智能照明控制系統(tǒng)論文

1、Revised as of 23 November 2020智能照明控制系統(tǒng)目錄摘要隨著社會(huì)的快速進(jìn)步，人們希望生活的更加舒適，充分的享受生活。在傳統(tǒng)的理念中. 越舒適的生活意味著能源的消耗越大。但是，隨著整個(gè)人類社會(huì)的進(jìn)步，富裕人口越來(lái) 越多，整個(gè)地球的資源已無(wú)法滿足這種能源的巨大消耗，崇尚節(jié)約能源的低碳生活已是 世界的趨勢(shì)。在傳統(tǒng)的照明工程中，豪華的賓館、酒店、商場(chǎng)、寫字樓以及住宅等，其單位功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超過(guò)一般建筑。隨著科技進(jìn)步及人類環(huán)保、節(jié)能觀念的加強(qiáng),人們對(duì)照明領(lǐng)域給予了更多 的關(guān)注，促使照明控制技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，且其應(yīng)用也曰益廣泛。智能化照明是隨計(jì)算機(jī)、傳感器、通訊、網(wǎng)絡(luò)與自動(dòng)控制技

2、術(shù)而發(fā)展起來(lái)的綜合技術(shù)， 正以驚人的速度向各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域滲透。智能化是任何電子產(chǎn)品必然的發(fā)展方向之一。智 能照明控制技術(shù)的發(fā)展可以使照明更加省電、節(jié)能、使用更便捷，在需要的時(shí)間給需要 的地方以最舒適和高效的照明，提升照明環(huán)境質(zhì)量。智能化照明更是使照明進(jìn)一步走向 綠色和可持續(xù)發(fā)展的重要方向。照明新光源和智能控制技術(shù)將在未來(lái)的低碳生活中起到 決定性的作用。隨著社會(huì)的進(jìn)步，建筑設(shè)計(jì)也向著更舒適、安全和節(jié)省能源的方向發(fā)展。智能照明系統(tǒng)充 分利用電子技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將建筑物內(nèi)的各種照明器具有機(jī)的連接在 起，實(shí)現(xiàn)有效的管理和控制。智能照明系統(tǒng)正是智能家居的趨勢(shì)之一。針對(duì)傳統(tǒng)照明 系統(tǒng)布線麻煩、

3、節(jié)能效果差等缺點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于CAN總線技術(shù)的智能照明系 統(tǒng)。系統(tǒng)中的智能燈光節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)外界光強(qiáng)自適應(yīng)調(diào)整自身燈光亮度，周期性采集室 內(nèi)光強(qiáng)、有無(wú)人進(jìn)出等環(huán)境信息，并及時(shí)響應(yīng)用戶的控制命令。本文主要介紹了智能調(diào) 光系統(tǒng)及設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，包括CAN總線技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、智能繼 電器、控制面板、傳感器和紅外遙控技術(shù)，并描述了智能調(diào)光系統(tǒng)的主要應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：照明控制技術(shù)，智能建筑，智能家居,CAN總線，智能繼電器，智能調(diào)光，紅外 遙控1前言隨著信息控制技術(shù)的發(fā)展.現(xiàn)代化建筑中的樓宇自控設(shè)備和不同功能的系統(tǒng)越來(lái)越多，越 來(lái)越復(fù)雜。但無(wú)論何種建筑，也不論該建筑的智能化程度有多

4、高.照明控制一直在其樓宇 自控系統(tǒng)中占據(jù)十分重要的位置。目前，我國(guó)照明用電占建筑用電的20%-30%.該項(xiàng)目 是一種基于單片機(jī)89C51和CAN總線的智能照明系統(tǒng)硬、軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)可根據(jù)對(duì)光 強(qiáng)度的不同需求，均勻調(diào)節(jié)環(huán)境內(nèi)光照強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)照明的人性化、個(gè)性化。傳統(tǒng)的控制方法是將被控制的設(shè)備用連線引入控制室，這樣不僅造成電力電纜鋪設(shè)過(guò) 多.増加了投資成本，而且還大大増加了燈回路的輻射干擾，對(duì)空間電磁環(huán)境造成了污染。 智能照明控制系統(tǒng)為現(xiàn)代化建筑樓宇照明提供了新途徑一微機(jī)型燈光控制系統(tǒng)。它采用 網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，使得照明燈的電力線路可以不再經(jīng)過(guò)控制室，而直接引入頂棚或馬道。這種 控制方法不僅可以方

