照明控制技术

照明控制技术（精选7篇）

照明控制技术 篇1

公路隧道最突出的特点是需要穿过山体或其他地势较高的地质结构, 基本上只在隧道洞口有光线, 进而对隧道内的采光布置有较高的要求。因此, 应保证公路隧道照明符合使用要求, 且尽量节省能源的消耗。

1 公路隧道照明的要求

公路隧道的特殊性决定了其照明要求比其他道路的照明要求更高, 主要表现在以下2 方面。

1.1 黑洞和白洞效应方面的要求

黑洞效应是指驾驶人员在进入隧洞前, 在隧道外观察到的隧道为黑色的洞口, 从明亮的环境中进入黑暗的隧道后, 驾驶员的眼睛会不适应;白洞效应恰恰相反, 是指从驾出隧道后进入明亮的环境时, 驾驶员的视线会被强烈的光线影响。黑洞效应和白洞效应会使驾驶员的眼睛产生一定的错觉, 进而使驾驶人员无法准确判断周边路况。因此, 隧道中的照明设备应能有效消除黑洞效应和白洞效应, 减轻光线变化对驾驶人员眼睛的影响, 使其在进入黑暗或明亮环境的过程是循序渐进的。

1.2 能源节约方面的要求

与普通道路的路灯相比, 公路隧道内的照明是全天候的, 会消耗更多的能源。因此, 隧道照明在满足使用要求的同时, 也要达到节约能源的目的, 尽量使用耗能较低的照明设施、采用先进的照明控制方法。

2 公路隧道照明控制技术的应用

现阶段, 我国的公路照明技术获得了较大的发展, 主要在照明的控制方式和控制系统方面获得了改善。

2.1 隧道照明控制方式

2.1.1 人为控制

人为控制是隧道照明系统最传统的控制方式, 即根据道路的车流量、天气状况、车辆行驶状况等得到相应的数据模型, 并分析这些数据模型, 人为地在适当的时间段控制照明电路。人为控制一般适用于路程较短、车辆行驶有规律的小型公路隧道, 具有简便、易操作的特点, 但会消耗大量的人力, 主要分为远程控制和现场控制。

2.1.2 自动控制

自动控制系统与人为控制系统的工作原理基本相同, 即根据隧道特点控制照明设备的启闭;不同之处在于自动控制采用的是计算机系统, 可事先设定电路, 进而使电路在指定时间自动断开或连接, 减少了人力的使用, 一般情况下比人为控制更具优越性。

2.1.3 智能控制

所谓“智能控制”, 是指照明设备可根据光线、车辆、车速等的情况探测隧道内的环境, 当探测到有车辆通过且照明情况较差时, 会自动连接电路;当没有车辆通过或光照条件足以满足行驶需求时, 会自动关闭照明设备, 以减少电能消耗。智能控制系统是目前较为先进的照明控制系统之一, 结合了自动控制系统、检测系统和人工智能技术等, 不仅能控制照明设备的启闭, 还可以控制灯光的强弱, 使之与自然光线充分配合, 且能消除黑洞效应和白洞效应。因此, 相关单位应在条件允许的情况下采取该控制方式。

2.2 隧道照明控制系统

2.2.1 集中控制系统

采用集中控制系统可集中控制整个隧道中的所有照明设施, 并由单个控制开关控制。该控制系统是我国最常用的控制系统之一, 主要优点为操控方便, 但无法充分满足隧道使用的客观要求, 比如该系统隧道口、隧道中部的部分照明设备的使用频率和使用时间段是不同的, 无法分批管理设备。

2.2.2 分散控制系统

采用分散控制系统可分别控制隧道中的照明设备, 但采用该系统时需要根据天气情况等控制照明设备。

2.2.3 总线控制系统

现场总线控制系统是目前最先进的照明设备控制系统之一, 是传统控制系统与数字化结合的产物。通过计算机和收集装置对现场状况的检测、计算、分析, 可智能控制照明设备, 既不需要耗费较多的人力、物力, 也可以很好地结合环境, 创造更完善的照明条件。但是这种控制系统对相关工人人员的技术水平要求较高。

3 公路隧道照明控制存在的问题

3.1 耗费大量人力

虽然目前的照明设备控制系统和照明设备都有了较大的进步, 但在隧道中使用人力控制照明设备的情况仍较多, 这不利于照明科技的发展。

3.2 能源耗费严重

目前, 节能观念并未深入人心, 很多隧道照明控制系统仍然存在严重浪费电能的现象, 很多不必开启照明设备的时间段仍开启照明设备, 造成了严重的能源浪费。

3.3 脱离实际

目前, 我国升级了很多隧道内的照明控制系统, 采用了较为先进的照明技术, 但相关部门未考察实际情况, 而是千篇一律地采用已有的照明技术。采用这种未考虑实际情况的改进方法难以达到使用要求, 无法完美地解决隧道自身存在的问题。

4 结束语

我国目前的隧道照明控制系统比传统的照明系统有了很大的进步, 但并未解决隧道照明存在的所有问题。因此, 隧道照明控制技术的研发任重而道远, 在节能照明设备、控制系统等方面都有待进一步提升。

