氣象單位樓層智能照明控制系統(tǒng)研究
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了氣象單位樓層智能照明控制系統(tǒng)研究范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
摘要：論文將針對本氣象單位的建筑結構特點與照明應用的控制需求，研究并設計了一套可用于進行圖形化的監(jiān)視、進行智能化照明的管理與控制的軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)一定程度上實現(xiàn)了智能化的照明控制，系統(tǒng)可與其他系統(tǒng)進行聯(lián)動控制，實現(xiàn)降低運營費用、節(jié)約能源、美化環(huán)境的優(yōu)點。針對該系統(tǒng)的使用可以降低線路和燈具的工作溫度，提高功率因素，使得不平衡的照明電路的額外功耗得到一定改善。智能照明控制系統(tǒng)采用動靜傳感器、照度感應等技術，利用先進的電子感應和電磁調壓技術，設置時鐘自動控制、最大限度地采用自然光源，實時的監(jiān)控與跟蹤供電狀態(tài)，具有一定的實用價值。
關鍵詞：中央控制器；智能照明；遠程控制；控制系統(tǒng)；智能建筑
一、前言
現(xiàn)代的建筑中照明系統(tǒng)對于能源的消耗比例已經逐漸高達35%，節(jié)能、智能科技與美學是21世紀建筑業(yè)的主題，智能建筑主要是利用動靜傳感器、照度感應等最新的技術手段，實現(xiàn)照明光源的時鐘自動控制的設置，并對自然光源進行最大限度地采集，這也就是建筑領域所新提出的“綠色照明”概念[1]。本文將針對本氣象單位的建筑結構，研究并設計一套適合于本單位的、基于二線制的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的應用將實現(xiàn)照明控制智能化，可與其他系統(tǒng)聯(lián)動控制，實現(xiàn)美化環(huán)境、節(jié)約能源、降低運營費用、延長燈具壽命、提高管理水平、減少維護費用等優(yōu)點。
二、智能照明控制系統(tǒng)設計
（一）總體架構如圖1中所示，整個系統(tǒng)網絡是由4芯屏蔽雙絞線線（RVVSP4*0.75）[2]連接所組成的，除電源外，在系統(tǒng)中配置的單元器件中，都是包含了存儲單元與微處理器，從而形成了一套完整的二線制的控制系統(tǒng)。當有輸入時，控制相應回路輸出，所有的輸出單元接收并做出判斷，輸入單元將其轉變?yōu)閿?shù)字信號在系統(tǒng)總線上廣播。同時，輸入單元通過群組地址和輸出組件建立對應聯(lián)系，通過輸出單元控制各回路負載，每個單元均設置唯一的單元地址并用軟件設定其功能。在設計時，智能照明控制系統(tǒng)更加簡單、靈活。系統(tǒng)可能直截接入電腦進行實時監(jiān)控，通過專用接口元件及軟件，接入以太網進行遠程實時監(jiān)控。智能照明控制系統(tǒng)已經有系統(tǒng)擴展方便、以及系統(tǒng)化產品，系統(tǒng)元件采用模塊化結構。控制開關與輸出回路建立邏輯對應關系，通過系統(tǒng)編程實現(xiàn)其操作功能。系統(tǒng)通過兩根總線連接成網絡，還加載了控制信號，為每個組件提供30伏直流電源。此外，該總體架構的設計為了避免集中式結構中央CPU一旦出現(xiàn)故障造成整個系統(tǒng)癱瘓的弱點，場景開關、多鍵開關、紅外傳感器等輸入模塊，可以通過內置的CPU，通過發(fā)送指令 → 接收指令 → 執(zhí)行指令的通信方式，直接與調光器、輸出繼電器等輸出模塊進行連接，實現(xiàn)模塊化的結構以及分布式的控制，在系統(tǒng)的穩(wěn)定上，具有較高的可靠性。
（二）總線設計系統(tǒng)中所有的設計都是通過一種統(tǒng)一的通信介質相互連接在一起，采用分層結構，系統(tǒng)分為線、區(qū)域這兩級結構單元。線是系統(tǒng)設計中最小的結構單元，一條線至少需要一個電源，最多可供應64個總線設備。由于每個支線元件以及每條支線上的電源的電容量，決定了各個支線上所能承載的設計數(shù)量。一個區(qū)域可有15條線通過線路耦合器連接，最多可連接15*64個總線元件。系統(tǒng)可通過區(qū)域耦合器、支線耦合器擴大其容量，一個系統(tǒng)最多可以由15個區(qū)域組成。設計的系統(tǒng)組成如圖2所示，但在線纜分布時棉絮要注意所有總線電纜總和不超過1000米，任何兩個元件之間的總線電纜長度均不超過700米。
