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樓宇自控系統(tǒng)的智能照明控制技術

更新時間:2018-09-07      點擊次數(shù):2197

現(xiàn)代社會的各個方面的智能化程度都在不斷提高,建筑行業(yè)對智能化的運用也越來越普遍,許多現(xiàn)代化樓宇都采用了智能控制系統(tǒng)。樓宇自控系統(tǒng)的智能照明控制技術可以為樓宇創(chuàng)造科學的照明環(huán)境,同時達到節(jié)能效果,既有利于樓宇照明管理,又落實了環(huán)保理念。以下,筆者對樓宇自控系統(tǒng)和智能照明控制系統(tǒng)都進行了分析。
1 智能照明控制系統(tǒng)的含義
智能照明控制系統(tǒng)是一種利用電磁調(diào)壓、電子感應技術實現(xiàn)對供電實時監(jiān)控跟蹤,并控制電力電壓、電流幅度,從而優(yōu)化照明效率、質(zhì)量的現(xiàn)代化系統(tǒng),其平臺為相應的統(tǒng)一系統(tǒng)。目前,智能照明控制系統(tǒng)可分為兩類,一類是線照明控制系統(tǒng),而另外一類是智能照明控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)進行對比可以發(fā)現(xiàn),智能照明控制系統(tǒng)具有多方面的優(yōu)勢。首先,智能照明控制系統(tǒng)能對照明進行自動化控制、管理,這樣不僅可以優(yōu)化人們的日常工作和生活條件,而且還能夠為人們提供舒適的照明氛圍。其次,智能照明控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對電力資源的優(yōu)化配置,具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點。后,智能照明控制系統(tǒng)對燈具有保護作用,能有效延長燈具使用壽命。
2 樓宇自控系統(tǒng)的概述
通常情況下,樓宇自控系統(tǒng)屬于一套綜合性的系統(tǒng),其主要包括中央計算機、控制子系統(tǒng)等部分,并借助計算機技術、傳感技術、現(xiàn)代通信技術等來完成對樓宇的全自動綜合管理。管理內(nèi)容包括采暖、通風、電梯、監(jiān)控、配變電與自備電源監(jiān)控等各個方面。樓宇自控系統(tǒng)一般是借助網(wǎng)絡化方式來對前端設備數(shù)據(jù)信息進行采集、分析和管理。樓宇自控系統(tǒng)所發(fā)揮的功能如下:(1)有利于系統(tǒng)管理、操作、控制、調(diào)度策略的制定;(2)有利于控制參數(shù)、數(shù)據(jù)存?。唬?/span>3)有利于對各種數(shù)據(jù)信息進行打??;(4)有利于分析系統(tǒng)運行歷史記錄及趨勢。
3 樓宇智能照明系統(tǒng)的設計
3.1 Zigbee 系統(tǒng)設計
Zigbee 技術是一種近距離雙向無線通訊技術,具有復雜程度低、功耗低、速率低、成本低的特點,適用于短距離的低功耗、低速率電子設備間進行數(shù)據(jù)的收集、整理和傳輸,間歇性數(shù)據(jù),并在典型周期性數(shù)據(jù)、低反應時間數(shù)據(jù)等傳輸過程中得到了廣泛的應用。該技術在樓宇照明控制系統(tǒng)中具有很強的實用性。樓宇智能照明系統(tǒng)中Zigbee 系統(tǒng)的搭建分為四個部分。部分是網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器,其能夠?qū)W(wǎng)絡通信進行維護,以確保其正常運行。實際上,核心處理器與網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器可以進行雙向通信,能夠完成對數(shù)據(jù)信息的有效接收與發(fā)送,以確保信息達到目的節(jié)點,更好地提高信息的傳輸效率。第二部分是路由器,適用于通信距離較遠、線路條件較差的情況,其功能是增強信號強度。第三部分是終端。終端是一種省電設備,可以節(jié)電,工作依據(jù)是傳感器或紅外感應。終端可將感應到的數(shù)據(jù)信息傳送給下一級,也與子網(wǎng)中心進行雙向通信。第四部分是子網(wǎng)中心。其一般安裝于燈具上,能夠?qū)Ω袘⑦M行處理后將它傳遞出去。

