照明系统论文

照明系统论文（共11篇）

照明系统论文 篇1

近年来, 随着国家经济的飞速发展, 人民的生命财产安全问题越来越受到重视。一座座大型公共建筑拔地而起, 在紧急状况下的人员疏散是一个很现实和重要的问题, 而应急照明系统的合理设置可以帮助人员有序疏散, 从而大大减少人民的生命财产损失。本文, 笔者就建筑物应急照明的几种供电方式及适用场合作了详细的阐述, 并对其优缺点作了综合对比。

一、应急照明分类

所谓应急照明, 是指在非正常状态下才使用的照明设施, 包括备用照明、疏散照明和安全照明。

1. 备用照明。

是指在正常照明电源发生故障时, 为确保正常活动继续进行而设置的应急照明部分。通常在一些重要场所应设置备用照明, 例如广播电台、交通枢纽、重要的动力供应站、地铁车站、收款台及银行出纳台等。备用照明的转换时间一般不应大于5 s, 金融商业交易场所不应大于1.5 s。其持续工作时间应视生产、工艺特点及持续时间长短确定。如避难层不应小于60 min, 消防工作区域不应小于180 min。

2. 疏散照明。

是指在正常电源发生故障时, 为使人员能容易而准确无误地找到建筑物出口而设的应急照明部分。通常在下列场所应设疏散照明:人员众多、密集的公共建筑, 大中型旅馆、大型餐厅等建筑, 高层公共建筑、超高层建筑, 人员众多的地下建筑, 如地铁车站、地下商场等。疏散照明的转换时间一般不应大于5 s。其持续工作时间主要应考虑发生火灾或其他灾害时, 人员疏散、在建筑物内搜寻人员、救援等需要的时间, 一般不宜小于30 min。

3. 安全照明。

是指在正常电源发生故障时, 为确保处于潜在危险中人员的安全而设的应急照明部分。安全照明的转换时间一般不应大于0.5 s。其持续工作时间应根据该场所的工作或生产操作的具体需要确定, 一般不宜小于30 min。

二、应急照明系统的供电设计

《民用建筑电气设计规范》 (JGJ 16-2008) 第13.9条规定:应急照明应由两路电源供电, 在重要场所或供电条件不具备两个电源或两回线路时, 还应设置有蓄电池的应急照明灯或用蓄电池组供电。《火灾自动报警系统设计规范》 (GB50116-98) 第6.3.1.8条规定:消防控制室在确认火灾后, 应能切断有关部位的非消防电源, 并接通警报装置及火灾应急照明灯和疏散标志灯。由此可见, 应急照明设计的关键点在于应有两个独立的电源和火灾时应急灯具能自动点亮。火灾情况下为避免电气造成二次火灾, 保障扑救人员免于触电而要切掉火场中的非消防负荷的电源, 火灾时应急照明电源仍以正常电源 (市电) 为主电源, 只有市电失去电源才转换为备用电源供电, 也就是说火灾时市电不一定会停电。

应急照明供电设计是由设计人员根据工程项目本身的供配电条件, 符合规范要求, 选择适当的供电方式进行设计。应急照明系统的供电设计一般有以下4种方式。

1. 采用浮充蓄电池灯作为应急照明灯, 把应急照明灯具就近接自本层 (本区) 配电盘的专用回路。

应急灯平时处于光源常闭状态, 只在正常照明回路失电时, 才自动点亮。带蓄电池应急灯具的充电线任何情况下不应被拉闸, 充电线的功能是对蓄电池充电 (正常时浮充) , 充电线失去电源是灯具转换由内部电源供电的信号, 一旦被误操作拉闸, 灯具就会耗尽蓄电池的能量, 又不能及时再充电, 此时若发生火情, 灯具就无法点亮, 这是不允许的, 所以设计中应对充电线加以明确。应急照明灯在配电箱集中操作方案一般适合于日常有人管理而且管理比较到位的公共建筑, 而对于一般的无专人管理的场所, 如出租的办公楼、店面、住宅等, 也可考虑设就地开关, 此时配电系统可采用二线一开关的接线, 但电源开关必须关闭, 且回路中的自带蓄电池灯具的充电线应引自就地开关前, 防止充电线被就地开关关断。为了让火灾中逃生的人员或是消防人员在火场中能迅速识别、方便操作开关面板, 应急照明的就地开关应选择带电源指示灯类型, 应有明显标志。

其优点是系统可靠性比较高, 浮充蓄电池应急灯之间相对独立, 互不干扰, 一个灯具出现问题, 对整个系统的影响不大。在每个应急灯具内都带有备用电源 (蓄电池) , 所以对供电线路可以没有特殊的要求, 在灾害发生时, 供电线路故障并不会影响到备用电源发生作用。对于电源异常时可实现不间断照明, 有的产品还可以实现十分灵活的远程控制及监视。其缺点是价格较高, 使用不善容易损坏, 维修、保养工作量较大, 维护成本较高, 使用寿命相对较短, 实现远程控制及监视所需投资很大。浮充蓄电池应急灯的使用对管理人员的素质要求较高, 因为如果灯具管理不善, 不用多久就会损坏, 维修更换不及时, 在紧急状态下不能正常工作。从经济角度来说, 这种方法初期投资较大, 维修更换成本较高, 而且浮充蓄电池灯需定期充放电, 否则会出现充放电失灵、电池失效等问题。所以, 这种作法比较适用于面积较小、双电源很难解决的建筑和对疏散指示照明要求不高的建筑物。

2. 采用双电源切换箱作为应急照明供电电源。

根据《建筑设计防火规范》或《高层民用建筑设计防火规范》确定电力负荷等级按二级或一级负荷用双电源供电, 其供电应为独立的回路, 双电源应在末端自动切换, 供电线路应为阻燃或耐火线缆且敷设在防火封闭金属桥架内或穿钢管暗敷设在不燃墙体内, 应急灯具可以不带蓄电池。在控制上, 应急照明可以作为正常照明的一部分平时使用, 因种种原因, 当正常照明电源突然失电, 无论应急照明的控制开关 (单联双控开关) 处于何种状态 (开或关) , 应急照明都应能强制点亮。

