理方式落后, 主要依靠工作人员在整个管理区域内进行巡检, 方式主要依靠肉眼观察。时间一般是夜间, 工作人员工作压力大, 巡检周期长, 无法及时获取设备故障信息。没有相关的数据采集机制, 设备的工作情况都是依靠工作人员的经验积累, 没有科学的数据依据。

以上种种弊端引发了照明设备的工作压力大、能源浪费、故障无报警、故障排除滞后、黑灯率高、点亮率以及节能效率无法量化等诸多问题。

2 系统组成结构和特点

本文就目前的城市照明现状及管理现状, 结合物联网技术, 采用先进通信技术的照明自动管理系统能够灵活开关灯, 随时了解运行参数, 及时发现故障, 系统通过智能节电手段, 降低能耗, 提高设备使用寿命, 可以获得良好的经济效益。控制系统可以根据不同的指令, 对每一个路灯或线路中任意组合的路灯分别进行控制, 实现照明模式的多样化和灵活性, 同时提供路灯的准确位置, 使管理人员能够了解路灯的实时工作状况, 有效地提高城市照明系统的管理水平。

2.1 系统组成结构

本系统由智能照明管理系统、集中器、终端控制器组成。

系统组成拓扑图如下:

终端控制器

照明终端控制器采用ZigBee无线技术接收集中器的控制指令, 控制单灯或采集数据上传至集中器。实现的主要功能有:控制路灯开关、亮度调节、温度采集、计算电流电压功率以及功率因数等。

集中器

集中控制器处于监控中心和照明终端控制器的中间, 向上通过以太网、电话网/GSM、GPRS等方式同监控中心通信, 向下通过ZigBee网络, 同各个照明终端控制器通信。主要功能有:灯具时序同步、数据记录、报警处理和发送。负责控制网络的运行, 将监控中心的命令下达给照明终端控制器, 将控制器及线路信息反馈监控中心。

智能照明管理系统软件

智能照明管理系统软件用于监控中心计算机对整个监控系统的管理和操作。综合了物联网、数据库技术、WebServer、权限管理、设备管理、应用业务、网络技术等功能的基于Windows平台的系统软件。

通过智能照明管理系统可以实现对各个智能照明设备进行远程控制和数据访问, 发出各种控制命令, 完成开关和调节照明灯具的亮度, 实现智能控制、读取数据记录、报警应答等操作。可显示和监视集中器反馈上来的所属控制节点的信息, 如照明灯具状态 (亮度、温度、功率和累计电量等) 。

2.2 系统特点

无线通讯

系统采用ZigBee、3G/GPRS、互联网等通讯技术。具有易实施、免布线等特点, 不破坏原有设施现状和周围环境, 不影响正常的工作和生活秩序, 施工便捷、工期短等特点。

调光节能

采用无级调光技术可以节约电力资源, 减少了“全夜灯”、“后夜灯”、电灯在后半夜的高电压状态下工作的情况, 不仅节约了电能资源, 而且还保护了电灯, 延长了使用寿命。

高效

本系统的采用将可对全部路灯进行实时、全程全天候地监控和管理, 集中控制、监视和检查, 大大减少了后期人力、物力、财力的投入, 同时提高了巡查设备和路灯的工作效率。

智能管理

通过本系统采集现实情况的时间参数、光照参数等数据的收集, 根据用户配置的控制策略, 实现对照明以及相关设备的智能管理。可以实现对照明系统的无人值守管理。

3 终端控制器设计实现

终端控制器以基于Cortex-M0内核的MCU为核心, CS5460为电量采集单元, SP706为电源监控和复位操作单元, FM25L16为数据存储单元, SPI扩展采集卡实现温度、光照强度、噪声、红外感应、湿度等的数据的收集, ZigBee2.4 GHz无线模块为通信单元, 对LED灯具进行监控操作。

终端控制器主要功能

(1) 接收集中器传来的灯具控制命令和数据查询命令;

(2) 负责采集灯具的工作电压、电流、功率、温度、电量并上传;

(3) 负责输出PWM信号转换为1-10V的直流电压控制灯具的亮度;

(4) 负责输出一个开关量信号去控制灯具的开关;

部分软件设计与实现

灯具状态处理程序主要负责对灯具的开关和调光操作。接收到集中器发送的控制指令后, 改程序通过指令的具体内容实现相关的操作。

4 结束语

“节能减排最有效、最简单的方式就是节电。照明用电占全社会用电15%以上, 用LED光源替代现行的光源, 是现阶段最有效的节电技术手段之一。本系统在LED光源实现了二次节电, 依托LED照明行业的发展, 将来一定会大有作为。