5、便地控制燈光的亮度，還減少了電力線路及相應(yīng)設(shè)施投資，減少了燈回 路的輻射干擾，而且可以使燈回路采用母線方式布線，線路規(guī)整便于安裝維修。但在目前使 用的微機(jī)型燈光控制系統(tǒng)中由于網(wǎng)絡(luò)通信大多采用RS-232、RS-485. 20mA電流環(huán)等通 信方式，因而普遍存在通信距離短、數(shù)據(jù)傳輸速度慢、誤碼率高、可靠性差等問(wèn)題。CAN 總線是現(xiàn)場(chǎng)總線的一種具有通信速率高、開(kāi)放性好、報(bào)文短、糾錯(cuò)能力強(qiáng)以及控制簡(jiǎn) 單、擴(kuò)展能力強(qiáng)、系統(tǒng)成本低等技術(shù)特點(diǎn)和一系列優(yōu)點(diǎn)。CAN是一種多主總線，通信介 質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。通信速率可達(dá)1MBPS。CAN總線的微機(jī)燈光控制系統(tǒng)就是采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，構(gòu)成全分

6、散式微機(jī)燈光控制系 統(tǒng)，有效地解決了微機(jī)型燈光控制系統(tǒng)的不足。CAN總線所需的完善的通信協(xié)議可由CAN 控制器芯片和接口芯片實(shí)現(xiàn)，大大降低了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)難度、組成成本.縮短了開(kāi)發(fā)周期。 該系統(tǒng)投資少、功能強(qiáng)、可靠性高、便于擴(kuò)展、特別適合大型的智能辦公大廈對(duì)燈光設(shè)備 的控制需要。在市場(chǎng)上具有強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)力。該課題的關(guān)鍵技術(shù)是CAN總線技術(shù)。CAN (controller area network)是一種有效支持分 布式實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN總線控制器可工作于多種方式，并采用無(wú)損結(jié)構(gòu)逐 位仲裁競(jìng)爭(zhēng)方式向總線發(fā)布數(shù)據(jù)，它廢除了站地址編碼，代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼， 這可使不同節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的

7、數(shù)據(jù)，使CAN總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)測(cè)控節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通 信實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。當(dāng)系統(tǒng)有錯(cuò)誤出 現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)將不會(huì)出現(xiàn)總線短路，損壞某些節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題，而 且CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重情況下具有自動(dòng)關(guān)閉功能，保證不會(huì)出現(xiàn)RS485網(wǎng)絡(luò)中因個(gè)別節(jié) 點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，使得總線處于死鎖狀態(tài)。難點(diǎn)在于采用CAN總線技術(shù)組網(wǎng)，連接各種類型 的照明控制裝置，來(lái)實(shí)現(xiàn)能量管理，實(shí)現(xiàn)照明的定時(shí)控制和按需求控制等功能。2發(fā)展背景從20世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)了白熾燈、熒光燈、高強(qiáng)度放電燈所使用的電子調(diào)光器，到 20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)外以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)出燈光自動(dòng)調(diào)光系統(tǒng)、自動(dòng)關(guān)

8、停系統(tǒng) 和自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，也稱“智能照明”的新型照明控制系統(tǒng)，并已有定型產(chǎn)品得以良好的推廣 和運(yùn)用，使建筑照明由傳統(tǒng)控制走向計(jì)算機(jī)控制或無(wú)人控制的新領(lǐng)域。自1984年美國(guó)建 成第一座智能建筑以來(lái)的十幾年中，在世界范圍內(nèi)，智能建筑以一種嶄新的面貌和技術(shù)，迅 速在各地展開(kāi)。尤其是亞洲的日本、新加坡、臺(tái)灣等國(guó)家和地區(qū)，為了適應(yīng)智能建筑的發(fā) 展，進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐，相繼建成了一批具有智能化的建筑。照明系統(tǒng)經(jīng)歷了以下 幾個(gè)方式：(1) 傳統(tǒng)照明控制方式照明控制可分為開(kāi)關(guān)控制和調(diào)光控制，調(diào)光控制又包括連續(xù)的調(diào)光控制和不連續(xù)的 調(diào)光控制。按發(fā)光原理劃分，照明光源通常可分為熱輻射光源和氣體放電光源，其典型

9、的光源分別為白熾燈和熒光燈。熱輻射光源，即利用電能使物體加熱到白熾程度而發(fā)光 的光源；氣體放電光源，即利用氣體或蒸氣的放電而發(fā)光的光源。對(duì)于熱輻射光源來(lái) 說(shuō)，既可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制，也可以實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，只需要調(diào)節(jié)供給光源的供電電壓即可 調(diào)節(jié)光通量的輸出。而對(duì)氣體放電光源來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制并非那么簡(jiǎn)單，不能簡(jiǎn)單的 控制供給光源的供電電壓，這類光源都有鎮(zhèn)流器，220V工頻電壓經(jīng)過(guò)整流器后再給光源 供電，要實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，必須研制適應(yīng)具體氣體放電光源的匹配鎮(zhèn)流器。通過(guò)控制鎮(zhèn)流 器的輸出電壓的頻率和電壓來(lái)調(diào)節(jié)光源的光通量輸出。傳統(tǒng)方式對(duì)照明控制而言，簡(jiǎn)單，有效，直觀。但它過(guò)多依賴控制者的個(gè)人能力， 控制相對(duì)