其优点是成本较低, 寿命较长, 维修、维护简单, 故障率低, 单箱控制面积较大, 如果供电电源和供电线路能够得到保障, 供电时间可以足够长。在配电箱二次回路可以增加远程控制及监视, 可对其分支回路进行监测, 系统易用性强。缺点是对供电电源和线路的可靠性要求较高, 如果两路电源均出现问题或分支供电线路出现故障就不能保证应急疏散要求。双电源切换的间隙应急照明会出现短暂间断。这种方法适用于双电源容易解决、面积较大、非常重要的建筑物。

3. 采用浮充蓄电池灯, 其供电电源为双电源切换箱。

从某种角度可以看做是前两种方法的集成, 三电源供电, 它同时具有前两种方法的优点, 而且性能非常可靠, 可以不间断照明, 但成本比前两种方法都要高。这种方法适用于双电源容易解决、面积较大、特别重要的建筑物。

4. 采用集中浮充应急照明箱 (EPS) 。

其供电电源可以是普通照明箱的一个专用回路, 也可以用双电源切换箱对其供电, 灯具选用普通灯具, 可以作为正常照明的一部分平时使用, 但紧急情况下应急照明应能强制点亮。其供电原理如图1所示。

其优点是成本较低、寿命较长、单箱控制面积较大。而且随着现代技术的发展, 许多厂家生产的集中式应急电源箱还自带了自动检测功能, 甚至可以通过其自身带有的计算机通讯接口, 将信号送到主机, 用计算机来进行监视与管理。即使在系统中不设置计算机管理, 其自身仍带有监控系统, 在电源发生故障或电源将要耗尽时, 发出声光报警, 从而大大降低了系统维护与管理的工作量。现有的集中供电箱体自身可以耐火, 箱内导线阻燃, 适合火灾现场。对于较大型建筑自身设有电气竖井, 它可放置于竖井中, 防火问题更易解决。因为箱体为独立设置, 不用担心无关人员误操作, 管理比较方便、安全。另外, 蓄电池集中放置在箱体内, 灯具自身不带浮充蓄电池, 经济性上比较合理, 维修、维护工作量少, 故障率低, 寿命较长, 一般在10年以上。但是由于每个应急灯具内没有备用电源 (蓄电池) , 若灾害发生时, 供电线路故障, 则会直接影响到应急照明系统的正常运行, 所以要对其供电线路在敷设时采取必要的防火措施。

对于应急照明的设计还有其他方法, 但也是这3种方法的组合和衍生。在实际应用中, 应该根据工程的使用性质、建筑规模, 合理选用应急照明方案, 使应急照明系统能在灾害发生时, 为减少人员伤亡和降低财产损失发挥出应有的作用。HK

照明系统论文 篇2

一、工程概况：

港滨海港区中电投煤炭码头一期工程：1#变电所、 2#变电所、 3#变电所、 4#变电所、 S1变电所共计5个变电所、 10个机房、 22条皮带以及各个小房号；供电照明系统分为动力配电柜和成套、电缆支架和桥架、配管、变压器、电缆敷设、照明装置、硬母线、防雷和接地分项。

二、施工情况：

一航局港滨海港区项目开工至今，已经完成了5个变电所83台低压柜、128台高压柜、 10台变压器、 5套交直流屏、 6套SVG、以及PLC控制系统配套

设备安装；电缆桥架安装0多米电缆桥架安装、敷设60多万米电力电缆。

三、分项施工总结：

1、电缆桥架施工工艺流程：

2、注意事项：

电缆桥架根据施工图纸结合现场实际安装。

首先在条件具备时进行路径测量定位；安装时，桥架应与建筑物、构筑物具有相同的坡度。先安装立柱与吊架，然后进行托臂的安装。

2.1电缆桥架垂直安装立柱间距为1.5m。

2.2立柱安装应横平竖直，不得有倾斜，其垂直偏差不得大于其长度的2‰。每一条直线上立柱断面尺寸应一致，宜用钢线找平、找直。

2.3立柱焊接应牢靠，焊缝饱满。每一固定点的.两侧均须焊接，每一侧焊接长度为全焊满焊，在焊缝处须补刷防腐漆。

2.4电缆桥架的立柱间距按照设计要求做。遇下列情况应增加立柱：

a.水平转弯之前、后约300mm处极其转弯的中间。

从水平方向转向为立上或立下时，在其转向之前、后约100mm处。

遇标高有明显变化的爬坡处前、后约200mm处，极其上下两爬坡连接板的中间，所增设的立柱爬坡点应在1000mm以，否则必须再增加两爬坡点之间的立柱。

2.2托臂的组装

2.2.1托臂与立柱的固定采用螺栓连接，压板螺栓的直径为M12，连接应牢靠。

2.2.2各层的托臂应横平竖直，并于立柱垂直，不得有左右倾斜或上翘下塌，偏差不得大于±2mm。

2.2.3同层托臂应在同一水平面上,每一条直线上的高低偏差不得大于± 4mm。

2.3桥架组装

2.3.1桥架应可靠地紧固在托臂上,并应横平竖直,不得有的扭曲或向一边倾斜,每一条直线上水平倾斜不得大于± 4mm,中心线左右偏差不得大于± 8mm,高低偏差不得大于± 4mm。

2.3.2桥架的延续连接宜放在两立柱间的1/4处,避免在1/2处做接头。

2.3.3桥架的延续连接应用专用连接板，桥架上有盖板者须用与桥架边框高度相配合的接板，不得以小代大。任何情况均不得用点焊连接。

2.3.4除伸缩缝外，梯架连接处的间隙不得大于10mm。

2.3.5用于组合桥架延续连接及附件的紧固螺栓，均应注意螺栓安装方向，螺栓头应在桥架侧

浅析独立光伏LED照明系统 篇3

关键词：LED；照明；系统；光伏电池

中图分类号：TM923.34 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 18-0012-01

一、系统组成

独立光伏LED照明系统工作时，光伏电池阵列吸收光能并将其转化为电能，经蓄电池储存供LED照明负载使用。常规的光伏LED照明系统DC-DC变换线路及LED变压器和镇流器是有不同的线路组成，这样的设计存在着严重的弊端，安全性能比较底。两部分电路原理和结构十分相似，同时光伏LED照明系统充电和放电不会同时进行，如果想提高系统的稳定性和使传输线路得到升级就必须应用双项的变换器系统。如果我们应用有功率比较底的变压器，这样就会使整个系统出现功率降低等现象，如果在电瓶电量下降及光照不明显的情况下，这样就不能很好的完成LED正常使用情况。所以本设计将Zeta/Speic双向变换电路引入到系统中来，其结构如图1所示。