参考文献

[1]董耀华等《物联网技术与应用》出版社:上海科学技术出版社ISBN:9787547810453TP.17

[2]瞿雷胡咸斌《ZigBee技术及应用》出版社:北京航空航天大学出版社ISBN:9787811242188

地铁车站智能照明控制系统 篇8

关键词：地铁车站,智能照明控制系统,工作状态,应急措施

0 引言

在现代经济和社会文明高速发展的今天，环保节能已经不再是以前那种遥不可及的事，它已经实实际际的走入了我们的生活，并与我们紧密相关，不可分割。上海地铁工程由于地域特点和经济发展的关系，大多数的地铁车站都设置于地下。照明系统的功耗控制已经在新的地铁车站建设中开始设计自动控制运行系统。如在上海轨道交通2号线东延伸工程的车站中已经全部设计安装智能照明控制系统，按照地铁运行中的不同时间和工作条件采用不同照明模式，以达到节能环保、降低消耗的目的。

智能照明系统在以前主要应用于舞台、酒店、会所等一些工程中，并且在当时的设计中，其目的是满足特殊活动的照明效果和艺术效果。而对于节能减排、绿色环保方面的考虑是微乎其微。而今在地铁车站中加设智能照明控制系统的主要目的就是节能减排和提高运管的自动化程度。

1 控制系统简介

1.1 系统概况

2号线东延伸段车站采用的是日本松下公司生产的FULL-2WAY照明控制系统。系统主要由照明控制系统终端、时钟模块、CPU传送单元、控制模块、调光模块、照度探测器等设备组成。

1.2 部件组成及说明

在车控室内设置集中控制盘，盘内有照明控制终端、时钟控制模块、CPU处理及传送单元和数据转换传送单元，每个接受控制的照明配电盘中均设置有若干调光LU控制模块和系统T/U控制模块，车站的出入口处设置照度探测器。

1)照明控制终端。系统的人机交换设备，也就是触摸屏及部分强制按钮;

2)时钟控制模块。是负责照明系统时钟的计时、与车站中央信号系统时钟校准与调整;

3)CPU处理及传送单元。则处理各种信号和动作指令;

4)数据转换传送单元。负责系统各元件间的数据传送以及接受FAS和BAS系统的控制指令，并将照明系统的工作状态信号反馈至FAS和BAS系统;

5)调光LU模块。主要接受照明控制终端指令，调整灯具的照度变化，车站出入口灯具要求采用可调光灯具，其照明配电箱全部安装调光LU模块;

6)系统T/U控制模块。控制遥控电磁开关，控制开启灯具的回路，即控制灯具的开启数量，站厅和站台的公共区照明采用不可调光的荧光灯，所以配电箱全部安装系统T/U控制模块进而控制开启灯具的回路，以实现调节灯具的开启数量;

7)照度探测器。采集环境的照度变量参数，根据环境照度变化的不同情况，调整出入口灯具的实际需求照度。

2 工作模式

2.1 工作状态介绍

1)停运状态。

夜间列车停运后，站内值班人员完成例行巡检工作后的车站照明灯具开启模式，在此模式下站内平均照度不超过最高负荷状态下的25%。在此种工作状态下，站内实际开启的灯具全部为应急照明部分，正常工作照明的灯具全部关闭。

2)准运状态。

夜间列车停运后和早间列车运行前，站内进行的工作为值班人员进行例行巡检和清洁人员进行保洁工作，在此模式下站内平均照度不超过最高负荷状态下的50%。

3)低谷运营。

列车正常运行状态下的非高峰运营时段，在此模式下站内平均照度不超过最高负荷状态下的75%。

4)高峰运营。

工作日的上下班时段和节假日等客流量较为集中的时段，在此模式下站内平均照度不超过最高负荷状态下的90%～100%。

5)全控状态。

特殊情况下采取的控制措施，此时站内公共区域的照明灯具全部开启，但整个照明系统仍然能自动运行。

6)手动状态。

智能控制系统不再按照既定程序设置工作，但能接受外部手工发出的指令，并能按照指令要求进行工作。

7)自动状态。

整个系统运行按照预设程序进行运行。

上述的七种状态的具体参数会因为各地铁车站的客流量各不相同，客运的高峰时段也不完全一致，所以每个车站的具体设置情况会有所不同，但都会按这一整体控制模式进行控制。前面暂以标准站台层灯具控制为例，其他区域的灯具控制需要根据现场实际布置有一定调整。

在工程竣工调试完成后，车站的照明系统开始安装程序设定的运行工况开始运行。在实际运营过程中遇到特殊情况时，则需要手动介入系统的自动运行。如站内公共区域在夜间需要进行改造或者维保工作，简单的按照设定的停运状态的照明就不能满足需求了，此时一般采用升级运行模式，即由停运状态升级为准运状态运行。也可以手动状态运行，按照指定要求开启需要的区域和回路，以期达到节能的目的。

2.2 消防工作状况

在以前地铁车站的照明系统中，消防工况下由各配电箱接受FAS系统的指令，切断相关的正常照明供电，而在现在的智能照明系统中，FAS系统的监视、控制接口全部调整至车控室的集中控制盘。

在目前的集中控制盘中的消防模式下有两种模式可以使用:

1)采用集中控制盘的预设程序进行工作，预设程序与消防控制平台的工况模式一致。

2)集中控制盘接受消防指令后，开放管理控制权限，由FAS系统全部接收控制，所有的动作都按照FAS指令进行。

目前，二号线采用的模式为第二种模式，即由FAS系统进行控制。因为采用第一种模式，在一定程度上存在子系统和主系统的内容重复，在实际运行过程中可能会错误。

2.3 系统操作

集中控制盘设置于车控室，具体操作均在控制盘的触摸屏上进行。

3 安装工程中的重点事项

1)照度探测器。照度探测器主要是接受外界环境照度的变化，并将信号反馈至系统控制中心。一般情况下，探测器安装应选择在建筑物的室外结构上，并置于结构的西南侧。原因:南侧是考虑地理位置处于北半球，探测器处于南侧时能较易接受日照变化。同样，在西侧也是考虑在黄昏时段日照变化较明显。但应注意，由于现在城市的室外照明和道路交通的照明设置很多，探测器的安装位置应避免受人工照明的直接照射，避免使得系统无法判断外部环境的时段而无法发出指令调整出入口的照明灯具运营模式。

2)信号线路干扰。系统信号的传送线路采用普通BYJ-1.5导线进行传输，其信号线路的安装敷设必须与交流工作线路有一定有效防干扰距离。在线路敷设中必须采用专用线槽或导管进行线路敷设。虽然在系统设备中已经按照一定屏蔽抗干扰能力，但在部分较强电磁干扰的情况下，仍然可能会出现信号失真或者错误的情况，所以在施工中仍然需要重点注意线路的屏蔽性能，在要求较高的时候使用屏蔽电缆则效果会更好。

3)出入口调光。在出入口部分不能采用站厅站台同一方式进行照明控制，也即控制开启灯具数量的方式来调节照度，而需要采取灯具全部开启，在不同工作模式下调节每只灯具照度的模式来实现智能控制。这也就是说出入口的灯具不能采用普通荧光灯系列，而需要采用具有可调光的荧光灯或白炽灯等灯具。

因为车站出入口的结构特殊，有较多的楼梯、转角、排水沟等，当采用开启局部灯具开启的模式，可能会形成局部区域的照度过低，对于乘客的安全通行有一定的隐患。而采用灯具全部开启模式则可以避免这种隐患，在灯具全开状态下，每种工作状态下其设计照度均能满足乘客正常通行的需要。

4 车站照明控制系统的应急措施

智能照明系统控制的范围是车站的站厅、站台、出入口的公共照明区域。平日将按照预先设定模式内容自动运行，特殊事件情况下，可通过照明控制系统终端(触摸屏)上的手动模式按钮切换到手动状态，手动操作照明设施。特殊事件恢复后通过自动模式按钮切换到自动运行状态。也可通过BAS系统监控本系统中的照明设施。

当照明控制系统终端发生故障时，需按如图1所示流程进行应急处理。

在现场发生最不利情况下，也即是照明控制系统完全瘫痪时，系统会自动停止所有指令动作，继续按照前一正常工作情况运行。若因为运营情况的不同要求调整照明系统时，可在各照明配电间内手动切除其电磁遥控开关，直接操作各照明回路开关的控制以满足车站的运营需求。

5 结语

在本篇总结中重点介绍2号线东延伸段车站智能照明控制系统的基本工作模式和在施工中的几个主要地方。鉴于本人的能力和水平有限，望请各位前辈同仁予以指正教导。

参考文献

室内智能控制照明系统研究 篇9

当今社会, 随着科技的日益发展和人们的物质与精神生活水平的迅速提高, 在针对于空间的物质功能与精神功能开发的同时, 科学、有效地进行空间的照明设计受到了更多专业人士的关注。照明设计的关键, 是使人能够清晰识别物体的形象, 同时还要把使人心情舒畅的空间作为适合的场景凸显出来。对于使用设施与环境的人来说, 所谓舒适的光环境, 其最佳的目标体现在用和谐的光线勾画出美丽宜人的景色, 给人以身处其中的情绪上协调与美感, 从而起到渲染环境、制造气氛、突出某种情调的作用。通过对照明的控制及室内造型设计达到室内光效随各种空间场景视觉功能的需求变化而变化, 这就是智能照明系统。而找到依据, 并且在室内设计中实现这样的依据, 是本文要探讨的核心问题。

2. 室内智能照明系统研究的基本思路

2.1 室内空间照明系统概念

所谓室内空间照明系统[1,2], 是相对于室内环境自然采光而言的。它是依据不同建筑室内空间环境中所需求的照明亮度, 选用合适的照明方式与灯具类型来为人们提供更好的光照条件, 以便人们在建筑室内空间环境中能够获得最佳的视觉效果, 同时还能够获得某种气氛和意境, 从而达到增强其建筑室内空间表现效果和审美感的一种设计处理手法。

2.2 室内照明系统的三大要素

室内照明系统主要由光源、照明灯具和照明控制系统三个方面组成的。其中, 光源的物理性能及参数变化, 照明灯具的样式及其与光源或空间的关系实现了照明效果的多样性, 而通过控制系统实现人对光环境的选择性和智能调控。