摘要：只有保证城市交通安全、顺畅, 才能促进地方经济的快速发展。在城市交通中, 公路隧道是事故多发区。公路隧道一般处于山区, 隧道是通过山路的主要途径。在公路隧道的使用中, 最重要的是保证隧道内的照明。因此, 阐述了公路隧道照明控制技术的应用现状和存在的问题。

关键词：公路隧道,照明控制技术,照明控制系统,人为控制

体育馆照明工程开关控制技术 篇2

卢龙体育馆是一座占地面积为4 352m2、建筑面积约为8 678m2的以乒乓球、篮球等比赛为主的多功能综合性现代化体育馆。

该馆用电负荷等级为二级,2台变压器分段分列运行,电源取自2段不同母线,低压侧设有母联开关。第三电源是独立于市政电网外的临时柴油发电机组。照明配电系统图如图1所示,电气进线的互锁逻辑关系见表1。

该馆的照明灯具、光源及配电容量见表2。

2体育馆照明控制

本工程采用智能照明开关控制系统,每个配电回路配置有交流接触器,通过控制开启不同的灯和开灯的数量可满足比赛场地的各种开灯模式。

以南侧投光灯为例介绍采用二进制法安排配电回路。先对南侧的66只投光灯进行编号,再根据6种开灯模式(两侧投光灯仅应用于6种模式)的照度计算结果标注灯具的开关状态,将得到的二进制及十进制结果列于每个灯具后,把具有完全相同开关状态的灯具安排在一个配电回路中。南侧投光灯配电回路安排见表3。

注:二进制中,“1”为点亮,“0”为熄灭。

通过表3可以快速查出每种模式开灯编号及其对应回路编号。

(1)乒乓球TV转播国内比赛模式:该模式下开启的南侧投光灯灯具编号为1～66;开启的南侧投光灯回路为1WL1～1WL27。该模式设计的垂直平均照度为1 041lx,水平照度均匀度为0.85;水平平均照度为1 392lx,水平照度均匀度为0.96。

(2)乒乓球专业国内比赛模式:该模式下开启的南侧投光灯灯具编号为5、6、14、22、25、29、32、35、38、42、45、53、61、62;开启的南侧投光灯回路为1WL22～1WL27。该模式设计的水平平均照度为8121x,水平照度均匀度为0.98。

(3)篮球TV转播国内比赛模式:该模式下开启编号除18、22、24、31、36、43、45、49外的南侧投光灯灯具;开启的南侧投光灯回路为1WL4～1WL21、1WL23～1WL27。该模式设计的垂直平均照度为824lx,水平照度均匀度为0.67;水平平均照度为1 173lx,水平照度均匀度为0.82。

(4)篮球专业国内比赛模式:该模式下开启的南侧投光灯灯具编号为1、6、8、9、11、12、14、21、23、26、27、30、37、40、41、44、46、53、55、56、58、59、61、66;开启的南侧投光灯回路为1WL14～1WL21、1WL26、1WL27。该模式设计的水平平均照度为804lx,水平照度均匀度为0.81。

(5)篮球业余训练模式:该模式下开启南侧投光灯灯具编号为7、10、12、25、26、27、28、31、33、34、36、39、40、41、42、55、57、60;开启的南侧投光灯回路为1WL3、1WL10～1WL13、1WL19～1WL21、1WL25。该模式设计的水平平均照度为212lx,水平照度均匀度为0.68。

(6)清扫模式:该模式下开启的南侧投光灯灯具编号为7、10、26、27、40、41、57、60;开启的南侧投光灯回路为1WL12、1WL13、1WL20、1WL21。该模式设计的水平平均照度为85lx,水平照度均匀度为0.74。

参考文献

[1]邹吉平.基于现场总线的智能照明控制系统分析与应用[J].建筑电气,2007(4):49

智能照明控制系统及其新技术研究 篇3

1智能照明控制系统的优势及理念

智能照明控制系统主要是通过节能模型控制、智能开关以及职能调光等工具, 实现“人来灯亮、人走灯灭”。现代智能照明控制系统主要采取的技术是电工控制技术、微电子应用技术、节能控制技术以及计算机技术等。但是无论采取哪种现代控制技术其都要以不对光源设备构成使用影响, 不能对电网产生污染, 人的眼睛属于感觉器官, 其能够根据大范围的照明等级进行调节, 但是眼睛的视觉器官有一个最佳的使用等级, 而智能照明控制系统的最终目的就是满足人眼睛的最佳照明范畴, 这就需要处理好灯光与自然光之间的关系, 以此满足生理和心理上的要求。

由此可见, 智能照明控制技术的发展以及优势, 促使着人类产生了新的理念, 既要追求营造良好的光环境, 根据不同的场景实现不同光的要求, 比如在白天当房屋室内的光线比较暗时, 照明系统要自动打开;同时也要注重能源的节约, 实现绿色生产。