1 第三代智能照明控制系統(tǒng)拓撲圖
3.2 Zigbee 組網(wǎng)設計
Zigbee 組網(wǎng)設計需要考慮網(wǎng)絡地址分配和網(wǎng)絡拓撲結構。第三代智能照明控制系統(tǒng)拓撲圖如圖 1 所示。
Zigbee 自組網(wǎng)能力十分強大,其每個網(wǎng)絡具有65000個節(jié)點。Zigbee 大規(guī)模的組網(wǎng)能力來源于其底層所選擇的直擴技術,借助非信標模式能夠有效提高網(wǎng)絡擴展的效果。
Zigbee 組網(wǎng)設計建立在IEEE 標準協(xié)議之上,所以,需要維護、分配、管理物理地址。在分配地址時,為了避免出現(xiàn)網(wǎng)絡沖突,應確保地址的性。
3.3 Zigbee 網(wǎng)絡通信
在對該通信系統(tǒng)進行軟件編寫的過程中,需要對應答幀、控制幀、報警幀的設計給予重視。其中報警幀屬于照明控制系統(tǒng)直觀、正常反應的直接重要保證,可以將照明系統(tǒng)的異常情況消息傳遞給相關節(jié)點。應答幀的功能是將當前照明系統(tǒng)的工作狀態(tài)反映給需要的單位,可查詢,可反饋??刂茙杏锌刂茀?shù)、控制屬性、源地址、目標地址。
4 樓宇智能照明系統(tǒng)的實現(xiàn)
4.1 Zigbee 無線網(wǎng)絡的實現(xiàn)
通常情況下,Zigbee 節(jié)點中一般涉及到原理圖設計、PCB 繪制等多方面內(nèi)容,具有體積小、成本低等要求,而主要芯片電路復雜程度又很高,雙層板設計很適用。設計核心電路時,需完成設計原理圖、選擇芯片、設計PCB 等工作。在進行DA 電路設計過程中,要按照要求進行設計原理圖、DA 芯片和射頻部分等工作。樓宇智能照明系統(tǒng)采用的開發(fā)技術是單片機。Zigbee 節(jié)點的主要職責是接收串口數(shù)據(jù),并對其進行處理。
4.2 控制終端的實現(xiàn)
樓宇智能照明系統(tǒng)主要包括計算機、平板電腦、智能手機等控制終端?;?/span>Zigbee 技術的樓宇智能照明系統(tǒng)應用了數(shù)據(jù)庫技術和圖形用戶界面開發(fā)技術,并重視用戶對終端控制設備運行過程中所提出的要求。為了避免出現(xiàn)設備管理不統(tǒng)一導致混亂,同時也為了增強針對性,設計了多種軟件語言。要實現(xiàn)樓宇智能照明系統(tǒng),首先需要根據(jù)相應語言環(huán)境來進行控制終端的搭建,并根據(jù)具體情況來對安裝包和工具包進行選擇。其次,需按照提示安裝,并創(chuàng)建窗口,添加構件。要想確??刂平K端可以同時對多個任務進行控制,就需要按照要求設計多進程程序窗口。
5 樓宇自控系統(tǒng)與智能化照明控制系統(tǒng)的集成
5.1 集成方式
一開始時,樓宇自動系統(tǒng)的照明控制管理方式是接觸器,這種模式的實景控制不太靈活,且表現(xiàn)不好,為此逐漸被淘汰。目前,樓宇自控系統(tǒng)與智能照明控制系統(tǒng)的集成方式主要有兩種,分別是協(xié)議轉(zhuǎn)換接口和OPC 方式。
其中,OPC 方式具有操作簡單的特點,能夠有效開展系統(tǒng)基層集成工作,但在實際操作過程中仍具有一定的難度,容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)遺漏的問題,且很難確定具體遺漏的數(shù)據(jù)是哪些。樓宇自控系統(tǒng)與智能照明控制系統(tǒng)的集成會出現(xiàn)兩種情況:(1)樓宇自控系統(tǒng)可以完成對智能照明控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效接收,但不能對其發(fā)出指令,這種情況下上位機顯示為正常運轉(zhuǎn),可以安心使用;(2)樓宇自控系統(tǒng)受到智能照明控制系統(tǒng)的指令,然后才運作,這種情況將會引發(fā)數(shù)據(jù)信息的遺漏,因此在樓宇自控系統(tǒng)中不適用。