10、分散和無(wú)法有效管理，其實(shí)時(shí)性和自動(dòng)化程度太低。(2) 自動(dòng)照明控制方式這種控制方式利用數(shù)字控制技術(shù)來(lái)遙控?zé)艟叩拈_(kāi)關(guān)。通常是控制中心發(fā)出信號(hào)，通 過(guò)直接數(shù)字控制器來(lái)控制配電回路中的交流接觸器的分合，從而控制配電回路的通斷， 實(shí)現(xiàn)燈具開(kāi)關(guān)控制。采用該種方式，解決了傳統(tǒng)方式控制相對(duì)分散和無(wú)法有效管理等問(wèn) 題，實(shí)現(xiàn)了照明控制的自動(dòng)化但卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制功能。自動(dòng)照明控制方式與傳統(tǒng)照明控制方式相比，主要解決的問(wèn)題是集中控制的問(wèn)題， 自動(dòng)化程度相對(duì)提高，但由于DDC系統(tǒng)本身固有的技術(shù)特點(diǎn)，使得DDC在照明控制系統(tǒng) 中表現(xiàn)出明顯不足，不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，而且也很難實(shí)現(xiàn)燈光場(chǎng)景等預(yù)設(shè)置和場(chǎng)景 管理等功能。D

11、DC系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是易于根據(jù)全局情況進(jìn)行控制計(jì)算和判斷，在控制方 式、控制時(shí)間的選擇上可以統(tǒng)一調(diào)度安排。不足的是，對(duì)控制器本身要求很高，必須具 有足夠的處理能力和極高的可靠性，當(dāng)系統(tǒng)任務(wù)量増加時(shí)，控制器的效率和可靠性將急 劇下降。盡管集散控制系統(tǒng)逐步取代DDC系統(tǒng)，而且實(shí)現(xiàn)了分散控制與集中管理功能，但對(duì) 于底層的設(shè)備來(lái)說(shuō)，仍然是傳統(tǒng)的DDC技術(shù)，唯有把現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)管 理后，這個(gè)問(wèn)題才能得到根本性解決。(3) 智能照明控制系統(tǒng)二十一世紀(jì)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，數(shù)字控制技術(shù)不斷提高，網(wǎng)絡(luò)化管理正逐漸滲透至 各種傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中。進(jìn)入二十世紀(jì)后，隨著人民生活水平不斷提高.人們對(duì)十照明的 要求

12、也發(fā)生了很大的改變。尤其在一些中高檔的建筑中，照明不再單純地為滿足人們視 覺(jué)上的明暗效果，更應(yīng)具備多種的控制方案，使建筑物更加生動(dòng)，藝術(shù)性更強(qiáng)，給人豐 富的視覺(jué)效果和美感。二十世紀(jì)90年代初，智能建筑己不再簡(jiǎn)單地等同于樓宇設(shè)備自動(dòng)管理。在一些建筑 物中的重要場(chǎng)所，簡(jiǎn)單地開(kāi)關(guān)控制己無(wú)法滿足要求。人們開(kāi)始追求多樣化的照明控制方 式，使環(huán)境能體現(xiàn)出多種藝術(shù)效果。智能照明控制方式使照明自動(dòng)控制不再依賴于樓宇 設(shè)備自動(dòng)管理系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了照明控制的獨(dú)立。同時(shí)該方式不僅具備開(kāi)關(guān)燈控制，而 且還能對(duì)光源進(jìn)行調(diào)光控制。它是一個(gè)集多種照明控制方式、現(xiàn)代化數(shù)字控制技術(shù)和網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)于一身的控制系統(tǒng)。它的出現(xiàn)和發(fā)展，

13、使照明控制和維護(hù)管理變得更為簡(jiǎn)單，并 為建筑照明提供了多種藝術(shù)效果。智能照明控制系統(tǒng)被越來(lái)越廣泛地接受和使用，這類 產(chǎn)品和生產(chǎn)商更是層出不窮。正確的照明控制方式是實(shí)現(xiàn)照明藝術(shù)性和舒適性的有效手 段，是節(jié)約能源的有效措施。綠色照明是指所用照明產(chǎn)品高效率、長(zhǎng)壽命、節(jié)電、節(jié) 能、低噪音、低諧波、低電磁干擾。在照明設(shè)計(jì)中，合理和正確地選用照明控制方式， 不僅是經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的良好統(tǒng)一，也是一個(gè)實(shí)現(xiàn)“綠色照明”的重要環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)照 明控制相比，智能照明控制系統(tǒng)功能強(qiáng)、范圍廣、自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)照明的高層次智 能管理，提高工作效率，節(jié)約能源，而且能夠延長(zhǎng)燈具壽命，減少維護(hù)費(fèi)用。隨著智能 照明技術(shù)的快速發(fā)展