2智能照明控制系统的新技术研究

随着智能照明控制技术的不断发展, 在实践中被广泛应用的各种智能控制技术出现了一些弊端, 这些弊端的存在不仅影响使用者的视觉效果, 而且也不利于节约能源的要求, 因此基于我国当前的技术发展, 阐述智能照明控制系统的新技术:

2.1数字式准静态被动人体探测技术

随着PIR技术在智能照明控制系统中的广泛应用, 越来越多的场所实现了智能控制照明系统, 但是此种技术无法对静止状态的人体进行检测, 也就是说当人在智能照明环境下, 如果人体处于静止不动状态时, 该系统就会因为检测不到人体, 而发出关闭照明系统的指令, 结果会给使用者造成很大的影响, 而且此种技术还会因为人体温度与环境温度接近时, 其探测灵敏度就是降低, 这样的结果就会出现系统发出频繁关闭与开启LED灯光的指令, 因为灯具的频繁操作而影响到其使用寿命, 因此需要采取新的技术改进这一缺陷。数字式准静态被动人体探测技术则有效解决了该问题, 这是因为人体即使在静止状态下, 其身体也会有动作, 而该技术就是从这些动作着手的。

数字式准静态人体探测器就是基于智能技术的一种模拟处理信号的设备, 其主要包括模拟和数字信号两个部分, 模拟处理就是将PIR信号扩大到合适的电平, 并滤除带外噪声。而信号处理器则是对信号进行数学运算, 其主要使用单片机进行格式的转换。比如在工厂的车间入口的照明自动系统, 尤其该区域处于风口位置, 因此信号探测系统常常将刮风的信号作为人体信号进行操作, 结果导致LED灯管的频繁操作, 因此需要进行探测信号的识别转换。转换的具体规律:首先是因为刮风噪音的规律与人体动作的规律非常相似, 因此需要采取FFT将二者进行区分, 然后再根据二者之间的差异性, 将动作信号与界外噪声进行区别, 以此得到人体识别信号。这样经过设置的延时, 就能够准确地获得人体探测信号。数字式静态人体探测器运行结构见图1。

2.2照度优先控制技术

智能照明控制系统的最大优点就在于对照明系统进行自动控制, 目前智能自动控制主要是采取红外灯控开关, 就如同在楼道内安装的声控开关, 虽然此种开关实现了资源的节能, 但是由于开关安装的位置距离灯控的位置比较近, 但是却存在灯具开启光反馈影响因素, 也就是当智能控制系统探测到有人存在时, 其会根据探测的照度值大小决定是否开启LED灯具, 而一旦开启灯具之后, 只要在信号感应区内有人存在, 灯具就一直处于开启状态, 直到人离开探测区。使用该技术要求其线性度和稳定性要有极高的环境, 因此其在企业中具有广泛的应用价值, 但是很多企业在使用该技术的时候所采取的照明灯具为光敏电阻活光电二极管, 这样使得技术得到不有效的发挥, 为此可以选择线性光电传感器作为集成光电转换原件, 满足照度优先控制的要求。

2.3具有照度优先和准静态检测功能的数字式节能控制器的实际应用

基于实践, 研发具有照度优先和准静态检测功能的数字式节能控制器是智能照明控制系统的发展趋势, 通过研发该控制器可以实现照度、温度以及感应的可调节性, 并且根据实际要求对环境进行设置。通过对应用具有照度优先和准静态检测功能的数字式节能控制器用户的调查发现, 使用该控制器之后得到节能效果, 平均节电率在40%左右。

3结束语

随着信息技术的不断发展以及互联网技术的进步, 智能照明控制技术也在不断地发展与更新, 因此在设置智能照明控制系统时一定要结合当前的新技术实现智能照明控制系统的不断优化发展。尤其是在我国提出“互联网+”战略之后, 将“云”概念融入智能照明系统中是当前智能控制的研究方向之一。

参考文献

[1]梁人杰.智能照明控制技术发展现状与未来展望[J].照明工程学报, 2014 (04) .

[2]敖弟维, 王亚伟, 等.基于红外传感器的智能教室照明控制[J].装备制造技术, 2012 (05) .

[3]黄程云, 韩哲.智能照明节电控制新技术[J].节能技术, 2013 (11) .

照明控制技术 篇4

近年来,随着国内楼宇建筑智能化的兴起,各种与建筑相关的设备网络得以广泛的应用。同时,也带来了一些关于设备网络之间的问题:同一个建筑中多种设备网络并存;不同的设备网络间互不兼容;管理人员需要对不同的系统分别进行监视和控制,增加人力资源成本等。如何能使不同的设备在同一个平台上进行统一的管理,让不同的设备网络之间更好的互动?为此,松下电工提出了智能建筑设备统一管理的解决方案——开放式建筑机电设备网络(以下称iopeNet)。

iopeNet能将建筑中不同的设备网络通过核心模块进行连接,可以实现各控制网络间的通信、实现互联互操作,提供对设备的一元化管理。

如图1所示,不同的现场设备网络通过各自的现场总线进行连接,如照明系统采用NMAST、空调系统采用BACnet、计量采用emNet等。现在要对每一个系统进行管理,则需要各自的服务器,因为各个系统之间是相互独立的。引入iopeNet后,通过iopeNet模块将各个子系统进行相互间的连接,将不同的现场设引入同一个iopeNet管理平台。不仅如此,通过iopeNet模块让系统与系统间的直接通信,实现不同的设备网络之间的快速联动。

