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智能照明范文1
国务院近日全文印发《节能减排“十二五”规划》（以下简称《规划》），其中明确了节能减排领域的十大重点工程。绿色照明作为节能减排“十二五”规划的重要内容之一。实施“中国逐步淘汰白炽灯路线图”，分阶段淘汰普通照明用白炽灯等低效照明产品。推动白炽灯生产企业转型改造，支持荧光灯生产企业实施低汞、固汞技术改造。积极发展半导体照明节能产业，加快半导体照明关键设备、核心材料和共性关键技术研发，支持技术成熟的半导体通用照明产品在宾馆、商厦、道路、隧道、机场等领域的应用。推动标准检测平台建设。加快城市道路照明系统改造，控制过度装饰和亮化。
可见，在建筑界已经引入了“绿色”照明的概念，其中心思想是最大限度采用自然光源、设置时钟自动控制、采用照度感应等新技术。智能照明控制系统作为实现照明节能的重要手段在建筑节能中有着不可替代的作用，其基本原理是根据某一区域的功能、每天不同的时间、室内光亮度或该区域的用途来自动控制照明，起到对灯光节能控制、自由进行灯光多种形式的组合，使建筑实现节能的同时变得绚丽多姿。
本文以韩国“爱瑟菲（Avocent）”智能照明系统为例，介绍智能照明控制系统在建筑节能设计上的应用情况。
二、智能照明系统与传统照明系统的比较
2.1、线路系统比较
1） 单控电路系统比较
传统照明单控电路特点：
控制开关直接接在负载回路中；
当负载较大时，需相应增大控制开关的容量；
当开关离负载较远时，大截面电缆用量增加；
采用传统照明单控电路只能实现简单的开关功能。
总线式智能照明系统单控电路特点：
负载回路连接到输出单元的输出端，控制开关用EIB总线与输出单元相连。负载容量较大时仅考虑加大输出单元容量，控制开关不受影响；
开关距离较远时，只须加长控制总线的长度，节省大截面电缆用量；
可通过软件设置多种功能（开/关、调光、定时等）。
2） 双控电路系统比较
传统照明双控电路特点：
实现双控时用两个单刀双置开关，开关之间连接照明电缆；
进行多点控制时开关之间的电缆连线增多，使线路安装变得非常复杂，工程施工难度增大。
总线式智能照明系统双控电路特点：
实现双控时只需简单地在控制总线上并联多一个开关；
进行多点控制时，依次并联多个开关，开关之间仅用一条总线连接，线路安装简单、省事。
2.2、控制方式比较。
1） 传统控制采用手动开关，必须一路一路地开或关；
2） 智能照明控制采用低压2次小信号控制，控制功能强、方式多、范围广、自动化程度高，通过实现场景的预设置和记忆功能，操作时只须按一下控制面板上某一个键即可启动一个灯光场景，各照明回路随即自动变换到相应的状态。上述功能也可以通过其他界面如遥控器等实现。
2.3、照明方式比较。
1） 传统控制方式单一，只有开和关；
2） 智能照明控制系统采用“调光模块”，通过灯光的调光在不同使用场合产生不同灯光效果，营造出不同的舒适氛围。
三、智能照明控制系统描述
3.1 系统功能
（1）智能照明控制系统是全数字、模块化、分布式总线型控制系统，将控制功能分散给各功能模块。中央处理器、模块之间通过网络总线直接通信，可靠性高，控制灵活。
（2）系统根据某一区域的功能、每天不同时间的不同用途和室外光亮度自动调节照明。进行场景预设，由楼宇自控系统或分控制器通过调光模块、调光器自动调用。
（3）照明控制系统分为独立子网式系统，特定于房间或大型的联网系统。
（4）联网系统具有标准的串行端口，可以较容易地集成到楼宇自控系统的中央控制器，或与其他控制系统组网。
3.2 系统组成
系统由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、PC接口、监控计算机（大型网络需线路耦合器连接）、时钟管理器等部件组成。所有单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，由信号线（双绞线或光纤等）连接成网络。每个单元均设置唯一的单元地址，并使用软件设定其功能，通过输出单元控制各照明回路负载。
3.3 控制方式
智能照明常用的控制方式有场景控制、定时控制、天文时钟、光感探头控制、就地控制、远程控制、应急处理等，其主要功能及应用场所如下：