14、，智能照明系統(tǒng)的水平將不斷提高和快速發(fā)展，并形成合力、科 學(xué)、高效的是實(shí)施策略。3發(fā)展現(xiàn)狀在當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)全球化和區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化的形式下，隨著信息行業(yè)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的 高速發(fā)展、人們物質(zhì)與精神生活水平的迅速提高，人們對(duì)工作和生活環(huán)境的靈活性、高 效性和舒適性要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的工作、居住環(huán)境受到了強(qiáng)有力地挑戰(zhàn)，人們對(duì)照明 的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的照明技術(shù)受到了時(shí)代的強(qiáng)烈沖擊，越來(lái)越被時(shí)代所淘汰，不 能適應(yīng)當(dāng)今時(shí)代低碳節(jié)能的要求。而現(xiàn)代照明技術(shù)發(fā)生了深刻的變化，智能照明技術(shù)隨 之出現(xiàn)，并迅速地向前發(fā)展，以致形成照明技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。智能照明控制系統(tǒng)是一個(gè)由中央控制器、主通信干線、分支、信息接口

15、及控制終端 等部分構(gòu)成，是一個(gè)對(duì)各區(qū)域?qū)嵤┫嗤目刂坪托盘?hào)采樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。智能照明的控制 終端由調(diào)光模塊、控制面板、照度動(dòng)態(tài)檢測(cè)器及動(dòng)靜探測(cè)器等單元構(gòu)成，主控制器和終 端之間通過(guò)信息接口等元件來(lái)連接，實(shí)現(xiàn)控制信息的傳輸。目前各類智能照明系統(tǒng)有線智能控制系統(tǒng)通常采用一對(duì)雙絞線作為通訊介質(zhì)，所有系統(tǒng)控制單元由這對(duì)雙絞線連接組成控制網(wǎng) 絡(luò)，每個(gè)系統(tǒng)控制單元所發(fā)出的控制信號(hào)在整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)里進(jìn)行傳播.各個(gè)系統(tǒng)控制單 元接收到控制信息后，則根據(jù)系統(tǒng)通訊協(xié)議的規(guī)定執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò) 控制。這種方案系統(tǒng)單元設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，由于采用的專用的雙絞線作為通訊介質(zhì)，所以具有抗干擾 性能強(qiáng)、通訊效果好，通訊穩(wěn)定

16、性高的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)對(duì)幾種典型的有線智能控制系統(tǒng)進(jìn)行概 述：(1) DALI 系統(tǒng)DALI意為數(shù)字式可尋址照明控制接口標(biāo)準(zhǔn)，是一種專門的智能照明系統(tǒng)，它定義了實(shí) 現(xiàn)各種智能照明控制模塊之間數(shù)字通信的接口標(biāo)準(zhǔn)。在歐洲有多家廠商研究開(kāi)發(fā)符合 DALI標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，DALI標(biāo)準(zhǔn)已被編入歐洲電子鎮(zhèn)流器標(biāo)準(zhǔn)。它支持“開(kāi)放系統(tǒng)”的概 念，只要它們遵守DALI標(biāo)準(zhǔn).不同制造廠商的產(chǎn)品可以互連。DALI技術(shù)實(shí)現(xiàn)了采用盡量少的設(shè)備，提供高效簡(jiǎn)便操作的智能化照明控制方式。DALI系統(tǒng)的性價(jià)比高于11OV系統(tǒng)，低于復(fù)雜的總線系統(tǒng)。DALI系統(tǒng)可以通過(guò)DALI/1 - 10V轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)帶有11OV接口設(shè)備的控制，并可通過(guò)網(wǎng)

17、關(guān)實(shí)現(xiàn)與其他總線 控制系統(tǒng)的集成(如BA系統(tǒng))，故具有廣泛的應(yīng)用前景，(2) EIB系統(tǒng)EIB即歐洲電氣接線裝置總線智能控制系統(tǒng)，是為電氣接線裝置專業(yè)打的智能化控制 系統(tǒng)，照明系統(tǒng)是該系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。EIB總線系統(tǒng)作為歐洲安裝總線標(biāo)準(zhǔn)，利用一條雙絞線作為控制總線,取代了傳統(tǒng)數(shù) 量繁多的導(dǎo)線，使照明、調(diào)光、百葉窗、場(chǎng)景控制、用電負(fù)荷控制、保安、供熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 智能化，并成為一個(gè)完整的總線系統(tǒng)。EIB總線系統(tǒng)也可依據(jù)外部環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)總 線中設(shè)備的狀態(tài)，達(dá)到安全、節(jié)能、人性化的效果，并能在今后的使用中根據(jù)用戶的要求 増加或修改系統(tǒng)的功能,而無(wú)須重新鋪設(shè)電纜，真正成為靈活的電氣安裝系統(tǒng)，這是傳