2.3 智能控制系统的技术特点

智能控制系统[3]的技术先进性体现在以下4个方面:线路系统、控制方式、照明方式和管理方式。

首先从线路系统方面上看, 智能照明系统的电路可以分为总线式单控电路和总控式双控电路两种。总线式智能照明系统单控电路特点为: (1) 负载回路连接到输出单元的输出端, 控制开关是用EIB总线与输出单元相连的。当负载容量较大时, 仅考虑加大输出单元容量即可, 控制开关不受影响; (2) 当开关距离比较远时, 只需要加长控制总线的长度, 以节省大截面电缆用量; (3) 可以通过软件设置多种功能 (例如, 开/关、调光、定时等) 。总线式智能照明系统双控电路特点为: (1) 当实现双控时, 只需简单地在控制总线上并联在一个开关; (2) 而进行多点控制时, 依次并联多个开关, 开关之间仅用一条总线连接, 线路安装简单、省事。

传统的控制方式采用手动开关, 必须保持每一路地开或关不同, 而智能照明控制一般采用低压2次小信号控制, 控制功能强、方式多、范围广、自动化程度高, 通过实现场景的预设置和记忆功能, 操作使用时只须按一下控制面板上某一个特定键即可启动一个灯光场景 (各个照明回路不同的亮暗程度搭配组成一种灯光效果) , 各照明回路随即自动变换到相应的场景状态。上述功能也可以通过其他界面如遥控器等实现[4]。

2.4 智能照明系统的分析

室内空间光效通过控制系统来应对使用过程中的各种场景变化, 从而使亮度空间达到最佳的预定照明设计效果。这个控制是通过对场景的调光和照明模式的切换来实现的。

1. 室内空间自然光线强度的变化

智能照明系统中的光线感应开关通过测定工作面的照明度, 与设定值作比较, 以此来控制照明开关, 这样不仅可以最大限度地利用自然光, 达到节能的目的, 而且可提供一个不受季节与外部气候环境影响的相对稳定的视觉环境。通常越靠近窗自然光照度较高, 那么所需人工照明提供的照明度就低, 然而合成的照明度须维持在设计照明度值。依据视觉需要, 在不同情景模式之间转换的时候, 将亮度空间维持在预设的设计照度值水平。

2. 空间光效的衰减

通常情况下照明设计师对新建的建筑物进行室内照明设计时, 均会考虑到随着时间的推移, 灯具的效率及房间墙面反射率都会不断衰减[5]。因此, 在设置初始照明度时, 都设置得较高, 这种设计不仅造成建筑物使用期的照度不一致, 而且由于照度偏高设计无法达到节能效果.而采用智能照明系统后, 虽然照明度还是偏高设计, 但是通过智能调光, 系统将依据预置的标准亮度使照明区域保持恒定的照明度, 而不会受灯具效率降低及墙面反射率衰减的影响, 这也是智能照明控制系统可节约能源原因之一。

3. 室内空间活动内容的转换

在室内空间的活动内容发生变化时, 作业的照明条件也应发生相应变化, 这是一个动态的过程, 因此, 同一套照明装置必须满足在不同的时刻有着不同的表现要求。采用智能照明控制系统不仅可满足便捷控制[6]、灯光效果等要求, 而且由于可观的节能效果 (节电可达到25%~55%) 及灯具寿命的延长 (灯具寿命延长3~4倍) , 又能在降低运行费用中得到经济回报, 还能省去常规照明所需的大部分配电控制设备, 从而大大简化和节省穿管布线工作量。另外, 智能照明系统还存在着潜在价值, 例如智能照明控制系统由于可提供人们最舒适的工作状态, 从而保证了人们的身心健康, 提高了工作效率。

3. 照明系统设计规划与室内空间中的应用

3.1 系统设计、安装流程图

3.2 室内空间的实际应用

以会议室智能照明系统设计为例, 根据此案例给定的装修方案和亮度空间的要求, 一般可以划分为以下四种情景模式, 如“入场”、“主持”、“讨论”、“休息”, 预期照明效果如图所示。

情景模式一:“入场”

当会议室门口智能感应探头探测到会议室有人来开会时, 自动启动会议室全部照明, 使会议室处于一个全亮状态, 以示欢迎大家前来开会, 同时, 高亮度的照明更能清晰地显示会议室开始前的气氛。

情景模式二:“主持”

当主持人宣布会议开始或领导发言时, 会议室周边区域灯光自动调暗, 只保留主持人上方的灯光照明, 以主持人区域为重点, 着重体现灯光亮度, 容易起到集中注意, 重点突出的作用, 使与会者更容易进入会议氛围。

情景模式三:“休息”

如果会议进程很长, 中间需要休息调整, 则调暗会议桌区域的灯光, 调亮休息区域的灯光。

情景模式四:“讨论”