（1）场景控制。用户预设多种场景，按动一个按键，即可调用需要的场景，多功能厅、会议室、体育场馆、博物馆、美术馆、高级住宅等场所采用该控制方式。
（2）定时控制。根据预先设定的时间，触发相应的场景，使灯光打开或关闭，应用于地下车库等大面积场所。
（3）天文时钟。输人当地的经、纬度，系统自动推算出当天的日出、日落时间，根据这个时间来控制照明场景的开关，特别适用于夜景照明、道路照明。
（4）光感探头控制。根据光感探头探测到的照度，控制照明场所相关灯具的打开或关闭，常应用在写字楼、图书馆等场所。靠近外窗的灯具可采用光感探头，根据天然光的亮度进行开/关，以节约用电。
（5）远程控制。通过互联网对照明控制系统进行远程监控，可对系统中的各个照明控制箱的照明参数进行设定、修改，对照明状态进行监视、控制。
（6）应急处理。在接收到安保系统、消防系统的警报后，能自动将指定区域照明全部打开。
四、案例分析
某综合大楼的总建筑面积约为50396平方米，主要由地下2层及地上28层组成，其中地下2层至地上6层主要为停车库，地上7层及以上主要为诊室、实验室、校史展览、会议室、饭堂、办公等区域。该建筑内各功能空间面积较大，对照明控制的要求比较复杂。考虑到该工程的主体建筑、结构、设备专业施工与后期装潢设计均要同时进行，因此，在前期的设计过程中，选用的照明系统必须具有足够的灵活性。为此系统采用EIB总线对系统进行连接，主要由管理工作站、总线耦合器（网关）、电源模块、时间控制模块、开关模块、调光模块、智能控制面板、照度传感器等组成。
照明控制系统为分布式控制，模块化结构，可靠性高。任何控制模块均内置CPU，每个输入模块（场景开关）都可直接与输出模块（、输出继电器）通讯（发送指令 接受指令 执行指令），避免了集中式结构中央CPU一旦出现故障造成整个系统瘫痪的弱点
4.1、系统控制点表
4.2 、系统结构设计
系统结构如下图所示：
管理计算机：系统在控制中心各配置1台智能照明管理计算机进行楼栋的智能照明的管理，计算机采用“联想”的启天M7151F型工作站，工作站配置1套“爱瑟菲”的“ASF.SW30500”型控制管理软件和“ASF.CP.2”网关，通过网关，工作站与各前端模块及设备采用485总线进行连接，实现对智能照明系统的监视及控制。
“ASF.CP.4”总线耦合器（网关）：现场总线和以太网的接口功能，具有4个总线接口，总线工作状态指示，包括总线电压、短路报警等。耦合器上联通过TCP/IP的局域网连接至管理上位机，下联通过485总线连接到前端控制器、控制面板等设备。线路藕合器可以也可以作为支线藕合器使用，也可作为藕合器或支线复用器使用.作为支线藕合器使用时，它可将支线连接至主线，作为区域藕合器使用时，它可将主线连接至干线。
电源模块：为了给所有前端各种开关模块，控制面板、照度开关的供电，系统配置电源模块，电源模块选用爱瑟菲“ASF.PW.24V”型电源模块。
时间控制模块：系统为了实现各种时间场景的应用，系统配置爱瑟菲“ASF.TM.8”的时间模块。
开关模块：根据前端每个控制箱内的电源回路数量分别配置不同数量的4路、6路、8路的电源继电器模块，具体选型为：4路开关模块选用爱瑟菲“ASF.RL.4.16A”型模块、6路开关模块选用爱瑟菲的“ASF.RL.6.16A”型模块、8路开关模块选用爱瑟菲的“ASF.RL.8.16A”型模块。
调光模块：选用4路荧光灯调光模块，调光模块选用爱瑟菲的“ASF.FL.4”型模块
智能控制面板：为了现场对灯光不同场合的控制，系统在相应区域配置控制面板，控制面板选用爱瑟菲“ASF.IP.4”型智能面板，管理方便，主控站可对任意可编程现场控制面板通过场景命令开启或禁止使用
照度传感器：选用爱瑟菲“ASF.IP.4”型照度感应器，照度传感器本身和总线耦合器（多功能输入模块）分离。
4.3、系统控制策略
4.3.1、公共区域照明
公共区域照明包括大堂、走廊、电梯间等地方。
1）大堂
大堂可以采用时钟控制及照度传感器控制。可以根据外界自然光来控制靠窗口的回路照明，当天气阴沉或夜幕降临及照度不足时，系统打开对应照明回路。使室内保持最佳的亮度。
同时在大堂服务台处配置控制面板，可根据需要手动控制就地灯具的开关。通过回路搭配方式对走道照明设置为白天模式、上班模式、下班模式及晚上模式等，同时根据实际使用用途设置为一般模式、省电模式和全开模式。在主控室做集中管理与监控，达到节省用电成本又可以达到最佳的控制效果。