18、統(tǒng)的 電纜鋪設(shè)方式所無(wú)法做到的。EIB標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)開(kāi)放式的系統(tǒng)：可以由任何人、在任何芯片或可供選擇的處理平臺(tái)上 實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)該系統(tǒng)是在歐洲占主導(dǎo)地位的樓宇自動(dòng)化和家庭自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)，(3) DMX512 系統(tǒng)和 DMX-NET 系統(tǒng)DMX312系統(tǒng)是當(dāng)今使用最廣的燈光通訊協(xié)議，光范應(yīng)用在舞臺(tái)燈光及景觀照明系統(tǒng) 中。該系統(tǒng)為美國(guó)劇院技術(shù)協(xié)會(huì)把Colortran公司CMX192中的Band rate從s提升至 250Kbit/s及192CH變?yōu)?12CH后發(fā)表。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、安裝使用方便，各大廠 商先后把DMX312接口加到產(chǎn)品上，它的使用非常廣泛。DMX512協(xié)議成功推廣的原因是數(shù) 十年來(lái)電腦

19、燈具的迅速發(fā)展及大量使用于大型演出以及城市景觀照明的迅猛發(fā)展， DMX512可產(chǎn)生的各種奇妙的照明效果。DMX312控制線采用5針XLR連接設(shè)備，母接口適用于發(fā)送器，而公接口適用于接收 器。DMX-NET系統(tǒng)是把計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和DMX512標(biāo)準(zhǔn)整合在一起形成的智能照明控制系 統(tǒng)。該系統(tǒng)融合兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使整個(gè)系統(tǒng)的帶寬、距離、可靠性和雙向等功能的實(shí) 現(xiàn)，這意味著在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里可同時(shí)連接的設(shè)備更多，且連接的距離更長(zhǎng)，傳輸控制協(xié)議 使可調(diào)光照明系統(tǒng)的控制質(zhì)量和可靠性更高，雙向通訊使設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制更有 效，因而構(gòu)筑大規(guī)模可靠的可調(diào)光照明系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)成本更低。(4) 其他除此之外，還有許多類似的總線

20、制照明控制系統(tǒng)，它們的功能近似，通訊協(xié)議各不 相同，如美國(guó)路創(chuàng)電子公司的GRAFIK6000R智能照明控制系統(tǒng)、澳大利亞邦奇公司的 Dynalite智能照明控制系統(tǒng)，曰本松下公司的EMIT全二線WRT2040型智能照明控制系 統(tǒng)、瑞朗公司的RL-X10智能照明控制系統(tǒng)以及奇勝公司采用總線制加紅外遙控器組成的 C-Bus智能照明控制系統(tǒng)系統(tǒng)等電力線路載波控制系統(tǒng)電力線路載波是利用現(xiàn)有電力線作為傳輸媒介，通過(guò)載波方式高速傳輸模擬或數(shù)字信 號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和信息交換的一種技術(shù)。目前適用頻率范圍：50KHz200KHz。在電力線上通過(guò)載波方式進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，每個(gè)系統(tǒng)控制單元所發(fā)出的控制信號(hào)都通過(guò)載 波方

21、式在整個(gè)電力線里進(jìn)行傳播，各個(gè)系統(tǒng)控制單元從電力線上接收到控制信息后，則 根據(jù)系統(tǒng)通訊協(xié)議的規(guī)定執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)控制。這種方案與總線方 案相比，取消了專用的網(wǎng)絡(luò)線，安裝或擴(kuò)展也較為簡(jiǎn)單.只需連接電源線就可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 控制。但此方案在具體應(yīng)用上往往由于電力線的干擾問(wèn)題而變得不穩(wěn)定。電力線路載波信號(hào)會(huì) 隨著距離増大快速衰減，公用變壓器線路工頻諧波對(duì)其干擾也很大。電力線上眾多電氣 設(shè)備都均是載波通訊的干擾源.其中以電子類產(chǎn)品較為嚴(yán)重，它們或者產(chǎn)生干擾信號(hào)， 影響系統(tǒng)單元的接收，或者吸收系統(tǒng)單元所發(fā)出的載波信號(hào)，使其它單元無(wú)法正確接 收，從而使控制失靈。為了解決這類問(wèn)題，需要在此類電器的