会议进程中, 需要与会者一起讨论某件事, 此时, 会议桌区域的灯光调至最亮, 调暗会议室周边区域的灯光, 着重体现与会者及会议桌的亮度。

4. 结论

通过实例的验证, 该智能照明系统不仅能提供不同情景模式之间的空间照明效果变换, 而且满足人的视觉活动要求, 达到节能效果。

参考文献

[1]杜异:《照明系统设计》, 北京, 中国建筑工业出版社, 2002年版。[2]J R柯顿A M马斯登:《光源与照明》 (第四版) , (陈大华、刘九昌、徐庆辉、刘动译) 上海:复旦大学出版社, 2006年版。

[3]考鲁门德+灯光设计者株式会社:《光与影的设计》, (关中慧译) , 辽宁科技出版社, 2002年版。

[4][美]Mark Karlen James Benya:《建筑照明设计及案例分析》, (李铁楠, 荣浩磊译) , 北京, 机械工业出版社, 2005年版。

[5]英]沙伦麦克法兰:《照明设计空间效果》, (张海峰译) , 贵州科技出版社, 2005年版。

新型节能照明系统智能控制器 篇10

该装置以ATmega16为控制芯片,利用人体红外感应模块和光检测电路,采集环境中光线亮度,通过ATmega16处理器的逻辑判断,驱动执行机构,实现了对周围亮度(开灯和熄灯)的控制。即在有人并且光线照度不足的情况下进行补光;在其余不符合开灯条件的情况下,不允许开灯以及人走灯灭等功能,并且可以实现在特殊情况下,模式选择装置的控制作用,实现照明灯具的智能控制和节约电能的目的。

1硬件电路设计

控制装置是以ATmega16为控制芯片,其它电路还包括:电源模块、光强检测模块、人体感应模块以及PWM驱动模块。

■1.1 AVR单片机中ATmega16

ATmega16有低功耗、高性能、价格低廉等优点。芯片本身自带16k B Flash程序存储器、512字节的EEPROM、1k B的SRAM、32个通用I/O口线,32个工作寄存器,支持片内调试与编程,三个具有比较模式的灵活的定时器 / 计数器 (T/C), 具备产生PWM波形的功能。8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP封装 ) 的ADC,以及丰富强大的外部接口,抗干扰能力强 ,完全可以满足节能控制装置的控制需要。

图 2 电源模块

■1.2电源模块

系统整个电路仅需要正5V一种电压。电路原理图如图2所示。

■1.3光强检测模块

1.3.1光敏电阻

光敏电阻与其他半导体器件一样,它的特性受温度影响较大。当温度升高时,它的暗电阻变小,其灵敏度下降 [1]。光敏电阻的温度特性仍用温度系数表示。温度系数定义为:在一定光照下,温度每升高或降低l℃,光敏电阻阻值的平均变化率,即

式中, R1在一定光照下,温度为T1时的阻值;

R2在一定光照下,温度为T2时的阻值。

光敏电阻结构很简单,管芯是一块安装在绝缘衬底上的带有两个欧姆接触电极的光电导体。其体积小,重量轻,性能稳定,价格便宜等,因而在自动化技术中得到广泛应用。

1.3.2光强检测电路

当光敏电阻阻值随光线强度变化时,光敏电阻两端的电压也随之变化,利用ATmega16单片机的A/D功能将模拟量转化为数字量,供给单片机使用。

■1.4人体红外感应模块

1.4.1热释电红外传感器

自然界中的一切物体,只要它的温度高于绝对温度 (-273℃ )就存在分子和原子无规则的运动,其表面就不断地辐射红外线。红外线是一种电磁波,它的波长范围为0.78 ~ 1000μm,不为人眼所见。热释电红外传感器就是探测这种物体表面辐射的不为人眼所见的红外线的设备 [1]。它反映物体表面的红外辐射场,即温度场,是对温度敏感的传感器。它 由陶瓷氧化物或压电晶体元 件组成,在元件两个表面做成电极, 在传感器监测范围内温度有ΔT的变化时,热释电效应会在两个电极上产生电荷ΔQ,即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。由于它的输出阻抗极高,在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷ΔQ会被空气中的离子所结合而消失即当环境温度稳定不变时,ΔT=0,则传感器无输出。当人体进入检测区,因人体温度与环境温度有差别,产生ΔT,则有ΔT输出;若人体进入检测区后不动,则温度没有变化,传感器也没有输出了。所以这种传感器能够检测人体或者动物的活动。由实验证明,传感器不加光学透镜 ( 也称菲涅尔透镜 ),其检测距离小于2m,而加上光学透镜后,其检测距离可大于7m。

1.4.2菲涅耳滤光片

红外传感器的时间常数越小,则它对红外辐射的响应速度越快。为了提高热释电红外传感器的检测灵敏度,还必须配合一种特殊设计的由塑料制成的光学透镜(菲涅尔透镜)使用 [2]。热释电元件将波长在8--12mm之间的红外信号的微弱变化转变为电信号,为了只对人体的红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅耳滤光片,使环境的干扰受到明显的抑制作用。人体在检测区内活动时,一离开一个透镜单元的视场,又会立即进入另一个透镜单元的视场,(因为相邻透镜单元之间相隔很近),传感器上就出现随人体移动的盲区和可见区,导致传感器的温度变化,而输出电信号,从而使热释电人体红外传感器灵敏度大大增加。图4为人体红外感应模块