協(xié)議轉(zhuǎn)換接口的集成工作一般能夠?qū)崿F(xiàn)樓宇自控系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)、消防安保系統(tǒng)的有效聯(lián)動,并按照具體情況合理控制管理區(qū)域。協(xié)議轉(zhuǎn)換接口的集成方式的優(yōu)點是比較可靠,且性價比高。
OPC 方式和協(xié)議轉(zhuǎn)換接口這兩種集成方式適用于不同復雜程度的建筑,對于回路較少、控制簡單的公共建筑,一般建議選擇OPC 方式;反之,對于回路較多、控制復雜的建筑物,一般建議選擇協(xié)議轉(zhuǎn)換接口的集成方式。
5.2 集成方式的選擇
實際上,用戶一般可以借助電腦軟件編程來完成對各回路的調(diào)光控制、定時開關控制和場景設置,并通過在現(xiàn)場安裝控制面板,來完成對樓宇照明的有效控制。同時,用戶還可以結合實際情況修改照明控制方案,以便使樓宇智能照明控制更加靈活,更加便利。
樓宇照明的基本控制方式主要有四種,分別是單個控制、群組控制、模式控制和調(diào)光控制。其中,單個控制指的是用一個開關控制單獨回路。對于群組回路一般需要借助一個開關來對一組復數(shù)回路進行控制,也就是群組控制。模式控制可以在滿足實際要求的同時,結合用途、時間等信息來對場所照明進行控制。調(diào)光控制屬于比較常見的亮度調(diào)節(jié)控制方式,其實現(xiàn)方式是與照度感應器聯(lián)動,或者是調(diào)光開關。這四種控制方式具有各自的缺點和優(yōu)點,適用于不同的情況,在選擇集成方式時應以實際情況為依據(jù)。施工后重新設定集成方式不會影響樓宇自控系統(tǒng)和智能照明控制系統(tǒng)的使用,也不會對周圍環(huán)境造成不良影響。區(qū)域劃分是一項重要工作,控制效果和控制成本都會受區(qū)域劃分的影響。為此,實施中應確保區(qū)域劃分的合理性,盡可能地避免出現(xiàn)劃分過大不利于控制或劃分過小增加控制成本的現(xiàn)象。DDC 控制具有簡便靈活的特點,能將不同類型的擴展模塊掛接。
樓宇自控系統(tǒng)與智能照明控制系統(tǒng)的集成方式是多種多樣的,這些方式各具特色,在不同的情況下發(fā)揮的作用并不相同。為了充分發(fā)揮集成方式的優(yōu)勢,規(guī)避其劣勢,應以實際情況為依據(jù)進行集成方式的選擇,從而確保集成效果。選擇集成方式時,應考慮以下內(nèi)容:首先需要考慮的就是系統(tǒng)的集成程度,選擇的集成方式能實現(xiàn)的系統(tǒng)集成程度應滿足相關的要求。其次,選擇集成方式時還應考慮系統(tǒng)布局,盡量提高其簡易性,確保系統(tǒng)實際操作不會對布線工作產(chǎn)生不良影響。此外,系統(tǒng)的兼容性也是選擇集成方式時應考慮的因素。
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綜上所述,將智能照明控制系統(tǒng)引入到樓宇控制系統(tǒng)中,可以更好地滿足時代發(fā)展需求。實際上,智能照明控制系統(tǒng)與樓宇自控系統(tǒng)的集成工程復雜程度較高,需要考慮的因素較多,為了保證集成方案的合理有效,應以實際條件為選擇依據(jù)。

 

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