22、電源進(jìn)線和總電源進(jìn)線處 安裝各種阻波器來(lái)隔阻干擾，保障載波通訊的穩(wěn)定和可靠性。由于目前我國(guó)的電源質(zhì)量 欠佳，造成通信的可靠性不高.且成本很高，因此其技術(shù)進(jìn)入使用的難度很大，目前較 難進(jìn)行市場(chǎng)推廣。由于400 V以下民用電力線路對(duì)通信而言是一個(gè)不確定、無(wú)規(guī)則、隨機(jī)干擾、網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)涑史菢?biāo)準(zhǔn)型的通信網(wǎng)，増加了載波技術(shù)開(kāi)發(fā)的難度。目前利用電力線載波進(jìn)行通信 的產(chǎn)品中，主要使用窄帶通信和擴(kuò)頻通信兩種方式。當(dāng)信道容量一定時(shí)，信道帶寬與信 噪比之間存在著互換關(guān)系，増加帶寬則可降低對(duì)信噪比的要求，即通過(guò)擴(kuò)展信號(hào)的帶 寬，可有的提高系統(tǒng)抗干擾的能力。隨著擴(kuò)頻技術(shù)的成熟和國(guó)內(nèi)電源質(zhì)量的提高，其應(yīng) 用將成為可能。無(wú)

23、線智能照明系統(tǒng)隨著無(wú)線通訊技術(shù)的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的興起，采用無(wú)線通訊的智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)開(kāi)始出 現(xiàn)。這種系統(tǒng)的每個(gè)系統(tǒng)控制單元所發(fā)出的控制信號(hào)都以無(wú)線電波的進(jìn)行傳播，各個(gè)系 統(tǒng)控制單元接收這些傳播信息，然后根據(jù)系統(tǒng)通訊協(xié)議的規(guī)定執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，從而實(shí) 現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)控制。與電力線載波方案一樣，由于沒(méi)有專用的網(wǎng)絡(luò)線，安裝或擴(kuò)展非常簡(jiǎn) 單對(duì)于Zig Bee系統(tǒng)甚至可以使用電池供電，不用連接電源線，使用非常靈活方便， 同時(shí)也降低了用戶的總體應(yīng)用成本?，F(xiàn)代無(wú)線通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)解決了無(wú)線通訊可靠性和互相串?dāng)_ 等問(wèn)題，使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到空前的發(fā)展。從技術(shù)發(fā)展方向看，基于有線的照明控制系 統(tǒng)，具有

24、布線麻煩，增減設(shè)備需要重新布線、系統(tǒng)可擴(kuò)展性差、系統(tǒng)安裝和維護(hù)成本高 以及移動(dòng)性能差等缺點(diǎn)，因此無(wú)線通信技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)智能照明系統(tǒng)的理想選擇。無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)有著無(wú)可比擬的先天優(yōu)勢(shì)，近幾年來(lái)得到飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也成為了新的熱 占八、O(1) ZigBee ZigBee技術(shù)主要應(yīng)用在短距離范圍內(nèi)以及數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間，因此 非常適用于照明等小型電子設(shè)備的無(wú)線控制指令傳輸。其典型的傳輸數(shù)據(jù)類型有周期性 數(shù)據(jù)（如傳感器）和間歇性數(shù)據(jù)（如照明控制）。其目標(biāo)功能是自動(dòng)化控制，它采用跳 頻技術(shù)使用的頻段分別為（ISM）、868MHz （歐洲）及915MHz （美國(guó)）。而且均為免執(zhí)照頻 段，

25、有效覆蓋范圍已達(dá)到70、200m。將ZigBee收發(fā)模塊嵌入到光源電器的終端控制中，包括鎮(zhèn)流器、人機(jī)交換設(shè)備等，可 構(gòu)成布線成本極低的全數(shù)字無(wú)線尋址全雙工通信的照明控制系統(tǒng)。ZigBee技術(shù)的出現(xiàn)， 推進(jìn)了多主（每一個(gè)節(jié)點(diǎn)具有一定的自主智能）分布式控制系統(tǒng)的實(shí)用化進(jìn)程，其網(wǎng)絡(luò)可 由一個(gè)節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn)。同時(shí)該節(jié)點(diǎn)還可由 上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理。可組成65536個(gè)節(jié)點(diǎn)的大型網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)閆igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本，相比于Wi-Fi和UWB等 這些適用于無(wú)線局域網(wǎng)和多媒體應(yīng)用的高速率無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)而言，價(jià)格非常低廉。且ZigBee 的響應(yīng)速度較