充电及放电的路线我们应用Zeta/Sepic双向变换器，一个元件两种用法他可以自由的合理转换电瓶和LED的负载量安全有效。如果在电瓶充电的基础下变换器会将路线转换到光伏电池，电流经过Zeta转换器改变模式向蓄电池充电，转换器的主要功能是完成對电瓶的充电及发电控制。如果在放电的情况下它就会切换线路到LED照明设备，电瓶的存储量是根据Sepic转换器来负责供电的转换装置的任务保持输出的电流电压平稳LED恒流驱动及放电等功能。

Zeta/Sepic双向变换器及其在光伏LED照明体系中所采用的线路如图2所示，其由继电器开关S1、S2，功率开关管Q1、Q2，电感L1、L2及电容C1组成。如果电子元件在没有变化的状况下，可以通过增加S1、S2，使电路结构更适合于光伏LED照明系统。S1主要完成光伏电池与LED照明负载间的切换控制；S2的功能就是路线安全的保障，每当电路和电瓶出现故障时当主电路故障或蓄电池异常时它可以很快的断掉电瓶于输送线路的联系避免事故的发生，增加了系统安全指数。

二、充电控制

如果在充电的情况下对光伏电池的连接开关进行转换让电流通过光伏电池向电瓶充电，其电路拓扑结构是Zeta变换器，其等效电路如图3所示。

等效Zeta变换器的工作原理如图4所示，其中图4（a）为开关管Q1导通时等效电路，图4（b）为开关管Q1关断时等效电路图。若线路比较正常，电流如图中箭头方向所示，主开关管Q1导通时，光伏电池经D1向L1储能，同时通过C1、L2向蓄电池供电；Q1关断时，L1通过D3向C1充电，同时L2向电瓶充电。

Zeta变换器输入、输出电压关系为：Uo=D1-DUi（2）由于Zeta变换器的负载为蓄电池，Uo的值将被箝位于蓄电池两端的电压。则Ui由Q1的占空比D确定，调节D就能找到光伏电池阵列最大功率点的电压值Um和电流值Im，此时光伏电池以最大功率对蓄电池进行充电。

三、充电算法

合理的根据每个电瓶的状况进行充电，是保障电瓶使用时间的一个有效方法，其中最理想的充电方式为三段式充电法，即恒流，恒压，浮充三个阶段充电。若将三段式充电法直接应用于光伏LED照明系统，最大的问题在于无法实现最大效率利用光伏电池的输出；蓄电池的最大可接收电流Imax一般很大，第一阶段的恒流充电亦无法实现。蓄电池智能充电策略必须最大限度提升光伏电池功率输出，同时最大程度延长蓄电池使用寿命。结合光伏发电系统具体案例，总结出了一种非常可靠的充电方式，电瓶的存储量直接关系到在夜晚LED照明设备的使用情况，整个夜晚的照明基本都是由储电池提供的电量，每当发现到光伏电池能够供电，DC-DC转换电路开始工作时，电瓶显示都在不饱和状态这个时候电瓶的电压应该低于蓄电池的最大电压的上限UM（U

四、结束语

光伏LED照明系统控制器实现了太阳能的有效利用，延长了蓄电池的使用寿命，保证了LED可靠稳定工作。

参考文献：

[1]渠建兵，赵红东，王杨，卢伟.智能光伏节电照明系统设计[J].电子设计工程，2012，（16）.

[2]杨建中.谈LED照明应用[J].农机使用与维修，2012，（3）.

光伏无线照明系统 篇4

对于21世纪的人类生活而言, 能源问题居于人类生活的十大问题之首, 能源科技成为当今世界重要技术之一[1]。随着煤、石油、天然气等矿产资源的日益匮乏, 以及带来的环境污染日益严重, 使绿色环保的太阳能供电技术变得越来越重要。如今, 照明已成为现代文明社会的一大标志。根据国际能源署的统计, 2005年全球照明用电消耗占到了全球总电能的19% (IEA 2006) [2]。同时世界四分之一的污染是使用液体燃料发电造成的。欧盟建筑耗能占欧盟能源的40%, 对应二氧化碳排放量为40%;美国建筑用能为美国国家用能的三分之一, 电能的三分之二, 水量的八分之一[3];中国照明用电占中国总用电量的13%, 在民用建筑中, 照明用电占整个建筑总用电的20%~30%。从这些数据中可以看出照明节能在整个社会节能中的重要作用, 从而, 促使了节能、环保, 潜力巨大的光伏无线照明系统的产生。

1 光伏无线照明系统

光伏无线照明系统是将光伏发电、无线送电、LED灯具等新型技术相整合而成的一种新型、节能、绿色、环保的照明系统, 它克服了当前世界的能源短缺、环境污染等一系列全球性的问题, 将成为21世纪照明技术发展的新趋势。其主要的工作原理是利用光伏发电技术将太阳能转化为电能, 并利用刚刚获得技术突破的无线送电技术将电能传给发展相对成熟的LED灯具, 从而实现无线化、节能化的照明。其工作原理图如图1所示。

1.1 光伏发电

太阳能作为一种新兴的绿色能源, 以其取之不竭、无污染、不受地域资源限制等优点, 受到人们越来越多的重视[5]。在新能源中, 太阳能以其独特的优势显示出其应用的简单、可靠、方便、稳定的特性, 是新能源照明的首选方案。

作为光伏无线照明系统的能量来源, 光伏发电组件在整个系统中起着决定性的作用。现在最常用的光伏组件有两种:单晶硅电池和多晶硅电池。前者的光电转换效率为16%~17%, 后者的光电转换效率为14%~15%。单位面积的情况下, 单晶硅组件的功率稍微高于多晶硅组件, 并且单晶硅组件在弱光下的发电能力高于多晶硅, 而单位功率的价格, 单晶硅组件和多晶硅组件一样, 所以在设计路面照明系统时, 优先考虑选用单晶硅组件。

而作为系统的储能装置超级电容器与蓄电池并用显示了其优良的性能。该组合具有蓄电池的能量密度大、循环寿命长的特点, 同时又具有超级电容器寿命在50年以上, 且不怕过放电的特点, 大大提升出系统的性能, 其工作原理图如图2所示。