2）公共通道和电梯厅
走廊采用定时控制，分时段进行定时。白天我们可以根据外界自然光来控制靠窗口的回路照明，晚上系统自动开启红外传感器，实现人来灯亮人走灯灭的节能效果。
在中医院研修楼公共走道采用定时控制和红外感应控制方式。在白天期间采用定时控制，在晚上的时候启动红外移动控制方式，人来开灯，人离开后灯延时关闭
4.3.2、车库照明设计
在车库入口管理处应安装可编程开关，用于车库灯光照明的手动控制。平时在系统中央控制主机的作用下，车库照明处于自动控制状态。车辆进出繁忙时，车库照明处于全开状态。白天，由于有日光，可适当降低照度，节省能耗。车辆较少时只开车道灯，如需观察车辆，可就地开启局部照明，经延时后关闭。
控制方式：
中央控制（在主控中心对所有照明回路进行监控，通过电脑操作界面控制灯的开关）
定时控制（季节、清晨、进出高峰、上午、中午、下午、傍晚、夜晚、深夜、节假日等模式）
隔灯控制（利用隔灯的方式区分照明回路，实现1/3、2/3、3/3照度控制）
现场可编程开关控制（通过编程的方式确定每个开关按键所控制的回路，单键可控制单个回路、多个回路）
4.3.3、室外园林景观照明设计
在公共区域的照明是最能体现智能照明的节能特点，在没有使用到智能照明时，当没人经过的时候灯还依然亮着，这就大大浪费了电能。智能照明系统可以设置1/2，1/3场景，根据现场情况自由切换。也可以设置时间控制，在白天的时候，室外日光充足，这时可以关闭全部照明，在傍晚的时候，室外日光逐渐降低，需要开启1/2或1/3场景模式，等到深夜的时候，人流量非常小，又可回到1/3场景模式。这样最大限度的节约了能源。
控制方式：
中央控制（在主控中心对所有照明回路进行监控，通过电脑操作界面控制灯的开关）
定时控制（季节、清晨、白天、黄昏、夜晚、深夜、节假日等模式）
隔灯控制（利用隔灯的方式区分照明回路，实现1/3、2/3、3/3照度控制）
现场可编程开关控制（通过编程的方式确定每个开关按键所控制的回路，单键可控制单个回路、多个回路）
4.3.4、系统功能
1. 根据季节、作息时间、照度变化等对照明系统进行人性化管理。
2.设置现场智能开关，通过工作人员可在现场控制灯光。并可实现各区域独立的自动化控制。并可设定密码保护功能，避免无关人员操作。
3.发生火灾时，自动启动应急照明，强制关闭所有一般照明回路。系统可锁定事故照明仅在消防中心的计算机控制而禁止在本系统的监控计算机及现场控制面板控制；也可以解锁、开禁。
4.中控触摸屏和现场智能开关上均可进行场景控制，分为全开模式、清扫模式、特殊模式等。如：清扫模式，使用时只须选择相应的场景按键，灯光会自动按照设定好的方式打开相应区域的照明回路。
5.系统的网络扩展性相当强，对于大区域的控制场地，根据现场情况，系统可以组成足够小的网络，通过以太网接口就近接入光纤网络，进行高速通讯和控制。
智能照明范文2
让灯具变聪明的智能传感器
智能传感器是一种具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。一般情况下，智能机器人的感觉系统由多个传感器集合而成，采集的信息需要计算机进行处理，而使用智能传感器就可将信息分散处理，从而降低成本。利用智能感应技术，智能节能LED产品能最大限度实现节能减排。
深圳市国宁新能源投资有限公司CEO刘小平表示，采用智能感应技术让灯会“听命令”，将作为公司下一代智能LED产品的研发目标，在现有的“聪明灯”智能感应技术下，这一目标将不是幻想。届时，“聪明灯”将会使人们的生活更舒适，在能耗方面也会更节能。
举例说，晚上你回到家，告诉家里的灯，“我回来了”，灯就亮了。同样的，你洗漱完毕，告诉灯，“我要睡觉了”，灯就自动熄灭了。这就是新一代智能LED产品的使用效果。如果享受这种智能节能技术，在最大化节能的同时，你是否会觉得方便许多？
刘小平介绍，在地下停车场，平时要用到40W的灯，如果安装LED智能节能灯管，同等照明条件下只需要12W，且5分钟后如果停车场内无动静，智能节能灯管自动调节为微亮，此时功率只有3W，省电效率可达9成多。
“我们拥有全球独创的智能节能和高效陶瓷散热技术，正常情况下节能效率达75%，加上智能技术，节能效果可达80%以上。减排效果能达到每节约一度电相当于减少0.33KG标准煤的碳排放量。”刘小平表示，这种智能LED节能技术可覆盖煤矿、市政、商场超市及学校等高用电单位，可在一定程度上为节能减排做出巨大贡献。