■1.5结论

智能照明管理系统 篇11

关键词：智能建筑 智能照明系统 构成 作用

照明控制系统传统是以照明配电箱通过手动开关来控制照明灯具的通断，或通过回路中串入接触器，实现远距离控制。而今出现的建筑物自控(BA)系统，是以电气触点来实现区域控制、定时通断、中央监控等功能。由于照明控制系统在BA系统中并非独立，同时控制功能简单，因此使用上有一定的局限性。故当BA系统出现故障时，照明系统亦受到影响。

一、系统的结构和组成

一般智能照明控制系统都为数字式照明管理系统，它由系统单元，输入单元和输出单元三部分组成。除电源设备外，每一单元设置唯一的单元地址，并用软件设定其功能。

通过输出单元来控制各负载回路，各种形式的单元简述如下：

1、系统单元：用于提供工作电源，源系统时钟及各种系统的接口，包括系统电源、各种接口（PC、以太网、电话等），网络桥。主系统对各区域实施相同的控制和信号采样的网络；子系统则对各分区实施不同具体控制的网络。主系统和子系统之间通过信息等元件连接，实现数据传输。

2、输入单元：用于将外部控制信号变换成网络上传输的信号；如可编程的多功能（开/关、调光、定时、软启动/软关断等）输入开关、红外线接收开关及红外线遥控器（实现灯光调光或开/关功能）。各种型式及多功能的控制板，（如有的提供LCD页面显示和控制方式，并以图形、文字、图片来做软按键，可进行多点控制、时序控制、存储多种亮模式等），各种功能传感器（如红外线传感器可感知人的活动以控制灯具或其他负载的开关,亮度传感器）,通过对周围环境的亮度的检测，调整光源的亮度，使周围环境保持适宜的照度，以达到有效利用自然光，节约电能。

3、输出单元：智能控制系统的输出单元是用于接受来自网络传输的信号，控制相应回路的输出以实现实时控制。输出单元有各种型式的继电器。调光器（以负载电流为调节对象，除调光功能外，还可用作灯具的软启动，软关闭）模拟量输出单元，照明灯具调光接口，红外输出模块等。系统一般采用集中控制和管理、分散执行的方式，亦即配置中央监控中心和智能控制照明柜，前者有控制计算机、主通信控制器等设备，用于对整个系统进行控制和管理工作，通过网络将控制命令与各智能控制柜的可编程控制器进行通信联络，同时接收来自智能控制柜内可编程控制器的有关自动及手动工作状态、灯具开/关状态等，并在异常情况下采取处理措施。

二、采用智能照明控制系统的优越性

1良好的节能效果 采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的"预设置"控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。这种自动调节照度的方式，充分利用室外的自然光，只有当必需时才把灯点亮或点到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，一般可达30%以上。

2延长光源的寿命 延长光源寿命不仅可以节省大量资金，而且大大减少更换灯管的工作量，降低了照明系统的运行费用，管理维护也变得简单了。无论是热辐射光源，还是气体放电光源，电网电压的波动是光源损坏的一个主要原因。因此，有效地抑制电网电压的波动可以延长光源的寿命。

3改善工作环境，提高工作效率 良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。良好的设计，合理地选用光源、灯具及优良的照明控制系统，都能提高照明质量。

智能照明控制系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具，可以有效地控制各房间内整体的照度值，从而提高照度均匀性。同时，这种控制方式内所采用的电气元件也解决了频闪效应，不会使人产生不舒适、头昏脑胀、眼睛疲劳的感觉。

4实现多种照明效果 多种照明控制方式，可以使同一建筑物具备多种艺术效果，为建筑增色不少。现代建筑物中，照明不单纯地为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备多种的控制方案，使建筑物更加生动，艺术性更强，给人丰富的视觉效果和美感。以某工程为例，建筑物内的展厅、报告厅、大堂、中庭等，如果配以智能照明控制系统，按其不同时间、不同用途、不同的效果，采用相应的预设置場景进行控制，可以达到丰富的艺术效果。

三、智能照明控制系统的控制内容

1时钟控制 通过时钟管理器等电气元件，实现对各区域内用于正常工作状态的照明灯具时间上的不同控制。

2照度自动调节控制 通过每个调光模块和照度动态检测器等电气元件，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自动调光控制，使该区域内的照度不会随日照等外界因素的变化而改变，始终维持在照度预设值左右。

3区域场景控制 通过每个调光模块和控制面板等电气元件，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的场景切换控制。

4动静探测控制 通过每个调光模块和动静探测器等电气元件，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自动开关控制。