1.2 无线供电技术

用无线方式输送电力, 这种想法从19世纪上半叶电磁感应现象被发现之后就已经有了, 近年来国内外许多研究机构和公司的数种无线送电技术经过了验证, , 如美国麻省理工学院、Powercast (电客) 公司等相继研发出了短距离和微距的无线供电技术和产品, 它们有着非常广阔的应用前景。

2007年6月, 美国麻省理工学院完成一项实验, 他们使用两个相距2 m的铜线圈试验装置 (WiTricity) , 成功地通过无线电力传输, 点亮了一个功率为60 W的电灯泡。WiTricity利用的是低频电磁波共振, 而不是声学共振。在实验中, 两个感应器都以IO MHz的频率震动, 产生共振, 让能量在两者之间传递。随着每一次共振, 感应器中会有更高的电压产生。经过产生的多次共振, 感应器表面就会集聚足够的能量, 让灯泡发出光亮[4]。几乎与此同时Powercast (电客) 公司开发出一种崭新的无线电波充电器, 其原理为用一个安装在墙身插头的发送器, 利用900MHz波段, 以及可安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器, 它会把无线电波转化为直流电, 可以在约1 m范围内为不同电子装置的电池充电。2008年2月15日, 一种无需插头与电源线且不直接接触电源就能充电的新型混合动力汽车已在日本投入试运行, 用于东京羽田机场航站楼之间的旅客运输。该汽车利用电磁感应原理及电能变换等技术以无线方式实现充电, 只需停在设置在路面的电源线圈的正上方就能给车内的锂离子电池快速充电。该车最高时速为80 km/h, 如果仅使用电力运行, 充电一次可行驶约15 km。

现如今的无线供电技术主要有两种。一是利用低频电磁波共振技术来实现;一是利用无线电波发射与接收技术来实现。低频电磁波共振无线供电技术的主要原理类似于现有的电磁感应供电, 现在研究人员可以利用磁耦合共振原理在2.134 m外点亮一个60 W灯泡。两组磁性线圈在相同的频率下发生共振, 当其中一个线圈连上电源后, 该线圈产生的共振磁场显著增加, 另外一个没有连接电源的线圈的共振磁场也跟着上升, 随后这个线圈就能产生电能。工作原理图如图3所示。

无线电波发射与接收式无线供电技术的主要原理是运用于电源相连接的电磁波发射器, 将电能以电磁波的形式发射出去, 利用特定的波段来传播, 同时用以与负载相连接的电磁波接收器来接收并放大发射的电磁波, 并将其转化为直流电从而实现电能的无线传输。工作原理图如图4所示。

1.3 LED灯具

在如今全球范围内资源短缺, 作为节能环保替代传统照明新光源的研究方向, 得到了各国政府的大力扶持, 纷纷注入大量的资金、人力、物力进行研究和开发白光LED照明光源[6]。LED具有轻巧、寿命长、驱动电压低、体积较小、启动较快、反应速率快、耐震性佳、驱动特性好、易维护等众多优点, 被誉为具有高度节能潜力之新兴光源, 在如今的照明系统中得到了广泛地应用, 在不久将成为照明的新主流。

2 光伏无线照明系统的应用前景

由于现在无线送电技术的不成熟, 还不能实现远距离大功率的无线送电, 但近距离小功率的无线送电发展已初见端倪, 其应用主要体现在于非接触充电技术方面。虽然光伏无线照明系统现在仅仅是一种构想, 但我相信凭其优良的特性、良好的发展前景, 在将来的室内照明系统中得到广大的应用, 并将对室外照明给予革命性的启示。如果光伏无线照明系统得予以实现并应用, 那么它将给其他场所和方式的照明革命性的冲击。例如将其应用于建筑照明, 其不仅仅是避免了大量电线的布置, 节省大量的人力、物力, 同时能够避免建筑工人在工作期间触电的危险, 提高工作人员的安全性, 并且能够大量的节约电源, 减少能源的浪费, 环境的污染, 有助于提高人们的生活、工作环境;由于其使用无线送电技术, 将节省大量的金属资源, 对于应对世界资源短缺起到良好的作用。现今应用无线照明较为成功的是英国伦敦的马丁, 他利用无线技术将自己漂亮、简约的两居室公寓改造成了一个高科技天堂, 在家庭娱乐、安全保障、照明系统上都充分调动了无线解决方案, 从而使他在“无线化”的道路上比其他人走得更远。

3 结束语

照明是现代生活的一环, 全世界都相当重视照明节能的议题, 光伏无线照明系统以其优良的特性将备受人们更多的关注, 我相信随着人类的进步, 科学技术的发展, 其最终将实现, 从而达到照明节能最终目标, 实现人类与自然的和谐发展。

摘要：当今社会, 节能和环保问题关系着人们赖以生存的环境, 如何节约资源, 如何保护生态环境, 已成为人们关注的焦点。世界各国对能源供应安全的担忧和应对气候变化的行动, 促使了光伏无线照明系统的产生。光伏无线照明系统是一种基于光伏发电、无线传输技术、LED照明的新型照明系统, 它采用光伏组件将太阳能转化为电能并通过无线电力传输装置, 向照明LED灯具供应电能, 从而达到了节能、环保的目的。

关键词：光伏发电,无线送电,节能环保

参考文献

[1]胡耀祖, 李丽玲, 李宏俊, 李清然.照明节能技术发展趋势[J].照明工程学报, 2008, 19 (2) :1～6

[2]程天江, 袁樵.国外利用LED光源解决照明问题经验和启示[J].光源与照明, 2008 (2) :25-27.

[3]张耀根, 高飞.室内外照明研究动向[J].照明工程学报, 2008, 19 (1) :6～15

[4]靳力.美国实现无线电力传输[J].航天器工程, 2007, 16 (4) .

[5]Duarte J L, Wijntjens J A A, Rozenboom J.Designing lightsources forsolar2poweredsystems[A].Proc5thEuroConfPowerElectronics and Appl.[C].Brighton, UK:IEEE Press, 1993, 8:78-82.