绿色楼宇需要智能照明系统
当节能降耗成为关系到国际市场竞争能力、资源保护和环境保护等社会经济可持续发展的重大问题时，大力推广“绿色楼宇”的建设和改造也就成为必然。在“绿色楼宇”建设过程中，采用智能照明控制系统带来的效果非常显著。智能照明控制技术的发展可以使照明更加节能、省电，更具人性化，使用更便捷，在需要的时间给需要的地方和最需要的人以最舒适和高效的照明。绿色照明的应用包含对光源、电气附件、灯具、配线器材以及调光和控光器件等的合理采用。例如，充分利用自然光、采用高效节能的电气附件（如用节能电感镇流器和电子镇流器取代传统的高能耗电感镇流器）、采用各种节能的控制设备或器件、采用智能化的照明控制系统等。
中国照明协会室内照明专业委员会名誉主任、全国采光照明标准技术委员会副主任任元会认为，智能化控制系统的LED应用到写字楼等高层建筑楼梯和过道照明中，将充分发挥LED的节能优势，实现“按需照明”的目标，起到“人来灯亮，人走灯暗”的调光作用，达到良好的节能效果。
采用智能照明控制系统，借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件，可以使照明系统工作在全自动状态，系统按预先设定的若干基本状态进行工作，这些状态会按设定的时间相互自动切换。对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，以实现节能。利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，一般可达30%以上。例如，当一个工作日结束后，系统将自动进人晚上的工作状态，自动并平缓地调暗各区域的灯光；同时，系统的移动探测功能也将自动生效，将无人区域的灯自动关闭，将有人区域的灯光调至合适的照度；此外，还可以通过编程随意改变各区域的光照度，以适应各种场合、不同场景的要求。
应用智能照明系统，还可以改善工作环境，提高工作效率。在传统照明系统中，配有传统镇流器的日光灯以100Hz的频率闪动，这种频闪会使工作人员眼睛疲劳，降低工作效率。智能照明系统中的可调光电子镇流器工作频率很高（40kHz～70kHz），不仅克服了频闪，而且消除了启辉时亮度不稳定的问题。在为人们提供健康、舒适环境的同时，也提高了人们的工作效率。
价格因素导致智能灯
难入寻常百姓家
目前，智能照明的价格相对较高，是其难以进入家居照明市场的重要因素。据了解目前最贵的家用智能照明为国外品牌，约1000元/路，一般三室一厅的住宅，需要20路，即一套智能照明系统需要约2万元。但是智能照明还只是处于发育阶段，规模效益难以形成。当市场形成一定规模以后，其价格还有很大的空间可以压缩。可以肯定，照明新光源和智能控制技术将在未来的低碳生活中起到决定性的作用。
广东省标准化研究院副主任徐晨博士介绍，LED以其光源特性决定了其未来的智能化照明方向。因此，一套以LED为主的智能化照明设计及解决方案，光是其中的LED，目前就因价格高昂而难以进入普通百姓家，更何况还需要一套价格不菲的控制系统。家居照明控制系统其实就是一台微型计算机，成本不低。
尽管，智能照明目前照进寻常百姓家尚有难度，但在一些酒店、建筑中却已开始广泛运用。据悉，早在去年上半年，飞利浦照明就已经与拜耳合作加入生态商务建筑计划。通过跨领域合作，该计划在建造公共及商务可持续建筑方面，为建筑行业的决策者们提供了全面的服务和材料解决方案。同时，欧司朗也于去年收购Encelium科技公司。这家公司拥有尖端的商业建筑物照明控制软件系统，也是欧司朗瞄准成为LED照明解决方案供应商的一颗棋子。
而据记者了解，中山的泰腾照明也在进行智能化照明在办公场所的应用这方面的尝试。
从“绿色照明”到“绿色通讯”
暨南大学理工学院陈长缨教授表示，从“绿色照明”到“绿色通讯”是未来照明发展的必然趋势。在2010年世博会上“泸上生态之家”就已现端倪，一盏LED灯照亮桌面，与其它照明不同的是，照亮的桌面上还满载了各种资讯。