2 iopeNet技术概要

2.1 iopeNet的特点

iopeNet协议以能在嵌入式设备上运行、设备间的交互性以及能使用Web浏览器来进行监控为设计基础,具有以下特点:

(1)iopeNet是能在低资源设备中也可进行嵌入的通信协议。iopeNet采用JSON作为对象数据描述语言。JSON是一种轻量级的数据交换格式,易于阅读和编写;同时也易于机器解析和生成。其解析器的大小仅为几K到十几K,很容易移植到资源有限的嵌入式设备中,突破了嵌入式设备资源有限的限制。

(2)iopeNet是设备之间、服务器设备之间的相互连接方式。iopeNet不仅将现场设备引入iopeNet网络,由iopeNet服务器进行统一的监视控制,也能通过iopeNet模块实现系统与系统之间的直接联动控制。能保证系统的实时性。

(3)iopeNet是与Web浏览器亲和性高的通信协议。

2.2 应用控制系统之间的相互连接

iopeNet为应用控制系统提供三种相互连接的方式(如图2所示):iopeNet模块向互联网中服务器的Up Stream通信;互联网中服务器向iopeNet模块的Down Stream通信;实子网之间直接交互的Horizontal通信。

(1)Up Stream通信:Up通信是指在iopeNet模块向处于WAN中的服务器主动发起的通信。Up通信需要跨越路由和穿过防火墙。

(2)Down Stream通信:Down通信采用长连接的方式实现,是指处于局域网中的单元首先订阅互联网中服务器的频道,在该频道中有内容更新后,服务器采用服务器推(Server Push)的方式主动将更新内容传送到客户端,保证服务器到客户端的实时性。

(3)水平通信(Horizontal):水平通信是在局域网中的通信,模块双方在网络中处于对等地位,在需要通信的时候快速建立连接,完成通信后释放连接。水平通信的双方可以作为通信中的服务器端和客户端。

2.3 通信形式

通信形式是指在通信中,针对通信双方的送信、回信的顺序等做出的规定。iopeN et规定了三种通信方式:

(1)请求&应答形式

请求&应答形式是一种需要应答的请求通信形式,通信客户端需要通信服务器端立刻返回应答的通信形式。

(2)非同步形式

非同步通信形式指通信客户端不要求通信服务器端即时应答的通信形式,多用于服务器端处理客户端的请求需要一定的时间进行操作。

(3)仅发生请求形式

仅发生请求通信形式是通信客户端不需要服务器端应答的通行形式,事件通知、管理点状态变化通知采用这种通信。

2.4 通信方式

iopeNet协议针对不同的服务的要求,定义了不同的通信方式,分为消息、回复和应答三种方式,与2.3中的通信形式并不是一一对应的。

(1)消息通信方式:发送JSON字符串,不需要回信JSON字符串,错误时也不需要回信的通行方式。只能利用仅发生请求通信形式发送电文。

(2)回复通信方式:JSON字符串发送后,用对应的JSON字符串回信的方式。异常发生时,必须返回错误信息。使用请求&应答通信形式或者非同步通信形式。读取电文后,用对应的电文回信的方式。

(3)应答通信方式:发送JSON字符串,受理的情况下返回应答用JSON字符串的方式。异常发生时需要表示错误的JSON字符串。发送处理请求电文后,返回应答(受理)或者非应答(非受理)的方式。处理与回复通信方式大致相同,回信利用共通的应答/非应答回信这一点有所不同。

3 iopeNet在照明控制模块中的应用

目前,已经完成了iopeNet照明控制模块第一版的开发,成功将iopeNet引入照明控制系统。下面介绍一下iopeNet技术在照明控制模块中的应用。

3.1 iopeNet照明控制模块的位置

如图1所示,在iopeNet系统中,照明控制模块下挂全二线照明设备总线,向上接入iopeNet网络,将照明控制子系统和iopeNet融合,通过iopeNet服务器对照明设备进行控制。

3.2 简单的电文传输

iopeNet照明控制模块和服务器之间、照明控制模块间采用的是简单易读的电文进行信息的交互。比如说对个别点的照明控制,采用以下电文:

在照明控制模块的开发中使用这样的设计思路对传输电文作定义,在其他模块的开发中也采用这样的定义方式,使得iopeNet协议的可读性强。

3.3 iopeNet照明控制模块服务与通信

iopeNet照明控制模块中定义了监视、控制、设定、通知服务:

表1是iopeNet照明控制模块中服务与通信的对应,在其他模块的开发中也需要对不同的功能使用不同的通信进行支援。

3.4 联动功能

iopeNet照明控制模块能进行水平和Up/Down通信。和互联网中的服务器通行使用Up/Down通信,在局域网内,使用水平通信。

注:R&R表示请求&应答通信形式Dlg表示非同步通行形式PC表示仅发生请求通信形式

在水平通信侧,iopeNet照明控制模块可以直接与其它的照明控制模块进行联动通信,对该局域网内的所以个别、群组、模式进行单个或组合控制。可以对其它关心照明状态的设备输出状态变化信息,同时能接受来自其它模块的控制命令,完成和其它非照明模块的联动功能。如图6所示。