关于高海拔隧道照明系统的研究 篇5

摘 要：根据传统文献和研究给出的隧道照明系统，和高海拔地区的光照度差别很大，按照传统理论，很容易损坏灯具，本文在毕威高速隧道照明中提出的新方法，有效的解決了高原高海拔地区的隧道照明中因为控制方法的不恰当引起的灯具损坏和光环境不适应感。

关键词：高海拔；隧道照明；光照度

中图分类号： U416 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）18-85-2

1 概述

在高速公路上进行高速行驶的过程中，由于人眼构造的原因，突发的进入亮度发生突变的地方（譬如隧道），会产生系列的视觉问题，高速公路隧道照明视觉现象会有以下特点：

①“黑洞”效应：白天，当汽车行驶进入亮度不是很高的隧道入口时，因为隧道内外亮度差异很大，使人产生一种进入深渊的感觉。为了避免这种“黑洞”感，加强隧道洞口处的亮度，使得洞内外的亮度差异比较小。

②“白洞”效应：白天，当汽车行驶进入亮度不是很高的隧道除口时，因为洞外亮度很高，使得在视觉里感觉洞外形成一个白色洞穴，这会使得司乘人员有着强烈的眩光感，使得司乘人员无法辨别车前方的状况，容易发生交通事故。

由上可知，提高隧道出口过渡段的照明亮度也是必要的，且出口过渡段应在40m以上，照度不得低于500Lx。在晚上行驶中，因为和白天情况恰恰相反，隧道出口处正好形成“黑洞”感，司乘人员无法辨别洞外道路前方的情况。为此，适当的降低出口处的过渡段的照明亮度且应该比隧道内基本段照明亮度要低一些，以使司乘人员的眼睛得到缓解。这就要求在控制过程中，每当黑夜来临时，关掉一部分隧道出口的照明，达到降低亮度的目的。

另外，当隧道内发生火灾时，根据消防管理规定，照明系统必须全部开启，以有利于消防人员和救援人员处理现场情况；当隧道内发生交通事故时，事故发生地点的照明必须达到最好，为驾驶人员和救护人员提供良好的照明环境，避免扩大事故；因火灾、事故或其他原因使用人行或车行横洞时，横洞灯具自动亮起。

分段时序控制方式是根据季节的不同和一天中不同的时段来改变照明回路 运行状态的方式，并对隧道内发生事故或火灾的情况也做出了相应的应对措施，虽然对一天内不同照明回路的工作状况作了更细致的分工，但由于不能考虑到不同的天气状况带来的影响，不能对隧道内外的光强值进行准确的判断和分析，因此这种控制方式算法简单，在使用中缺乏准确性和精确性。如果它和人工手动控制这种方案相结合，可以达到理想的控制效果。虽然分段时序控制有一些不足，它仍然是当今使用最广泛的一种控制方式。

2 智能照明调光控制算法

算法原理：根据洞内外的亮度建立响应的洞内需求曲线，通过对需求曲线处理对相应的灯具采取控制手段，使得隧道内的整个照明区域平稳光滑，同时快速响应跟踪照明需求曲线，在取得节能的同时取得良好的照明效果，同时响应第二套备用方案，在隧道内外照度传感器损坏时，启动分段时序控制方案。

传统的隧道照明为实现照明的舒适性，按晴天、云天、阴天、重阴天加强照明和过渡段基本照明、过渡段基本应急照明六种模式控制，但是在高海拔地区的隧道，其洞外的光照度极强，和平原地区的差别非常大，特别在贵州毕节地区，天空的照度变化非常大，其变化速度非常快，会突然出现照度从晴天变成阴天，要马上转为晴天的情况。

在毕威高速的旱莲花隧道，我们根据当地光照度和晴天、云天、阴天、重阴天加强照明和过渡段基本照明、过渡段基本应急照明进行对比，贵州屋脊的毕威高速的晴天、阴天、云天、重阴天和我们许多地方的差别很大。并且在实际的观察中，我们发现由于地处高原，风云变化迅速，频率很高的切换灯具的开关对灯具的损坏非常大，很容易引起灯具的电源烧毁。

因此我们迫切的要求解决灯具损坏的方法，并提出一种延迟灯具使用寿命的方法。

根据资料，我们将天气情况按照照度区间进行划分，如表1。

但是 在毕威高速旱莲花隧道实际测试中，我们用照度仪对20分钟情况进行采样，一分钟一次，得到如下数据，如表2。

从以上数据可以看出，贵阳毕节的地区的天气变化迅速，照度变化很快，并且照度跨度非常大，根据上述情况，我们在编制程序的过程中，并非一味的加强洞内外照度的照度的一致性，而是增加照度预期的判断，通过数据的预处理，取得良好效果。程序流程图如下：

在毕威高速通车两年内，照明效果非常好，灯具损耗率比较低，有利的保证了业主和施工单位的利益。

参 考 文 献

[1] 赵忠杰.公路隧道机电工程[M].北京：人民交通出版社，2007：52-92.

[2] 王文熙，郭奋勇.隧道照明节能分析与系统设计方案[J].中国交通信息产业，2003，23（10）.

[3] 重庆交通科研设计院.JTG D70-2004 公路隧道设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

工厂照明系统节能改造 篇6

我国能源短缺, 节能降耗利国利企。中原油田天然气处理厂第三气体处理厂 (以下简称三气厂) 主要利用深冷装置进行轻烃深加工, 有一、二期两套装置, 24小时连续生产。三气厂一期装置共有照明灯具共187盏, 担负着装置区、道路、各种操作间的夜间照明和应急照明, 照明负荷30 KW, 占据着我厂系统电量能耗的15%, 由于供电量不稳、功率因数低和照明控制系统老化等因素造成照明设备利用率不到65%, 利用率不高, 极大地造成了电能的浪费。为响应中原油田节能降耗的号召, 三气厂的照明系统节能改造势在必行。

一、技术方案

1. 改善线路供电质量

要进行照明节电, 除了使用节能型照明灯具和优质镇流器之外, 还要改善照明设备供电质量。由于电网中大量电动机存在, 电动机的启停和压降造成供电线路电压波动较大, 根据测量统计路灯线路电压波动幅度高达±15%, 而电压超过额定值的10%, 引起灯具功率超过额定值28%左右, 降低了灯具的用电效率, 造成电能的浪费。同时电压波动大使得灯具的寿命缩短, 肯定会频繁维修和更换灯具, 极大地增加了维护成本。提高供电品质, 对延长灯具使用寿命、节约电能有着直接改善作用。