（三）拓撲設計整個系統(tǒng)的拓撲設計如圖3所示，整個系統(tǒng)的拓撲是通過KNX總線[3]進行連接的。在系統(tǒng)中智能控制面板通過總線線纜與開關驅動器進行連接，開關驅動器再通過配電箱與智能面板進行連接，之間連接著照明的燈具、窗簾等。在使用功能上，當有人體移動或者光的照度變化時，傳感器以及智能面板就可以監(jiān)測，通過電信號的方式，將采集的信息傳輸發(fā)送到開關驅動器上，進行聯(lián)合控制，整個系統(tǒng)的拓撲架構即是驅動、傳感設備與負載設備之間的信號采集、信號傳輸、信號處理的過程。系統(tǒng)拓撲結構中每一層的設備通過手拉手相連形成一條總線，在氣象部門的辦公大樓中，將采用嵌入式吸頂安裝傳感器，同時采用標準的DIN導軌安裝系統(tǒng)中的各個驅動模塊，使用標準的86盒安裝智能面板，以此將樓層中的傳感器、現(xiàn)場智能面板以及各個驅動模塊形成一條完整的控制鏈路。系統(tǒng)劃分為兩層總線組網結構，即設備層、線路層。智能照明控制系統(tǒng)的設備在某氣象單位的詳細分布設計，如圖4所示，明確地劃分了各個樓層所配置的系統(tǒng)設備。
（四）傳感器設計控制傳感器采用的人體感應及光照度二合一傳感器，能感受外界信號、物理條件的設備裝置，將感應的信息傳遞給其他設備裝置以實現(xiàn)其功能，主要用于照明中與亮度有關的場合，或者需要監(jiān)控的場合。具有照度感應、移動監(jiān)測、光照度閥值設定、帶10級靈敏度人體監(jiān)測、邏輯功能[4]等特點。其分布平面如圖5所示，確定了控制面板、傳感器、配電箱的數(shù)量及位置；確定總線對設備的連接次序及走向；確定了感應設備通信線的連接走向。
（五）軟件終端設計如下圖6所示，系統(tǒng)的中央監(jiān)控軟件，通過接口軟件對前端進行監(jiān)視，對現(xiàn)場的回路進行控制，該照明控制系統(tǒng)，可以通過網絡實現(xiàn)控制，能夠較好地與TCP/IP網絡進行兼容。系統(tǒng)軟件其界面簡單易學、界面也非常友好，經過系統(tǒng)測試具有較高的穩(wěn)定系數(shù)，能夠對照明系統(tǒng)進行良好的控制與管理。智能照明控制系統(tǒng)的中央軟件，其實現(xiàn)的功能具體如下：1.數(shù)據(jù)采集功能：為了滿足自動記錄燈具的電費以及使用時間的數(shù)據(jù)記錄，軟件系統(tǒng)將對照明模塊進行關鍵數(shù)據(jù)的定期采集功能。2.控制時間功能：系統(tǒng)的軟件端需要進行回路的自動按程序開關，依據(jù)照度變化、作息時間以及季節(jié)環(huán)境的變化，對時間控制程序進行合理編制。3.系統(tǒng)的安全設置：首先要控制系統(tǒng)的操作人員，劃分不同級別的操作權限，對人員進行權限上的管理，同時對軟件的操作進行密碼的安全設置。4.場景的控制功能：系統(tǒng)中的場景模式是靈活的，可根據(jù)需要進行修改或增減，且場景的控制可實現(xiàn)系統(tǒng)的自動執(zhí)行，在軟件界面上可選擇相應的模式，獲得需要的場景。5.實時監(jiān)控功能：對系統(tǒng)中的回路可通過軟件上的燈具圖形來操作，通過軟件屏幕可得到系統(tǒng)中的燈具的狀態(tài)參數(shù)，在監(jiān)視器上顯示模擬圖形，體現(xiàn)系統(tǒng)的運行情況。
結語
總之，對于整個智能照明生態(tài)系統(tǒng)來說，一個完善穩(wěn)定的系統(tǒng)是不或缺的，不是裝上些模塊單獨控制就可以的。本文針對氣象單位所設計的智能照明控制管理系統(tǒng)，可與其他系統(tǒng)進行聯(lián)動控制，實現(xiàn)降低運營費用、節(jié)約能源、美化環(huán)境的優(yōu)點。針對該系統(tǒng)的使用可以降低線路和燈具的工作溫度，提高功率因素，使得不平衡的照明電路的額外功耗得到一定改善。系統(tǒng)采用動靜傳感器、照度感應等技術，設置時鐘自動控制、最大限度地采用自然光源，實時的監(jiān)控與跟蹤供電狀態(tài)，具有一定的實用價值。
參考文獻
[1]楊軍志,葛長俊,張劍.基于人工智能的服務區(qū)智慧照明管理系統(tǒng)[J].建筑電氣,2019（2）.
[2]楊茜.探究智能化建筑照明控制系統(tǒng)[J].建筑工程技術與設計,2018（36）.
[3]宋濤.智能照明控制系統(tǒng)的擴展應用[J].建筑工程技術與設計,2018（35）.
[4]邢書劍,王明強,史經倫.采用無線通信的航站樓智能照明控制系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術,2019（1）.
作者：楊昆 單位：臨沂市氣象局