4 结束语

通过iopeNet,可以将相互独立的设备网络整合到iopeNet统一的平台上进行管理,实现各种设备网络系统间的联动。iopeNet能有效地利用已有的系统进行综合的管理,为现代建筑的智能化设计提供了有效地的解决方案。

到目前,iopeNet照明控制模块第一版的开发已经完成,其他的模块如计量、PLC、协调控制等正在开发中。不久,iopeNet系统将正式的导入现代智能建筑中。

摘要：本文介绍了iopeNet的技术特点、应用系统间的连接、基本的通信方式,并结合照明控制模块的开发,对iopeNet技术进行说明。

关键词：iopeNet,嵌入式,通信协议,照明控制系统

参考文献

[1]中尾敏章,佐藤俊孝,天野昌幸.综合型设备系统通信网络iopeNet概要.智能建筑电气技术,2009,3(2):89-91.

照明控制技术 篇5

传统的家庭照明设备控制,通过开关或旋钮来实现,为了方便人们操作需要在屋内多个位置布置开关,因此需要在屋内各处铺设走线,既增加了施工量,又增加了施工成本,同时在进行电灯的控制时也不是十分方便。本文利用LD3320芯片作为语音识别模块,利用STC10L08XE作为控制模块,设计了一套语音识别控制系统,只要通过语音指令就可以控制不同位置不同房间的电灯的开关。极大的方便了日常对各个房间的电灯的控制,同时也降低了布线难度,节约了施工成本。

1 语音识别原理

语音识别系统根据不同的分类方法,可以进行不同的划分。如可以分为特定人和非特定人语音识别系统;也可以根据词汇量进行分类,根据词汇量大小,可以分为小词汇量、中等词汇量、大词汇量语音识别系统。

本设计采用的是非特定人语音识别系统,该系统的语音识别过程包括两个步骤:训练和识别。训练是指用户先输入训练语音,系统经过预处理和特征提取得到特征参数,再通过特征参数建模得到语音库参考模型。识别是指将输入的语音的特征矢量参数和参考模型库中的模型进行对比,把相似程度最高的输入特征矢量作为识别结果,从而达到语音识别的目的。

2 语音识别模块

LD3320是ICRoute生产的基于非特定人语音识别技术的语音识别芯片。该芯片的特点是集成了高精度A/D和D/A接口的语音识别芯片,在使用时不需要外接其它辅助芯片如Flash、RAM、加密芯片等,也不需要连接计算机上的有关语音识别训练的任何软件,直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别功能,并且识别的关键词语列表可以动态编辑。LD3320芯片,可以直接和51单片机进行连接,从而实现语音识别、语音控制、人机对话功能。

LD3320芯片的引脚分部如图1所示。

语音识别芯片能在两种情况下给出识别结果:

(1)外部送入预定时间的语音数据后,芯片对这些语音数据运算分析,给出识别结果。

(2)外部送入语音数据流,语音识别芯片通过端点检测,检测出用户停止说话,把用户开始说话到停止说话之间的语音数据进行运算分析后,给出识别结果。

这对应着语音识别芯片的两种工作模式,“触发识别模式”和“循环识别模式”。

触发识别模式指在系统主控芯片接收到外界一个触发信号后,启动芯片的定时识别过程,要求用户在规定时间内说出要识别的语音关键词语,每次识别都需要用户触发启动识别过程。

循环识别模式指系统的主控芯片反复启动识别过程,如果没有人说话就没有识别结果,系统每次识别过程的定时结束后,自动再启动一个识别过程;如果有识别结果,则根据识别作相应的动作,完成后再启动一个识别过程。

触发模式可用于对识别精度要求比较高的场合,用户通过操作按钮开启识别模式,系统播放提示语音,提示用户在规定时间内说出要识别的内容,用户在系统引导下说出语音识别内容,从而保证比较高的识别率。

而本设计采用循环模式,系统反复启动循环程序,无需用户进行按键操作。在这种状态,识别准确度会有一定程度的下降,在语音识别过程中,用户说话的声音,或者外界其他声音,有可能被识别引起识别为指令语音,这需要在产品控制程序中做出相应的抗干扰处理。

3 单片机主控系统

LD3320芯片与单片机的连接方式有两种,串行模式和并行模式。LD3320芯片的MD为串并控制端,该引脚为高电平时LD3320工作在串行模式,该引脚为低电平时LD3320工作在并行模式。

串行SPI工作模式时,LD3320的SPIS引脚为写有效控制端,低电平有效,接单片机的P3.6脚;SDI端为串行输入端,接单片机的P0.0口,SDO端为串行输出端,接单片机的P0.1脚;SDCK为时钟输入端,接单片机的P2.0脚。