2. 提高功率因数, 减少线路损耗

由于照明灯具中的镇流器的存在, 所以照明供电系统功率因数低, 同时从配电柜到装置照明线路较长, 线损势必很大, 所以功率因数提高功率因数, 可以达到节约电能的目的。

3. 照明控制实现智能化

对照明系统实现智能化启停控制, 减少人为的不规范管理, 对照明系统施行按需调控。智能化控制就是根据生产对照明的需要和气候的变化不断调整内部控制时间, 及时的启停照明设备, 这样可以效避免简单的光控器或时控器控制方式的单一性给生产带来的不便和电能的浪费。

二、改造措施

对目前市场上主要的照明节能措施及优缺点详细比对研究, 分析研究三气厂照明系统存在的问题和供电状况, 结合实际情况, 三气一期装置最终应用了一套新型节能装置。

1. 节能器节能原理

节电器采用模块化设计, 内部集成高性能电量计算芯片, 能动态调节供电线路中的运行参数, 使照明设备的工作电压运行在最优经济状态, 同时可以改善电力品质, 使负载的耗能最小化, 实现节能的目的。节电器也能通过实时在线检测, 根据用电器本身的老化程度, 检测出用电器所需的最佳功率点, 到达最优节能的效果。

2. 节电系统工作原理

节电系统根据照明灯具的特点, 开始工作时运行于灯具最优启动电压, 经过一定时间 (可设定) 的灯具预热工作后 (产生正常弧光后) , 再自动转为用户设定的电压值。

照明负载工作时, 系统能获取实时输出电压值并与基准电压进行比较判断, 控制调压电路进行无极调压, 使补偿电路产生大小不同的补偿电压, 达到降低和稳定输出电压的目的。也可以根据照明需要, 通过时控电路对照明负载的运行时间和供电电压进行编程 (输出电压的转变过程是缓慢的斜坡方式不会产生任何冲击电流) , 可以最大限度地降低灯具的电耗。同时, 检测控制电路控制着保护电路, 当节电柜输出电压过、欠压或补偿调压系统工作不正常时, 节电柜会自动切换到“旁路”状态, 转到市电供电, 不会造成照明负载的供电中断。

3. 核心技术

(1) 稳定的电压输出

调压系统对电网的过欠压进行快速自动补偿, 为负载提供稳定的正弦波电压。并且节能调控装置对电网无任何干扰, 输出的电流是连续的;对电网无谐波干扰, 耐浪涌电压冲击及耐瞬时大负载冲击能力强, 可靠性高。控制人员可以对节电系统的输出电压进行预先分时分段设置, 使得电网电压无论处于高峰或低谷, 节能系统的输出电压始终稳定。

(2) 常压启动, 无级调节电压

系统满足气体放电灯泡弧光放电所需的足够电压, 灯具开启时节能系统输出稳定的额定电压, 有助于气体放电灯的启辉, 因此, 路灯设备既不会因电压过低而灭弧, 也不会因电压过高而烧毁。

(3) 自动旁路功能安全可靠

节电器有自动旁路功能, 一旦出现故障, 可自动转到电网供电, 旁路功能也可手动操作。有异常情况发生时, 会自动设置为旁路, 以保护产品内部回路, 保证持续稳定的电流供给。

三、节能效益分析

我厂2012年9月份完成照明节能柜的安装投用工作, 并进行节电测试, 测试工作为, 照明系统在市电状态下运行一天与照明系统在节电器控制下节能运行一天, 进行数据对比。具体数据为:

平均每天节电54度。按每度电1.2元计算, 每天节电64.8元。每年带来的直接的经济效益为2.4万元。由于装置的稳压, 每年可以减少灯具损坏为60盏, 每年节约材料等维修费用约为180*60*2=2.16万元, 每年可以节约2.4+2.16=4.56万元。两年就可以全部回收照明节能系统设备投资。

总结

只有低成本, 才有高效益, 节能降耗已成为能源企业提高自身效益的一个重要举措, 是企业应该坚持推广的一个重要决策。我厂在节能降耗中已经取得一定的成效, 但仍有巨大的节能潜力有待挖掘, 厂技术人员也会不懈努力, 为企业节能降耗贡献自身力量。

参考文献

[1]廖袖锋原艺昕董孟能.公共建筑节能改造节能量核定思路[J].土木建筑与环境工程.

[2]陈仲林, 张青文, 胡英奎, 刘英婴.道路照明中反应时间研究[J].灯与照明, 2008.

一种智能照明系统 篇7

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.

校园照明系统节能设计 篇8

1系统总体设计

以一栋楼宇的照明作为实验对象，包括室内照明、走廊楼梯照明，还有楼宇外的路灯照明。我们的控制方案为：路灯控制采用光控，选择合适的感光元件，感受开关周围自然光的亮度。当白天开关周围的亮度足够高时，灯一直熄灭状态，可以充分利用自然光，只有到了晚上，灯才会亮。房间内采用光、声、红外同时控制，保证控制精度，充分体现控制器的优点，更加节能。走廊和楼梯可采用光和声相结合。我们采用51单片机控制技术为核心开发新型照明控制器，由于单片机的接口数量有限，不能满足如此多的信号输入和输出，所以必须对单片机接口进行扩展。如图1所示。

2硬件部分

光控模块是由一些常用的光敏器件和晶体管组成。用于探测自然光的有无及强弱，为控制器提供灯亮、灭的依据。在本控制系统中，所选用的光控传感器是光敏电阻。入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。如图2所示。

声控模块是使用与人类耳朵相似具有频率反应的电麦克风。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。如图3所示，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的动作。即声源产生的声音信号，经声电转换器转换成微弱的电信号，该信号经放大后送处理器处理，处理器将幅度、频率不尽相同的一群声波信号转换成控制信号。

人体红外线检测模块是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号，对温度敏感的传感器。由于当模块检测到人体在感应范围内活动时以电平信号输出，可方便与各类电路实现对接。具体电路不做详细说明。

触控模块电路原理如图4所示。电路中的主要元器件是使用了能够定延时，消抖动，分频，脉冲输出的集成芯片NE555，电路结构简单，工作可靠性高。整个电路的功能就是将人体电流信号处理后，变为电子开关的动作。