这是LED光照系统在通讯领域的最新应用。它通过把无线通信能力嵌入LED照明安装中，通过利用半导体照明系统实施高速多媒体数字信息传输，可以实现“有灯光的地方就能下载信息”。相关业内人士认为，“实用化的白光LED通信系统，在多个领域内具备应用创新前景，可用于汽车车号识别系统、防追尾系统，也可用于手机身份识别系统、电子钱包、大屏幕信息下载系统等，并不会产生电磁污染。”
智能照明行业发展前景可期
智能照明行业自上世纪90年代进入中国市场，受消费意识、市场环境、产品价格、推广力度等各方面的影响，一直处于缓慢发展的态势。近些年，随着经济的快速发展，特别是地产行业的高歌猛进，国内智能照明行业迅速发展，各类智能照明产品纷纷面市，中国智能照明市场规模从2005年的49亿元成长到2009年的137亿元人民币。前瞻产业研究院智能照明行业研究小组分析预测，中国高端智能照明市场5年内容量有望达到2000亿美元。
20世纪90年代开始，国外智能照明系统厂商就已经在中国投资建厂。进入21世纪，国内智能照明厂家和商家也如雨后春笋般迅速发展，涌现出了如瑞郎、百分百照明、清华同方、索博等大小不一的几十家企业，国内智能照明行业进入一个崭新的发展阶段。但由于国外品牌智能照明系统起步早，跨国企业研发实力较强，其产品在创意、质量等方面均走在智能照明行业前端，国内智能照明市场目前是国外品牌的天下。国外品牌占据了国内90%以上的大型公用建筑（如体育场馆、写字楼、酒店等）和70%以上家居智能照明系统的市场份额，国内现有的照明企业还无法与之争锋。
智能照明范文3
通用照明中的固态发光产品
阻碍这种转移的原因是一传统市场的容量太大，二是市场的惯性所致。要满足后向的兼容性恐怕是最大的挑战。热管理、电压转换和色彩管理是需要解决的基本问题。随着越来越多的业内人士开始认识到这些问题，需要采用智能的数字控制方法来经济有效地解决各种各样的挑战，然后才能享受新技术所带来的好处。
有趣的效率数字
据能源之星(energystar.gov)的官员估计，如果全美都采用LED这种高效的照明方式，那么全美的电力需求将减少10％以上，可以为纳税人节约1700万美元的开支，减少2亿吨的二氧化碳排放量，相当于减少了1500万量汽车。
如果在建筑物上采用LED照明，可以节约48％的照明用电。一盏白炽灯的发光效率一般是lO～15lm/w，荧光灯的效率可达70～100lm/W，氙气灯的效率为80～120lm/W，目前的商用LED的效率为80lm/W，有些实验产品已经达到了131lm/W，而LED的最大理论光效是200lm/W。
白色并不是色彩
LED的最大问题是发光的频带很窄，这样光的颜色很单一，可以达到高效率，并且不会发热。如果光的颜色正是我们所要的当然最好了，但在一般的照明中，我们需要的都是白光。换句话说，我们需要的是按照一定比例混合起来的多种颜色，来模仿经过地球大气过滤后的阳光的频谱。
可以通过在LED的蓝色或紫外光源上涂上一层含磷材料，来获得白光。所有的LED厂商都在对含磷材料的成份、厚度、位置进行广泛的研究。
LED厂商们接连不断地公布新的研究成果，称新器件的效率比以往任何产品的效率都高。此外，光源的质量也在不断提高。我们眼睛所看到的光的质量可以用相关色彩温度(CCT)来衡量，这是与所感觉到的灯的颜色最匹配的黑体的温度。
恰当地混合各种颜色
获得白光LED的另一种方法是按照正确的比例将红、绿、蓝(RGB)三种颜色混合起来，不但能获得白光，而且还能获得所需的色温。图1是这种方法的应用电路，用1个8引脚的8位MCU来控制三色RGB LED。只需简单的算法，就可以对3个发光管的相对光强进行控制，可以达到6位的分辨率(64个光强等级)，对控制颜色输出和相关颜色温度来说是足够的了。
该电路采用了PIC12HV615闪存MCU、分压电阻、复位电路、A/D转换器，振荡器提供8MHz的时钟，构成了一个简单的单芯片解决方案。在生产时，还可以利用这种闪存器件的在电路可编程特性进行颜色校准。
LED的寿命
图1所示的电路适用于很多应用，但有一个很重要的缺点是效率低。这是一个线性解决方案，电能都消耗在镇流器电阻上了。此外，在整个产品生命周期内还可能出现更多的问题。
LED的一个主要优点是极长的使用寿命，这也带来一个严重的问题，即偏色。LED可以使用50000小时以上，其发光强度会从标称值逐步下降到70％左右(白炽灯在使用大约1500小时以后会突然失效)。