在并行工作模式时,LD3320的P0~P7引脚为并行数据端,与单片机的P0.0~P0.7脚相连;A0为地址选数据择端,高电平时P0~P7为地址端,低电平时P0~P7为数据端,接单片机的P2.0脚;CSB为并行方式片选端,接单片机的P2.6脚;WRB为写允许端,低电平有效,接单片机的P3.6脚;RDB为读允许端,低电平有效,接单片机的P3.7脚。在本设计中,为提高系统运行速度,采用的是并行模式。

对照明设备的控制采用带光耦隔离的继电器模块,该继电器可工作在交流250V/10A;可以高电平触发也可以低电平触发;采用光耦隔离,工作安全可靠;每路附带续流二极管,释放继电器感应电压,保护前级电路。该继电器模块可以工作在低电平触发或者高电平触发,本文设计采用低电平触发,当单片机输出低电平时,开关闭合,电灯点亮。如需要控制过个房间不同位置的照明设备则需要连接多个继电器模块。语音识别芯片对语音进行识别,通过单片机进行处理,产生控制信号,从而控制继电器的开关,进而控制各个房间照明设备的开关。

本设计的主控电路部分如图所示。限于篇幅本文只给出系统主体部分的电路原理图。语音识别部分原理图与图2所示。

4 软件部分设计

本设计中,LD3320的连接方式为并行方式,工作模式为循环识别模式,系统反复启动语音识别过程,如果未检测到指令语音,不进行任何操作,再次启动语音识别过程;一旦检测到指令语音,就执行相应的操作,完成后再进行下一次语音识别,整个软件的流程图如图3所示。

5 结论

本设计采用ICRoute公司的非特定人语音识别芯片LD3320进行语音识别,采用STC公司的STC10L08XE单片机进行控制,通过程序进行逻辑处理,实现了通过语音指令对房间内照明设备的控制。该设计简化了房间内开关的布线,节约了施工成本,同时极大的方便了用户的使用和操作。实验表明,语音识别的成功率平均为90%,达到了较好的效果。该套系统,也可用于其它电器设备的控制。本设计具有体积小,成本低,使用方便,扩展性好的特点,具有一定的实用价值和较为广阔应用前景。

参考文献

[1]乔琳,邓彦松,田晓亮,基于AVR和51单片机的机器鱼语音控制系统设计与实现[J].专用元器件,2011

[2]金鑫,田犇,蓝牙模块串口通信的设计与实现[J].实验室研究与探索,2011

[3]苏宝林,基于AVR单片机的语音识别系统设计[J].现代电子技术,2012

照明控制技术 篇6

1 一只开关控制一盏灯

一只开关控制一盏灯, 是最简单的照明控制电路, 其工作原理比较简单, 现在已经不能满足楼梯照明的需要, 在这里就不作介绍。

2 声 (光) 控开关控制一盏灯

声控开关控制一盏灯 (接线原理图如图1所示) 主要适用于人员上下楼梯比较频繁的场所, 如办公室公共楼梯间等。其优点是接线简单, 成本低廉;其缺点是嘈杂环境很容易让声控开关失去作用, 长期使电灯发光, 让灯具和声控开关长期工作, 缩短其使用寿命。声 (光) 控开关内部电路在光线暗淡的时候通过声音的传递震动让其闭合, 使电路导通电灯发光, 延时一段时间后自动熄灭。在光线强的时候, 不会因为声音传递的震动使控制开关闭合。质量好的声 (光) 控开关有灵敏度调节电位器, 可以根据环境噪声情况进行调节, 以避免声控开关失控。

3 定时器控制一盏灯或者几盏灯

3.1 定时器控制照明灯的接线原理

图2所示为某公司生产的TB318N型微电脑霓虹灯定时器的接线原理图。这种定时器可以定时在每天任一时间段工作, 一次设置完成后, 就可以保证长时间正常工作。如果设定在18时后的6 h内, 让楼梯间照明灯自动点亮, 那么当到晚上零时的时候, 照明灯将自动熄灭。具体定时器的设置原理在这里不作介绍。

这种定时器控制的优点是一经设定后, 它会准确地按照设定的时间段自动控制。缺点是在设定的时间段外无法使用楼梯灯照明, 且在设定时间内灯泡长期点亮, 不利于节约电能, 容易造成浪费。

3.2扩展使用

这种定时器用途很广泛, 稍加扩展就可以用作其他电器的控制, 比如自来水厂定时抽水, 单位及家庭自备小水泵的定时抽水等, 具体接线原理图如图3所示。工作原理:假如每天定时在17时至21时供水, 在17时, 定时器内部触点接通, 使交流接触器线圈通电, 主触点闭合, 供水电动机运转;到21时, 定时器内部触点断开, 交流接触器线圈失压, 主触点断开, 供水电动机停止运转。这个定时器可以设置在每天多个时间段工作, 在早、中、晚自动进行供水。

4 楼梯间两只开关控制一盏灯 (双控)

