大学教室智能照明系统的研究与开发

毪　ｏｇｙ　Ｏｖｅｒｖｉｅｗ　工艺设计改造及检测检修　Ｃｈｉｎａ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏ．　．．　………　…　．　．一　…　大学教室智能照明系统的研究与开发　陈爽　（中国地质大学（北京）信息工程学院，江苏南通１　０００８３）　【摘要１目前，用于照明的电量占整个教学大楼电能消耗的４Ｏ％～６０％，研究节能具有非常重大的意义。本文根据学校教学区照明控制和照明质　量要求，设计了大学教室智能照明系统。　【关键词ｌ智能照明开关控制节能　１研制背景及意义　传统的照明控制方式由于其管理落后、舒适性差、能源浪费、布　线复杂以及灯具寿命短的缺点，造成了大学校园里普遍存在“长明　灯”、“无人亮灯”等电能浪费现象。而现有成型的智能照明控制系统　在应用中存在一些问题，需要对其作进一步的研究和改进。　学校传统照明控制方式一般有三种：①在回路中串人接触器辅　助触点，实现人工远距离控制或定时控制方式；②断路器控制方式；　③跷板开关控制方式。　这些控制方式具有一定的局限眭。方式①：太机械，如果场景变　化，需要更改预设的时间点，就比较难以适应，需要调整数据，使用　不灵活，管理不方便；方式②：虽然控制功能简单，投资少，线路简　单，然而如果所有的目光灯同时开关的话，耗电量大，不符合节能的　要求，不能满足特定环境下的照度要求；方式③：如果灯具由翘板开　关控制，在在教室的门口需设置开关，线路繁琐，损耗很大，很难实　现舒适照明。以上三种方式均易造成维修的频繁性和不必要的电能　浪费。　若将智能照明控制系统用于照明设计中，则能克服以上的　不足。　２设计方案　教室里是学习的主战场，灯具数量多，讲台的照度要求最高。根　据国家标准　建筑照明设计标准））（ＧＢ５００３４－２００４），教室照度标准值　为３１Ｘ）－－５００１ｘ，显色指数＞８０。采用调光控制可以完美满足照度方面　的需求，但是造价太高，因此教室照明还是采用时钟控制和开关控　制，在特定的时间段里，预设系统参数控制教室内日光灯部分或者　全部的开关。在窗户的旁边安装光线照度传感器，当自然光照度超　过照度预设定值时，控制器关闭部分不需要的灯具，自然光不能满　足照度需求时，由灯光补充。此外，多媒体教室的灯光控制可与会议　系统的投影仪及幕布、电动窗帘等进行联动，当打开投影仪的时候，　讲台的灯具关闭、电动窗帘自动关闭、幕布自动下降。厕所、电梯厅、　走廊等公共区域的照明采用动静探测器，灯光自动开启关闭，人来　灯开，人走灯灭，达到节能、便于管理的目的。同时应设置并联定位　开关，以便必要时解除感应探测功能。　２　１照明系统的组成　２　１．１照度传感器的应用　自习室照度要求较高，在窗户的旁边安装光线照度传感器，当　自然光照度超过照度预设定值时，控制器关闭部分不需要的灯具，　自然光不能满足照度需求时，由灯光补充。　２．１．２热释电红外传感器的应用　此模块非常简单，返回…１“一０。当环境照度不足时，有人在传感　器作用范围内的时候，返回高电平给单片机。此时，单片机驱动继电　器，打开日光灯。从而保证了该区域的光照度。　２．１．３作息时间开关系统　它利用单片机的时钟晶振计时，进行时间计算，并用ＬＥＤ数码　管把它显示出来；在进行时间计算，分每加ｌ时，都与规定的作息时　间比较，如果相等则进行相应开灯或者关灯动作。　关于时钟的设定我们抛弃传统的机械按键，而选择采用上位机　来修改预设值。有关上位机在下面详细说明。　５６　２０１５年２月上第０３期总第２０７期　２．２照明系统的控制　教室照明控制系统采用的是集中控制和管理、分散执行的方　式，即中央监控中心（上层）和智能照明控制柜（下层）。各单元的调光　控制互不干扰，相互独立，自成一体，也可以通过集中管理器和信息　接口，与楼宇自控系统连接起来，统一管理控制。智能照明控制的主　系统是由主干线、集中管理器和信息接口构成，底层是由各类调光　模块、控制面板、动静探测器及照度动态检测器构成。主系统对各区　域进行信号采样、检测，子系统对各分区实施具体控制。上下层之间　通过信息接口等元件来连接，实现数据的传输。控制与负载分开，控　制回路采用低压二次侧小信号控制。所有的开关信号以及采集的电　量信号都通过现场总线网络进行通信。现场总线网络通常采用Ｃ—　ＢＵＳ总线、ＨＢＳ总线等，系统可实时监控和检测网络中所有设备的　运行状态。　这里的中央监控系统即上文提到的上位机，我们用ＬａｂＶＩＥＷ　来编写，采用图形化的编程语言使没有软件开发经验的人，也能快　速构建我们所需要的工具，来实现数据测量和系统控制。　中央监控系统，将实时检测到教学楼灯具的开关状态，以及设　置作息时间（根据作息时间控制灯具的开关）。　２．３机械部分　此部分设计时考虑的主要问题：如何实现用弱电控制强电，即　如何用单片机控制市电，如何实现智能化、人机交互，即人和控制系　统的终端进行交互。　２．４大学教室照明系统的工作原理及性能分析　（１）它有一般电铃的功能，能告诉学生老师上下课；　（２）它能记录闹铃每天闹几次，当它闹了一定的次数，它会驱动　继电器切断电源；　（３）它有接受中断服务的功能。　基本工作流程是这样的：假如说闹铃一天闹１Ｏ次提示上下课（包　括自习时间在内），我们可以设置它在闹ｌ１次后，驱动继电器，将连接　闹铃的那一层电源给切断，这样就可以节省不必要的电能；第ｌ１次闹　是提示学生该离开教室了（铃声可以别样化，频率高点）；另外在每个　教室设置一个中断申请开关，按一下开关表示学生还想在教待１个小　时，连续按两次开关表示学生想在教室待两个小时。开关按了几次可　以用软件记录，程序根据记录的次数给几个小时的电量延时。　３创新点及应用　智能照明控制系统应用于大学校园中，可以提供良好的学习、　工作环境，有利于提高工作效率；有效地节约能源，大幅减少照明能　耗，延长灯具寿命；实现照明自动化、智能化，集中控制、统一管理，　减少维护工作量和费用。　参考文献：　［１］黄新，金菊良，李帆．桥涵水文［Ｍ］．北京：人民交通出版社。２００６．　［２］周芳，刘美根．智能照明控制系统在电气照明节能设计中的应用　［Ｊ］．低压电器，２００７。１　６：２０—２３．　［３］羊梅．智能照明控制系统应用分析［Ｊ］．成都航空职业技术学院学　报，２００６。２：４７—４９．　［４］田静．智能照明控制系统设计在学校的应用［Ｊ］．科技资讯。２００６．