不幸的是，在这50000小时内，一个白光LED的相关色彩温度(CCT)将会发生变化，当荧光粉老化的时候，CCT会向更高的温度漂移，即向蓝色漂移。当三种颜色的发光体按照不同的曲线老化时，RGB的LED也会出现类似的问题。
通过使用微控制器，加上预测算法或闭环控制系统，将会开发出几种技术来补偿由于器件老化所带来的影响。有些生长商已经生产出了彩色光敏元件，再配合简单的PID算法就可以一次性地彻底解决色彩漂移问题，当然采用这种元件会增加一些成本。
由于色彩漂移的过程非常缓慢，就不需要很高的计算性能，甚至低成本的8位MCU就能满足要求。
LED并不是冷的
通用照明中的另一个很大的挑战是热管理问题。正如前文所述，高功率的LED在很窄的一个频带内向外产生电磁辐射时不会浪费能量，但仍然会产生热量，热量会通过传导而不是辐射的方式散发出来，这一点类似于白炽灯。
由于要考虑后向兼容性，LED的发热问题给设计通用照明系统提出了很大的限制。为一个给定功率的白炽灯设计的照明系统很难适应同样功率的LED，因为热传导的路径是非常有限的。
功率转换和控制
当整个业界都把关注的重点放在如何实现最大的LED发光效率时，驱动／控制电路的效率问题也必须受到同样的重视。LED是低电压器件(Vf为3～4V)，工作电压与市电完全不匹配，为实现最高的效率和保持持续的光输出，LED需要精确的电流控制和开关模式的功率转换。
为解决这个问题，必须采用一些恒流驱动技术。不但需要隔离、功率因数校正，在有些情况下还需要进行两级处理。输入电压先被降低到一个中间电压，并采用功率因数校正和高电压隔离，第二级解决LED对电流和热控制的需求。
图2是采用了升压转换器(MCP1630)的恒流配置方案，由8位MCU提供灵活的时钟源，电流设定点可由编程设定，以适应不同的LED模块、调光功能，并利用外置的传感器提供闭环的温度控制。
智能照明范文4
关键词：单片机；主控制器；分控制器；有线通信；光亮度检测；零点检测 文献标识码：A
中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2017）02-0007-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.02.004
1 概述
照明耗电是高校消耗电能比较多的一部分，目前很多高校教学楼并没有专人管理，有些学校虽然设了专人管理，但是管理模式落后，这些管理模式包括：设定统一的开启和关闭整座教学楼照明电源时间；设定统一的时间并分层送电。这些模式相比较无人管理，在一定程度上达到了节能的目的，存在着在白天光照良好的情况下教室灯具开启和在午休时间长明灯的现象，造成电能浪费。但是统一开启模式，并不能根据教室里实际需要开启的光源或者实际需要开启的教室数来启动照明系统，不能真正意义上达到节能的效果。
为此，本系统是以单片机为控制器的核心，根据高校某教学楼照明系统在实际运行中的情况，设计照明节能统一控制系统。该系统能够根据不同的环境下，统一安排对整个教学楼的照明进行控制，在既保证教室办公照度的前提下，又达到节能的目的，从而使照明的量和质达到一个平衡。
2 系统整体方案
根据功能要求，系统需要设计远程操作室的上位机系统，每个教室个体的下位机系统以及上下位机系统之间的通信系统。本设计选用单片机系统作为上下位系统的控制器，采用485半双工通信方式组建主从模式的通信系统。整个系统的结构框图如图1所示：
3 硬件电路设计
3.1 电源电路的设计
本系统设计了一个+5V的直流电源给单片机供电，该电路将市电220V交流电降压为10V交流电，再经过二级管桥式整流、电容滤波、LM7805稳压，最后输出一个稳定的+5V直流电，输出的电压偏差不超过0.1V，整体性能达到预期要求。
3.2 主控制器的电路设计
主控制器选用单片机（AT89S51），搭配键盘、数码显示、复位、晶振及通讯接口。
键盘主要是用硎淙胄畔，这些信息包括各种启停信号、分控制器地址号、复位等。本设计采用4×4矩阵式键盘，与单片机的P1并行口连接。每个按键对应一个功能，键盘行线与列线呈垂直排列分布，16个开关按键都放于行列的交叉处，键盘行线一端通过上拉电阻与电源连接，一端与P1口连接，分别为P1.4、P1.5、P1.6、P1.7，列与P1口的低四位连接，分别是P1.0、P1.1、P1.2、P1.3。
由于本系统显示要求不是很高，所以选用数字共阴极结构的七段LED管来显示。利用单片机的P.0端口控制管脚，为了满足LED管正常发光所需的电流，加入74HC245进行驱动。