楼梯间双控就是在楼下和楼上可以打开和关闭同一盏灯。优点是进楼梯可以点亮照明灯具, 上楼后可以直接在楼上熄灭, 下楼时也一样, 并且点亮灯不受时间和环境的控制, 方便实用。这种控制方法同样适用于房间在进门时开门照明, 进入室内后在室关灯的灯具。双控具体有三种接线方式。

4.1接线方式一 (接线原理图见图4)

图中S1, S2为单联双控开关, (1) 为动触点, (2) 与 (3) 为静触点。当S1和S2开关的 (1) 与 (2) 或者 (1) 与 (3) 同时接通时, 电灯亮;其中一只开关断开时, 则电灯熄灭。这种电路特点是相线进开关, 中性线直接接灯泡, 更换灯泡的时候很安全。

4.2接线方式二 (接线原理图见图5)

图中S1, S2为单联双控开关, (1) 为动触点, (2) 与 (3) 为静触点。如图中所示, 当S1和S2开关的 (1) 与 (2) 或者 (1) 与 (3) 同时接通时, 电灯不亮, 只有当两只开关 (1) 与 (2) 或者 (1) 与 (3) 不同时接通时电灯才亮。这种电路的缺点是, 灯泡是螺口的时候, 其螺口旋转的金属部分可能会带电, 更换灯泡时容易发生触电危险。优点是接线方便简单。这样的接线方式在装修中为了减少线材, 经常被使用。但为安全起见, 这样的接线方式应尽可能不用。已经是这样接线的, 在进行维护的时候, 必须将电源总开关关掉, 以免发生人身触电事故。

4.3接线方式三 (接线原理图见图6)

图中S1, S2为单联双控开关, (1) 为动触点, (2) 与 (3) 为静触点。如图中所示, 当S1和S2开关的 (1) 与 (2) 或者 (1) 与 (3) 同时接通时, 电灯不亮, 只有当两只开关 (1) 与 (2) 或者 (1) 与 (3) 不是同时接通时电灯才亮。这种电路特点是相线进开关, 中性线直接进灯泡, 也很安全。

5 三地控制一盏灯 (三控)

三地控制一盏灯虽然在家庭装修中很少使用, 但是在一些特殊的场所里还是会用到这样的控制方式, 在这里简单介绍一下。接线原理图见图7。

照明控制技术 篇7

关键词：智能照明系统,无线传感网络,Zig Bee,CC2530

0 引言

在随着时代的进步人们生活水平的提高, 以及计算机技术迅猛的发展, 人们对楼宇的智能化程度要求也越来越高。在智能楼宇中, 照明设备的智能化是其中不可或缺的一个子系统。照明设备在日常生活与工作中是必不可少的, 无论是日常的照明还是生活中的装饰, 照明设备都扮演着无可替代的角色。随着时代的进步, 人们环保意识的提高, 在照明领域中, 节能和环保已是大势所趋, 人们开始采用各种新型的节能光源和材料来达到节约电能的目的[1]。如何通过控制各照明设备达到节约能源的目的已经成为目前这一领域的热点。在传统的基于有线的照明控制系统中, 存在诸多缺点, 包括:布线麻烦且复杂, 可扩展性差, 系统安装和维护成本高且移动性差等。

因此实现智能照明最理想的选择就是采用无线通信技术。目前市场上存在多种智能照明的解决方案。其中利用Zig Bee技术组网配合MCU控制的方案因其成本低, 功耗低和易于实现等优点而得到广泛应用。本文提出并实现了一种利用Zig Bee技术组建无线传感网络并通过8051MCU来实现实时控制的无线智能照明系统[2,3]。

1 Zig Bee技术

Zig Bee是一种低速短距离传输的无线网络协议。从2001年8月, Zig Bee Alliance成立, 到2004年Zig Bee V1.0诞生, 近十年来, Zig Bee因其低功、低成本、高安全以及网点多、体积小等诸多优点而被广泛应用于环境监测、无线抄表、智能小区、工业控制等领域。目前, 世界各大半导体公司都各自推出了符合Zig Bee标准的芯片和协议栈[4]。本文采用了TI的CC2530加Z-Stack协议栈的平台, 设计出了一种高校智能楼宇照明控制系统。通过声音传感器、光敏传感器和红外传感器检测出声音、光照强度以及人体红外信息等建筑环境参数, 并通过这些参数合理控制楼宇的照明系统, 最终达到优化节能的目的。

2 系统设计方案

2.1 系统结构

本系统的实现采用了由终端节点、路由节点和协调器节点组成的Mesh拓扑结构的无线传感器网络。其中, 分布在各教室、卫生间和储物间的信号采集终端节点作为单个无线传感节点, 采集相应的数据信息之后, 通过Zig Bee无线传输协议把采集的信号传输给路由器节点。整体结构布局及组网方式如图1所示。