3软件设计

软件设计的指导思想是在自然光充足时，系统会关闭所有的照明灯，无论外界有无声音、有无人员，光感应器一直检测判断光照强度是否适合;当自然光不充足时，声控传感器、触控传感器、人体感应探头开启接收信号，检测信号输入，判断是否能够开启电灯;一旦触发电灯工作，又由延时部件控制其工作时间;最后又回转检测自然光是否充足。软件流程如图5所示。

4结论

设计的节能照明控制器电路的特点是结构简单、制作容易、使用方便。经多次使用，性能良好。作为一个智能化节能照明控制系统，能在光、声、触、人体感应的控制下实现电路的导通与截止;能够根据不同的外界环境自动开启/关闭教室灯、走廊灯和路灯;响应时间较快。由此说明，设计的这种控制器基本符合节能要求。

摘要：随着经济的发展和科技的进步,人们对照明灯节能和科学管理提出了更高的要求,特别是校园建设管理智能化的引入,使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在大学新校区的建设热潮中,各大高校的建设者也意识到了智能照明的重要性。

关键词：节能照明,声控,光控,人体感应,触控

参考文献

[1]李晋阳.智能型教室管理系统的设计与研究[J].电子测量技术,2008.

[2]孔谋夫.选用单片机的教室节能控制器的设计与实现[J],电子技术,2007.

高校教室节能照明系统 篇9

目前国内大多数学校教室的照明灯具控制一般都采用普通开关, 需要专门的人员进行照明管理, 这样检查和控制的时间及工作量很大, 而且要额外支付聘请费用。现有的声控灯的控制需要一定分贝的声音来触发灯的控制部分使灯点亮, 这样产生的噪声会影响室内学生的正常学习。

1 系统设计方案

1.1 AT89S52单片机简介

AT89S52是一种高性价比的单片机, 它具有8KB的片内ROM和256字节RAM使其应用灵活有效[1]。

它的指令可以兼容80C51单片机的大部分产品。其片内程序存储器在线编程较灵活且可以重复编程, 其功能相当于高效的微型计算机且使用范围广, 性价比高。

1.2 光照强度信号采集部分

不同的地方对光强的要求有不同的标准:

客房、卧室、走廊等简单视觉工作场所需要的照度为30LX~75LX;办公室、教室、商场等连续视觉工作场所需要的照度为200LX~500LX;营业厅、阅览室、绘图室等需集中注意力的视觉工作场所需300LX~750LX[2]。 (附:是指单位面积上所照射的光通量, 照度单位为lux, 符号为lx。)

光敏电阻是利用光电导效应制作的元件, 其工作原理是内光电效应。当光照强度变强, 其电阻值就变小。光敏电阻是没有极性的纯电阻器件, 在两端施加电压后, 会由于自然光强度的变化, 电阻两端的电流也随之变化, 继而实现光电转换。基于以上的优点本系统选用光敏电阻实现对教室光照强度的采集和处理。

1.3 红外信号检测部分

红外信号检测部分主要由传感器及检测模块组成。系统采用光电传感器。其原理是将光信号转换成为电信号, 再将检测到的变化量转换成电信号的变化量, 以便于使用电子技术实现控制和检测。其工作原理是:直射式光电传感器是将传感器的发射源与接收端部位对直, 如果接收端应接收的红外信号被人进门途中挡住, 即削减了光通量, 继而将相应的脉冲信号施加给外电路, 最后通过放大器放大使计数器记下削减的次数[3]。

2 系统电路图

3 软件设计

3.1 光照强度采集模块设计

该模块主要在于通过光敏电阻对教室内的自然光照度进行采集, 进而运用采集电路动态分析, 传送信号至单片机进行处理。其步骤如图4所示。

3.2 人数检测模块软件设计

采用光电传感器测量教室内的实时学生学习人数, 不仅具有成本低、电路结构清晰简单等特点;光电传感器价格低廉, 采用非接触式测量, 稳定性较强, 寿命相对较长。将检测电路与单片机相连, 在门的里外两边各安装一个光电传感器, 在两个传感器发射出红外光被遮挡的先后顺序中, 如果是进入教室则门里面的传感器先发出脉冲信号, 显示人数-1, 反之人数显示+1。光通量变化被检测到后再通过单片机的加减运算得到教室里的总人数。

3.3 人数检测及光照强度采集模块软件设计

将计数电路部分与红外信号检测部分配合使用, 其具体软件流程如图5所示。

4 结论

本设计对教室照明的控制部分进行了研究。以自然光照度、人数等外界条件为控制器的输入参数, 比传统的人工管理更方便, 并且节约了电能, 降低了教室灯光的资源浪费, 同时还加入了人数检测技术, 使教师能更快捷方便地了解出勤人数。该系统设计对于各类学校的教室照明控制具有重要的意义, 便于推广应用。

摘要：本系统综合教室人数及自然光照度等因素, 以达到对教室节能照明的控制。将光照强度采集模块、红外信号检测和计数模块作为系统的信号检测, 对89S52单片机程序编程使其输出信号驱动继电器, 从而实现对照明灯的节能控制。现如今学校对用电的管理模式不够科学规范, 这种浪费现象就数见不鲜了。所以, 我们考虑有必要在以保证用电质量为前提, 最大幅度地降低用电的浪费, 从而使电能得到充分的利用。

关键词：教室节能照明,单片机,传感器,人数检测模块

参考文献

[1]高惠芳.单片机原理与应用技术[M].北京:科学出版社, 2010.

[2]JGJ 16-2008, 民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

[3]江晓军.光电传感与检测技术[M].北京:机械工业出版社, 2011.