3.3 分控制器电路设计
分控制器实现的控制和数据处理任务相对简单，采用单片机（AT89S2051），搭配晶振、实时时钟芯片、可控硅控制电路、零点检测电路、看门狗电路、通信接口电路。
利用硅光电池的短路电流与光照度成线性关系的这个特性，对光照亮度进行检测，再用LM324运算放大器对硅电池检测产生的电信号进行放大，将光电池传感器输出的0～0.5V电压放大为0～5V，提供给A/D转换模块用。
利用限流电阻和两个发光二极管组成电路，控制单片机P1.3接口点位的高低，从而控制发光二极管电路的通断，从而实现电压过零点的检测。
照明亮度控制系统是将前面放大的硅光电池信号强度与设定的亮度信号进行比较，根据差值情况调整输出电压来控制照明灯的亮度。输出电压的平均值，
利用单片机的定时器配合软件产生输出一定频率的方波，当电源电压VCC不变的情况下，改变波形的占空比α来改变输出电压的平均值。
3.4 RS485通信电路的设计
根据任务，本系统设计由一个主机带多个从机的通信系统。具体选用专用的485低功耗通信芯片（MAX485），用一对双绞线将各个接口连接起来实现。将该芯片的RO和DI端连接到单片机的RXD和TXD，利用单片机控制芯片的和DE端，接收数据时令=0，发送数据时令DE=1。另外，采用光电耦合器提高系统的抗烦扰能力。
4 系统软件设计
4.1 程序总体结构设计
本控制系统软件设计的总体结构如图2所示：
整个程序设计要完成照明启停、照明亮度调节、人机交互、通信控制这四大部分的控制任务。照明启停控制部分包括教室单一启停控制及全部教室统一启停控制；人机交互包括操作键盘系统和监视的数码显示系统。
4.2 照明启停控制程序设计
照明启停控制主要是分控制器接收主机发送的命令信息，利用485通信方式，适时反馈给主控制器信息，最后执行并完成任务。
4.2.1 全部启停控制程序步骤：
第一步：数据初始化。
第二步：调用键盘扫描子程序，并判别是否有启停控制信号输入；如果没有返回上一步，如果有进入下一步。
第三步：读取输入信号。
第四步：主控制器发送全部启停信号到各个分控制器。
第五步：各分控制器反馈给主控制器地址信号。
第六步：判别主、分地址是否一致。如果一致，主控制器给分控制器发送确定信号后返回；如果不一致，显示错误信息后返回。
4.2.2 单独启停控制程序步骤：
第一步：数据初始化。
第二步：主控制器发送给某分控制器地址信号。
第三步：分控制器系统判别地址是否与主控制器发送的一致。如果不一致，关闭该分控制器系统；如果一致，向主机汇报地址接收主机一致信息。
第四步：分控制器执行主控制器发送的启停信号。
第五步：执行完成后返回。
4.3 人机交互程序设计
4.3.1 键盘扫描程序设计。键盘扫描程序主要完成前面提到的启停控制、分控制器控制、确认等任务，由于动作的特殊性，需要在程序中考虑防抖，引入延时程序，在延时一段时间后再次键盘扫描，如果3次检测都有信号即可说明该按键确实动作。具体的程序流程如图3所示：
图3 键盘扫描流程图
4.3.2 显示程序设计。本显示系统主要是完成分控制器地址的显示，具体的程序流程：
第一步：数据初始化。
第二步：查表读取段码。
第三步：将上面的码送到驱动显示。
第四步：送信息给译码器选通低电位数码管。
第五步：判别显示是否完整。是结束返回；不是将显示的缓冲区左移并返回到第二步，继续往下执行。
4.4 RS485通信程序设计
4.4.1 主控制器通信程序设计。主控制器通信部分主要是完成向分控制器下达指令、接收分控制器反馈的各种信息。具体程序设计流程包括：
第一步：初始化。
第二步：主控制器向各个分控制发送地址帧。
第三步：判别是否为广播模式。如果不是，将等待从机信息反馈；如果是，执行下一步。
第四步：主控制器向分控制器发送数据。
第五步：等待分控制器应答，发送成果Y束并返回。
4.4.2 分控制器通信程序设计。分控制器通信部分主要完成：接收主控制下达的指令信息，将本控制器的地址、执行情况信息反馈给主控制器，然后确认信息准确后执行并完成任务。具体程序设计流程包括：
第一步：数据初始化。
第二步：判别主控制器发送的地址是否与本分控制器地址一致。如果一致，反馈给主控制器一致信息，然后到下一步；如果不一致，结束。
第三步：执行主控制器发送的控制任务。