26、快，一般從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms,節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需要 30ms,進(jìn)一步節(jié)約了能源。相對(duì)而言，Bluetooth需要310s, WiFi需要3s。（2）GPRSGPRS即通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)，是一種基于GSM系統(tǒng)的無(wú)線分組交換技術(shù)，提供端到端 的、廣域的無(wú)線IP連接。通俗地講，GPRS是一項(xiàng)遠(yuǎn)距離的高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)。它是以分 組的形式傳送資料到用戶手上。雖然GPRS是作為現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)向第三代移動(dòng)通信演變的 過(guò)渡技術(shù)，但是它在許多方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)。它讓用戶使用一部手機(jī)就能行遍全 球.可以通過(guò)手機(jī)發(fā)送及接收電子郵件，在互聯(lián)網(wǎng)上瀏覽等，它比WAP優(yōu)越，下載資料 和通話可以同時(shí)進(jìn)行，聲音

27、傳遞用GSM而數(shù)據(jù)傳輸用GPRS。GPRS系統(tǒng)由于應(yīng)用在公網(wǎng) 上，其低廉的數(shù)據(jù)流包月費(fèi)用，是照明系統(tǒng)最佳的小數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳通訊方式。（3）其他無(wú)線智能控制系統(tǒng)近年來(lái)，近距離無(wú)線通信技術(shù)獲得了迅猛的發(fā)展n其中主流技術(shù)還有紅外技術(shù)、藍(lán) 牙、Wi-Fi和UWB技術(shù)等，另外還有Z-Wave和MiWi等專有無(wú)線技術(shù)，它們都有各自的標(biāo) 準(zhǔn)、特點(diǎn)和相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)于照明控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，ZigBee具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。智能照明控制系統(tǒng)的發(fā)展方向目前，縱觀國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)的智能照明控制系統(tǒng)，按其通信介質(zhì)主要有總線型、電 力線載波型、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)型等。按照網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為集中式或分布式。集中式智 能照明控制系統(tǒng)主要為

28、星形拓?fù)?，即以中央控制?jié)點(diǎn)為中心，把若干外圍節(jié)點(diǎn)連接起來(lái) 的輻射式互連結(jié)構(gòu)。各照明控制器、控制面板等設(shè)備均連接到中央控制（CPU）上，由中 央控制器向照明控制器等末端執(zhí)行單元傳送數(shù)據(jù)包。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：照明的控制功能高， 故障的診斷和排除簡(jiǎn)單，存取協(xié)議簡(jiǎn)單，傳輸速率較高。其缺點(diǎn)是：因過(guò)分依賴中央控制 器，故系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較低。雖然采用多種改進(jìn)措施后，可提高中央控制器 和系統(tǒng)的可靠性，但其價(jià)格上的劣勢(shì)仍十分突出。分布式智能照明控制系統(tǒng)以中央監(jiān)控 為中心，組建控制主干網(wǎng)和多個(gè)控制子網(wǎng)，各照明控制器，控制面板等設(shè)備均具有中央 處理器CPU單元，每個(gè)控制器和面板都可以直接連接在子網(wǎng)上。系統(tǒng)將原

29、控制中心的控 制功能分散至靠近末端的控制設(shè)備，通過(guò)一種訪問(wèn)控制策略決定設(shè)備與監(jiān)控中心信息 傳輸?shù)捻樞颉榱私M建分布式智能照明控制系統(tǒng)，一般情況下是把照明控制器和面板之間通過(guò)現(xiàn) 場(chǎng)總線相連接，組建現(xiàn)場(chǎng)總線子網(wǎng)。把照明線路中的開(kāi)關(guān)或控制箱作為現(xiàn)場(chǎng)總線中的一 個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線這個(gè)樞紐組成網(wǎng)絡(luò)，所有的控制信號(hào)、開(kāi)關(guān)燈的狀態(tài)信 號(hào)以及采集的電量信號(hào)都通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，這樣，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以 接受網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的信息，非常方便的實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間互相監(jiān)測(cè)與控制。這樣就可以脫離 于中央監(jiān)控主機(jī)而獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)也解決了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的每個(gè)控制量一根線的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連 接方式帶來(lái)的種種弊端，現(xiàn)場(chǎng)總線控制

30、系統(tǒng)采用總線連接方式替代一對(duì)一的連線，減少 了由接線點(diǎn)造成的不可靠因素。同時(shí)系統(tǒng)具有現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的在線故障診斷、報(bào)警、記錄 功能，可完成遠(yuǎn)程設(shè)備的參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性?，F(xiàn) 場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有優(yōu)良的系統(tǒng)擴(kuò)展性，可以非常方便增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如增加聲音檢 測(cè)、照度檢測(cè)、圖像采集、紅外線信號(hào)采集等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)這些傳感器節(jié)點(diǎn)采集人們 活動(dòng)環(huán)境的變化參數(shù)，上傳至中央監(jiān)控主機(jī)分析、處理、計(jì)算，做出各種控制決策，實(shí) 現(xiàn)智能化管理，能夠更好的滿足智能建筑的信息集成要求?，F(xiàn)場(chǎng)總線是數(shù)字化通信網(wǎng) 絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送。采用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的控制電 纜，大大地減少了