5应急状态减量控制 通过每个对正常照明控制的调光模块等电气元件，实现在应急状态下对各区内用于正常工作状态的照明灯具减免数量和放弃调光等控制。

6手动遥控器控制 通过红外线遥控器，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的手动控制和区域场景控制。

7应急照明的控制 1）正常状态下的自动调节照度和区域场景控制同调节正常工作照明灯具的控制方式相同。2）应急状态下的自动解除调光控制，通过每个对应急照明控制的调光模块等电气元件，实现在应急状态下对各区域内用于应急工作状态的照明灯具放弃调光等控制，使处于事故状态的应急照明达到100%。

四、系统的功能目前智能控制系统具有以下功能：

1智能系统设有中央监控装置，对整个系统实施中央监控，以便随时调节照明的现场效果，例如系统设置开灯方案模式，并在计算机屏幕上仿真照明灯具的布置情况，显示各灯组的开灯模式和开/关状态。

2具有灯具异常启动和自动保护的功能；

3具有灯具启动时间，累计记录，和灯具使用寿命的统计功能；

4在供电故障情况下，具有双路受电柜自动切换并启动应急照明灯组的功能；

5系统设有自动/手动转换开关，以便必要时对各灯组的开、关进行手动操作；

随着微电子技术与数字化技术的发展，开发出了智能化水平更高的专业照明控制的独立系统，从而能节约能源、延长灯具寿命、提高照明质量。根据使用单位的经验，不仅在照明管理与设备维修的简单及降低费用外，还对环境改善、提高工作效率都有着显著的效果。

参考文献：

[1]唐海主编《建筑电气设计与施工》中国建筑工业出版社

智能应急疏散照明系统的应用 篇12

关键词：智能应急疏散照明系统,疏散标志灯,应急照明

引言

火灾应急疏散照明系统在建筑物发生火灾时为慌乱中的人们指明了方向,为最大限度地保证人身安全发挥了重要的作用。随着近年来大型公建项目的增多,其建筑面积大、人员密集、人流通道众多以及疏散路径复杂等特点导致了传统的火灾应急疏散系统不能满足此类建筑的需要。因此,智能应急疏散照明系统显得日渐重要,它不再是以往的就近指引,而是将独立的疏散灯具整合到同一系统中,统一管理、整体调整。并可实现与火灾自动报警系统的联动,自动获取火灾报警位置信息,通过预设的算法软件自动生成最佳的疏散路径,改变疏散标志灯的指示方向,使人们沿最佳路径疏散至安全地带。

1 项目概况

龙盛国际商业广场位于上海市闵行区,是一幢集商业、餐饮、办公和酒店为一体的公共建筑。本工程总建筑面积约15万m2,总建筑高度为92m。地下1、2层为车库兼人防,地面4层裙房为商业;1#塔楼共20层,为五星级酒店;2#和3#塔楼分别为14层和15层,为公寓式办公楼。

本工程商业裙房和酒店、办公楼为高档场所且人员密集,需设置智能应急疏散照明系统。

2 传统火灾应急疏散照明系统的缺陷

传统的火灾应急疏散照明系统有以下几方面的缺陷:

(1)疏散指示方向固定:传统的消防疏散标志灯所指示的疏散方向是固定的,火灾发生时,可能会将人员引向火灾发生的地点或者烟雾蔓延过来的方向,往往会造成更大的人员伤亡;

(2)日常管理困难:传统的消防疏散标志灯和消防应急照明灯是依靠维修人员用“观察法”检查其工作状态,往往会出现检查不及时和漏检等问题。在发生火灾时,消防应急灯具可能已经失效,不能起到疏散指示的功能;

(3)运行成本高:传统的消防应急照明灯具内置蓄电池,需要定期维护和更换,不仅施工量大,而且不环保。

3 智能应急疏散照明系统的优势

与传统应急疏散照明系统相比,智能应急疏散照明系统具有以下优势:

(1)集中维护管理:产品自身的特性和其使用环境决定了消防应急灯具维护困难,关键模块、电池以及光源应急转换等发生故障不易察觉。集中维护管理针对这一问题,对多种功能模块做故障主报、灯具自检,将部分人力纷繁复杂的维护工作转移到了设备自身,节省运作成本,提高了产品的可靠性,同时确保消除由灯具故障而引起的逃生盲区;

(2)实现动态疏散:现代建筑日趋复杂,静态、一成不变的疏散指示不能满足火灾发生时多渠道、安全可靠逃生的要求。为了改变这种现状,必须引入动态疏散的理念,以外部火灾信息为依据,根据预设的疏散方案,对疏散路径进行优化调整;

(3)安全电压供电:消防应急灯具采用DC24V供电;

(4)电源分散设置:采用分散设置的集中供电方式是事故风险最低、运行成本最低的方案。

4 系统的工作模式

4.1 监测模式

系统中的消防应急灯具、应急照明集中电源、应急照明分配电装置等其他功能附件都拥有一个由微型计算机芯片、信号采集电路和通信接口电路构成的电路模块,每个电路模块都具有独立的地址编码。电路模块自动地进行数据交换,以此判断是否发生了供电故障、线路故障、光源故障。如果发生故障,电路模块利用通信网络将故障类型的位置信息上报给控制器,控制器报警并记录故障类型、发生部位、发生时间,提醒管理人员及时维修;当故障排除后,系统自动返回正常工作状态。