照明系统论文 篇10

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。

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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

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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

照明系统论文 篇11

城市在夜晚之后, 照明系统成为了城市能耗的主要系统之一, 道路照明的节能成为了城市节能的首要目标。通过试点实验, 对成功的经验进行总结, 对失败的经验进行分析, 大多数的城市政府部门都可以做到冷静对待、周全考虑。但是同时, 有些省市政府的领导则一味盲目的追求效果效率, 不考虑实际情况而盲目的对城市路灯进行定时定量的节能改造, 这种不科学的手段为以后的节能照明工程的进行带来了不良的影响以及困难。

下面文章就针对目前我国在路灯工程现状存在的问题进行简要的分析, 同时根据自己的工作经验提出了Mni智能电感无级纯正弦连续调节技术方案, 并希望此技术可以对道路照明的节能工作的顺利发展有帮助。

1 隔盏亮的路灯控制方案

能源危机不仅仅是现代社会才开始出现的, 早在上世纪, 由于美日韩经济的飞速发展, 高能耗用品的陡然增加, 现有能源供应发展不及时, 无法满足需求。日本就发明了隔盏亮的路灯控制法, 即, 在上半夜将路灯全部点亮, 而在无人的后半夜则关闭一部分路灯, 隔一盏亮一盏, 以此减少能源的消耗。这种方式是通过布线来实现的, 但是这种特殊的布线方式会导致变压器的三相失衡, 因为, 电力供应采用的一般都是三相线, 而隔盏亮的路灯照明控制系统则要实现的是二分之一功率的控制, 这样就会严重影响变压器的正常运行。

隔盏亮控制法的危害有:

(1) 会严重影响变压器的寿命, 且难以选型。举个例子, 如果四路照明线路, 每一路都是50A则三相电路在前半夜的负荷为100A, 50A, 50A, 而到了后半夜则会变成50A, 50A, 0A.很明显的是若是选择了型号为3X100A的变压器就会增加成本, 并且也会造成浪费, 而若是选择3X50A的则又会造成过载, 因此, 一般情况下都对选择3X70A的。但是这样就会造成在全开的状态下变压器过载, 而出现发热现象, 造成寿命的缩短。

(2) 不平衡的功率会威胁到供电网络的安全。由于路灯的变压器都是设置在高压线路上的, 对于路灯的供电失衡则会造成高压线路的平衡难以被控制, 并且情况严重的话会造成整个电网系统的崩溃。

(3) 不平衡的供电会形成过高的电压, 对于灯具的损害极大。从上述分析可以得出, 运用此种方式进行照明节能会造成路灯变压器前后半夜的失衡, 在轻载线路上就会形成过压现象, 而使得电压达到250V, 在高压状态下, 灯具的寿命也会受到影响, 因高温而大大的缩短。而后半夜的空载也会出现高压现象, 使得挂着的仪器仪表损坏。

2 传统电磁按时段换档控制方案

目前, 市场上大部分照明节能产品, 都采用传统电磁换档技术, 这种产品大约在2003年下半年进入市场。其中也有公司试图采用碳刷无级自藕方式控制, 由于碳刷烧毁严重, 导致主变压器燃烧, 没有成功的产品。因此现在的产品均是接触器换档方式。

这种产品的主要缺点是:

(1) 灯具寿命缩短。中途换档, 由于接触器电流的切断, 导致闪断故障电力供应, 冲击灯具, 容易灭灯, 烧灯, 在节电率高的档位切换时, 灭灯烧灯严重, 线路末端过低, 灯点燃困难。

(2) 设备容易烧毁。由于违背电磁基本原理, 切换时, 冲击电网, 过压击穿变压器绝缘, 接触器触点啦弧, 烧接触器, 变压器燃烧。

(3) 传统电磁固定降压控制方案

我们认为, 传统电磁固定降压产品, 具有价格便宜, 寿命长的优点, 只要能接受开机就降压, 还是会有一定市场。但市场以及节能工程反馈的情况, 却出乎我们的意料。因此可工作的灯具寿命很短, 半新灯就得更换, 换灯成本高, 节电不节钱。

电磁固定降压的缺点是:

(1) 灯具的寿命大大缩短。

(2) 开灯就降压, 导致傍晚太阳刚下山时, 交通事故增加。

(3) 由于固定降压, 不需要高亮度照明的后半夜, 由于电网电压升高, 灯具反而更亮。

(4) 灯具电压随电网电压波动而波动, 没有稳压功能。

(5) 由于耗用大量铜材和矽钢, 被盗和破坏严重。

4 可控硅移相调压集中控制方案

这种技术, 是家用调光台灯技术的大功率化, 2002年前采用。由于路灯强制电容补偿, 而可控硅无法适应电容负载, 因此退出照明节能市场。另外, 由于电流电压谐波严重, 许多城市明文禁止大量使用。

5 单灯可控硅移相调压分布式控制方案

2002年前采用的技术, 无法适应电容补偿以及谐波严重, 目前禁止使用, 同时, 由于工程改动工作量大, 综合改造成本非常高, 故障率高, 维护成本高, 进入市场困难。

6 单灯电磁调压分布式控制方案

这种技术分2类:

一类是保留Hid等的镇流器, 外加一个固定降压或分时段降压的自藕变压器, 这类产品几乎具有“固定电磁降压/分档降压”和“单灯可控硅降压”的所有缺点, 成本非常高, 性能也差。耗铜和矽钢量巨大。由于要动用工程车, 后期维护成本非常高。

另一类是去除原Hid灯的电感镇流器, 改用“换档镇流器”。由于存在档位切换, 除引起灭灯, 故障率高, 维修成本高外, 新镇流器的成本以及改造工程成本也十分高。

这种方案, 耗用大量铜材和矽钢, 被盗和破坏严重。

7 理想照明节能技术, Mni智能电感!

Mni智能电感技术, 是全球理想的照明节能技术, 是我国自主创新, 具有我国自主知识产权的高新技术。

Mni智能电感技术, 代表交流稳压电源的发展方向, 耗铜以及矽钢量仅为传统电磁产品的3%, 节约我国稀有的铜资源, 减少环境污染。同时在电力控制和照明节能控制上, 也具有与传统电磁技术无法比拟的优越性能, 真正实现“以人为本, 情景节能, 动态节能, 按需节能”, 比传统电磁技术, 节电率更高, 更能极大延长灯具使用寿命。

8 结束语

城市路灯作为日常生活中不可缺少的设备成为城市建设的重要内容, 但是结合了现代化的节能思想, 在实用和美观的基础上我们又加入了构建节约型社会的新型思想。因此城市道路照明系统的节能工作任重道远。

摘要：一个城市的建设不仅仅取决于建筑, 同时还涉及了交通, 基础设施等, 照明设施是现代城市的主要基础设施之一。同时越来越多的现代化城市在照明系统的建设中不仅仅考虑到了实用性, 即照明作用, 同时将照明系统作为美化城市的工具。城市路灯作为日常生活中不可缺少的设备成为城市建设的重要内容, 结合了现代化的节能思想, 在实用和美观的基础上我们又加入了构建节约型社会的新型思想。因此如何将节能技术应用到城市路灯的照明系统中成为了新的课题。文章就此类问题展开了粗浅的论述。