31、電纜敷設(shè)工程費(fèi)用，降低了系統(tǒng)及工程成本。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)既是 個(gè)開(kāi)放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布式控制系統(tǒng)，它把單個(gè)分散的測(cè)量控制設(shè)備變成網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通信息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)與測(cè)控系統(tǒng)。因而研究基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)成了研究測(cè)控新技術(shù)和新發(fā)展的重點(diǎn)。 由于現(xiàn)場(chǎng)總線適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的方向，它一經(jīng)產(chǎn)生 便成為全球工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的熱點(diǎn)，受到全世界的普遍關(guān)注。現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)，導(dǎo)致目 前生產(chǎn)的自動(dòng)化儀表、集散控制系統(tǒng)、可編程控制器在產(chǎn)品的體系結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)方面 的較大變革、自控化設(shè)備的制造廠家被迫面臨產(chǎn)品更新?lián)Q代的又一

32、次挑戰(zhàn)，因而對(duì)智能 測(cè)控節(jié)點(diǎn)的研究既是對(duì)先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的研究，也是開(kāi)發(fā)市場(chǎng)的需要。而在照明控制中應(yīng) 用最廣泛的是LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線，LonWorks網(wǎng)絡(luò) 簡(jiǎn)稱L0N網(wǎng)，它標(biāo)志著控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 化的新紀(jì)元。LonWorks是一種完整的、全開(kāi)放的、可互操作的、成熟的和低成本的分布 式控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，眾多的制造廠和用戶紛紛在其控制網(wǎng)絡(luò)方案中采用LonWorks技術(shù)?；?于LonWorks智能節(jié)點(diǎn)的照明控制系統(tǒng)主要是以Neuron芯片作為智能控制節(jié)點(diǎn)，控制下 屬的各類執(zhí)行單元。4發(fā)展趨勢(shì)本世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，帶來(lái)了信息科學(xué)技術(shù)的革 命，尤其是信息高速公路熱引發(fā)了一場(chǎng)新的革

33、命，使人們突破了時(shí)間、空間及計(jì)算技術(shù) 的束縛，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)對(duì)象間的直接信息交流。信息成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科技等賴以發(fā)展的一 項(xiàng)重要資源，信息化成為一個(gè)城市現(xiàn)代化程度的最高標(biāo)志之一。在國(guó)內(nèi)一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的 大城市如上海、深圳、大連等，紛紛開(kāi)展自己的信息化建設(shè)，建立起集語(yǔ)言、數(shù)據(jù)、視 頻圖像為一體的多媒體寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，并將光纖入戶作為遠(yuǎn)期目標(biāo)，故紛紛要求 各建筑物或建筑群應(yīng)建立交換間，進(jìn)行電話、數(shù)據(jù)、電視信息分配，并規(guī)定今后新建滅 火系統(tǒng)，大樓一律采用綜合布線系統(tǒng)，以避免重建或多次反復(fù)布線設(shè)計(jì)與施工。在這種 趨勢(shì)下照明控制系統(tǒng)也越來(lái)越趨向于智能化?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)被廣泛應(yīng)用到照明系統(tǒng)中， 其控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

34、也越來(lái)越多樣化，從最早的集中式，集散式向分散式發(fā)展，各控制單 元的工作獨(dú)立性不斷提高，系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性也不斷提高。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)近幾年也 被應(yīng)用到該領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制?？刂破骶钟蚓W(wǎng)CAN總線式是連接控制單元、測(cè)試儀器 的一種串行通信協(xié)議，屬于最有影響力的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。由于CAN總線本身的優(yōu)點(diǎn)，它 的應(yīng)用范圍己不再局限于汽車行業(yè)，而向機(jī)械制造、紡織機(jī)構(gòu)、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù) 控機(jī)床、醫(yī)療器械、建筑物管理監(jiān)控、火車、船舶、傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。5結(jié)論本文系統(tǒng)全面地分析了照明控制的發(fā)展歷史過(guò)程，以及未來(lái)的發(fā)展方向。智能照明 控制技術(shù)順應(yīng)了 21世紀(jì)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展潮流，具有節(jié)約能 源，提高照明質(zhì)量，延長(zhǎng)光源壽命等優(yōu)點(diǎn)，很快會(huì)成為照明行業(yè)地新銳主流產(chǎn)品并將取 代傳統(tǒng)的照明控制。本文把CAN總線技術(shù)應(yīng)用到智能照明控制系統(tǒng)中，組建成分布式控制系統(tǒng)，是本文 的創(chuàng)新點(diǎn)之一。在分析比較