2.2 硬件设计

本系统的无线控制器采用TI公司的CC2530芯片。TI公司推出的So C芯片CC2530是真正的片上系统解决方案, 支持IEEE802.15.4/Zig Bee/Zig Bee RF4CE标准。拥有庞大的闪存空间 (此系统Flash为256kb) , 更大RAM空间;允许芯片无线下载/空中升级;支持系统编程。此外, CC2530结合了一个完全集成的、高性能的RF收发器与一个增强型8051微处理器以及其他强大的支持功能和外设。CC2530提供了101d B的链路质量, 优秀的接收器灵敏度和健壮的抗干扰性, 四种供电模式以及一套广泛的外设集———包括2个USART、12位ADC和21个通用GPIO[3,5]。该系统使用的协调器节点带有4*4键盘用来设置系统的参数和发送相关的命令, 128*64点阵液晶模块用来显示网络状态信息。协调器输出开关量直接完成对系统终端节点的开关控制, 输出的数字量经过8位的数/模转换器后, 可以实现对照明灯的256级调光控制。另外, 各终端节点还带有声音传感器、光敏传感器和红外传感器, 用于感测现场的声音信息、亮度信息和红外信息。以声音传感器为例, 当各终端节点的声音传感器测得的声音信号微弱时, 即认为现场人员已经离开, 此时可以自动的关闭照明灯或者调暗亮度。当声音传感器测得声音信号较为强烈时, 即可开启照明灯或者调高照明灯的亮度。由于该系统的每个Zig Bee节点都安装了相关的传感器, 因此该系统可以感测到楼层不同位置的信息并控制楼层不同位置的照明情况, 实现了对整个照明系统的智能控制。

2.3 软件设计

该系统的软件设计基于TI公司推出的跟CC2530芯片配套的Z-Stack协议栈和IAR集成开发环境。系统软件的主流图见图2。

由于该系统采用了mesh网络, 在Zig Bee技术中实现mesh网络, 就需要先对各设备进行定义, 以此完成相互连接, 传输数据及控制信号等功能。Zig Bee技术中新建网络由协调器完成, 应用NIME-NETWORK-FORMATION.REPUEST原语, 启动网络建立。建网完成后, 网络管理层实体将找到合适的通道并为新网络定义的标示符PANID写为MAC层的mac PANID属性, 并选择一个16位的网络地址, 该地址等于需要设置的MAC层的mac Short Address PIB属性地址。而系统中的端点设备, 可以使用NINE-PERMIT-JOINING.request加入网络, 与协调器连接通信[6]。

系统设备在发送数据时, 将调用到AF_Data Request () , 此函数的原型为:

3 实验结果

本次实验是以高校典型的楼层布局为例, 楼层布局如图3所示, 通过对分布在每个房间的终端设备的传感器采集到的数据信息, 实时监控楼宇环境信息并对照明设备进行实时有效的控制, 相关传感器数据见图3。

声音传感器和红外传感器可以实时地感知室内的声音变化情况和人体红外信息。通过实验数据的变化, 可以选择最符合实际情况的一组阈值作为判定是否有人的标准, 当超过这一阈值时, 开启照明设备或者提高照明设备的亮度, 如果传感器反馈的数据一直低于这一阈值, 则控制照明设备保持关闭或者低亮度的状态。

光敏传感器主要用来检测室内环境的光照强度。照明设备的控制有以下几种情况:

①当终端设备检测到室内自然光光照强度较强, 且已经符合高校日常教学时的光照强度要求, 则给终端设备发送关闭室内照明设备的指令;②当室内光照强度较弱, 且声音传感器和红外传感器一直维持在低于阈值的状态, 则自动关闭该区域的照明设备。

另外, 在终端节点加上人为控制方式, 这样可以使照明设备的控制更为人性化, 更加符合实际应用。由于楼宇里的照明设备采用了闭环控制的方式, 通过此系统可以有效地节约电能, 避免电能不必要的浪费。

4 结语

Zig Bee无线传感网络技术因其低功耗、低复杂度、低成本、短距离和低速率等特点, 目前已经广泛应用于工业控制、智能家居、楼宇自动化、消费型电子等领域[7]。本研究通过在高校楼层建立Zig Bee无线传感网络, 对楼层里的实验室、办公室、卫生间、多媒体教室等位置的环境参数进行实时监控, 采集得到包括人体红外、光照强度、声音强度等信息, 并用得到的参数来优化控制照明系统, 实验证明, 在高校楼宇构建的物联网系统可以有效的降低楼宇的能耗, 让学习和办公更加舒适, 让生活更加低碳。该系统稍作更改, 便可应用于其他智能楼宇的构建, 具有较好的实用性和较强的通用性, 这将带来一定的经济效益。

参考文献

[1]周游, 方滨, 王普.基于Zig Bee技术的智能家居无线网络系统[J].电子技术应用, 2005, 31 (9) :37-40.

[2]林方键, 胥布工.基于Zig Bee网络的路灯节能控制系统[J].控制工程, 2009, 16 (3) :324-326.

[4]Zig Bee无线网络技术入门与实战[M].北京航空航天大学出版社, 2007.

[5]Li J B, Hu Y Z.Design of Zig Bee network based on CC2530[J].Electronic Design Engineering, 2011, 19 (16) :108-111.

[6]昂志敏, 金海红, 范之国, 等.基于Zig Bee的无线传感器网络节点的设计与通信实现[J].现代电子技术, 2007, 30 (10) :47-49.