4.2 控制模式

本系统与消防火灾报警系统联动,在接收到火灾信息后,自动快速开启疏散标志灯。同时系统会根据火灾发生地点,烟雾蔓延方向等信息,自动生成疏散预案,控制疏散标志灯改变指示方向,帮助建筑物内的人群快速地选择最佳逃生路线。

5 系统设计

5.1 负荷等级和电源配置

本工程电气防火分级为一级,应急照明为一级负荷,由两个相互独立的电源供电,两路电源分别引自变电站内不同的变压器。本工程按防火分区设置应急照明配电箱,提供该防火分区内的备用照明和应急照明电源。应急照明配电箱设于各管道井内,配电箱电源由应急照明干线引来。干线采用矿物绝缘电缆,与其他消防负荷配电电缆在同一电缆桥架内敷设,各配电回路出线均采用低烟无卤阻燃耐火型WDZCN-BYJ型绝缘电线。配电箱系统图和智能应急疏散照明系统图如图1和图2所示。

应急照明配电箱系统图中的回路N5即为智能应急疏散照明系统的电源,应急照明配电箱和疏散照明控制器均按防火分区设置。每一个疏散照明控制器均由本防火分区内的应急照明配电箱供电,符合《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008中第13.9.8条的要求:消防用电设备配电系统的分支线路,不应跨越防火分区。

5.2 系统设置及其功能

智能应急疏散照明系统主机设于消防控制室内(见图2),电源引自消控设备双电源自切箱,并通过RS485总线与消防主机连接,获取火灾信息(包括具体的起火地点、烟雾走势等),再发送指令到相应防火分区的疏散照明控制器。

疏散照明控制器设于各楼层管道井内或其他设备用房内,它包含信息传递、接受和通信功能。可根据系统主机的指令改变疏散标志灯的指示方向,从而使人员沿最近路线疏散。同时该控制器还自带变压和整流装置,将220V交流电变为24V直流电引至各灯具。配电采用四线制、放射式的方式,其中配电线路电源线采用WDZCN-BYJ-2×4,信号线采用WDZCN-RVS-2×1.5,共管敷设。

6 灯具布置

本工程按照《民用建筑电气防火设计规程》DG/TJ08-2048-2008第9.2节的要求,在公共出口、公共走道、消防楼梯间及前室、合用前室、人员密集的公共活动房间及其门口、地下层疏散楼梯间以及疏散方向向上的楼梯间、其他安全场所等处设置安全出口标志和疏散方向指示标志。当安全出口标志设置在门框的上部时,标志的下边缘距门框0.1m;当设置在门框侧边缘时,标志的下边缘距室内地坪2.0m;疏散走道上的疏散指示标志嵌墙安装,设在其转角处,距地面高度为0.5m,直行走道其间距不大于20m、袋型走道其间距不大于10m。以上所述各安全出口标志和疏散方向指示标志均设置在醒目位置,其正面或其邻近没有妨碍公众视读的障碍物,并且在酒店内残厕附近设置声音疏散指示系统。

本工程在商业裙房等大空间内设置地面疏散导流标志,灯具沿主要疏散路线的中心线布置,安装间距不大于2.5m。当疏散导流标志指向的门不是疏散出口或安全出口时,在该处的地面连续指示。

7 灯具规格

安全出口标志、疏散方向指示标志、疏散导流标志均符合现行国家标准《消防应急灯具》GB17945-2010的规定,标志灯表面的平均亮度为25cd/m2,工作电压为24V,光源采用超高亮绿色LED,功率为每个灯具1W。壁挂式灯具外型尺寸为360mm×160mm,灯具突出墙面不超过20mm;吊挂式灯具外型尺寸为630mm×200mm;地面疏散导流标志采用园型,直径为240mm,防护等级为IP65,地埋式灯具的所有金属构件做防腐处理,灯具最高点突出地面不超过3mm,灯具边缘突出地面不超过1mm。所有灯具和控制器清单见表1。

8 结语

本工程规模较大,内部使用功能复杂,通道四通八达,传统独立分散式、固定指示方向的消防应急灯已不适应在火灾发生时人员快速疏散的要求,因此设置智能应急疏散照明系统,可以帮助人们找到最佳的疏散路线。文中叙述如有不妥之处,还望各位同行指正。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[2]张培红,张芸栗,梅志斌,董文辉.大型公共建筑物智能疏散路径优化自适应蚁群算法实现及应用[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2008(06):1055-1059.

[3]邓梦.地下铁路客站应急疏散照明系统分析[J].铁道建筑技术,2010,2.

[4]张茜,陈涛,吕显智.建筑智能疏散系统架构[J].消防科学与技术,2011(3):205-207.