第四步：反馈给主控制器执行成功信号。
第五步：结束返回。
4.5 照明亮度控制程序设计
照明亮度控制系统主要是完成PWM信号的占空比调节。具体程序设计流程包括：
第一步：数据初始化。
第二步：单片机输出一定频率的方波，并接收亮度检测信息。
第三步：判别亮度是否与设定值一致。如果一致，程序结束；如果不一致，执行下一步。
第四步：根据大小调节占空比，并返回检测。
5 结语
本文主要提出了一种教室节能智能照明控制系统的设计方案，并介绍了具体的软、硬件电路设计过程。该系统利用485构建的主从通信方式，完成主分控制器之间的信息传递与处理。各个分控制器能够根据主控制器发出的指令，完成各个教室照明系统开启、亮度调节且完成相应的显示任务。在一定程度上解决无专人设置或者有专人设置但是不能自主开启各教室、照明亮度调节的问题，更加有效地节能。但是在教室照明系统的实际运行中，发现由于学生步入教室行为的不确定性，学生进入教室后选择座位的不确定性等，如何将智能控制理论应用到单片机系统开发，实现更优的照明控制系统设计将是下一步研究的重点。
参考文献
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[3] 吴金戎，沈庆阳，等.8051单片机实践与应用[M].北京：清华大学出版社，2002.
智能照明范文5
【关键词】照明节能智能控制技术
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
电能是建筑照明等用电设备使用的能源形式。人们天天无意识地、频繁地与各式各样的照明电器在打交道。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，电能的需求量正在大幅度地增加，能源供需矛盾日益加剧。如何以科学的发展观为指导，科学、合理地节约用电，不仅是每个用电消费者应该认真面对的问题，同样也是每个电气设计人员必须认真加以思考和解决的任务。
一、照明节能的方式
1、照明光源的选择
（1）采用高效节能的电光源
办公室、教室、会议室采用光效高、寿命长、显色性好的细管径直管形三基色荧光灯管。因为直管型灯管效率优于弯曲灯管，且灯管管径越细，光效越高，节电效果越好。直管型荧光灯管按管径大小分为T12等多种规格（T＝1/8英寸，数字代表T的个数），一般应采用T8以下（≤26mm）的细管径直管形荧光灯。另外，由红、绿、蓝三种基色混色组合成为暖白色光的三基色荧光灯管光色接近太阳光，灯光舒适，且发光效率高，符合优质光源的条件，因而采用细管径直管形三基色荧光灯管。
（2）采用新型绿色光源
半导体发光二极管（LED，Lighting Emitting Diode）的固态照明被称为第四代新型绿色光源，不仅光效高、功耗低、相同照明效果比传统光源节能80%以上；而且本身不含汞、铅等有害物质，废弃物可回收，光谱中没有紫外线和红外线，在生产和使用中不会产生对外界的污染，是符合绿色照明节能、环保要求的优质光源。目前越来越多地应用到信号标识照明、建筑物中的诱导灯和勾勒轮廓的立面照明、庭园灯光多色彩的照明和城市夜景等领域，将逐步代替白炽灯和荧光灯进入普通照明领域，是未来发展的趋势。
2、照明灯具的选择
一般应根据视觉条件的需要，综合考虑灯具的照明技术特性及其长期运行的经济性等原则进行灯具的选择。
（1）灯具的效率
条件允许时，优先选用直接开启式灯具。对室内荧光灯和高强度气体放电灯的开启式灯具效率不应低于75%。当灯具装有遮光格栅时要注意遮光格栅保护角对降低灯具效率的影响，灯具效率不应低于60%，以提高灯具效率。
（2）灯具的材质
应选用变质速度较慢的材料，如用玻璃灯罩或搪瓷反射罩制成的灯
具，以减少光能衰减率；采用易清洁、防静电且不吸尘材质制造的灯具。
同时，优选光通量利用系数高的灯具。
（3）照明技术特性
可采用非对称光分布的灯具，它具有减弱工作区反射眩光的特点，在一定的照度下，能够大大改善视觉条件，因而可获得较高的效能。
二、智能照度控制系统的节能分析
采用照明控制系统可以大大减少智能建筑能量的消耗并可缓解用电高峰时期的用电负荷。
1、提高管理水平，减少维护费用
智能照明控制系统，将普通照明人为的开与关转换成了智能化管理，不仅使大楼的管理者能将其高素质的管理意识运用于照明控制系统中去，而且同时将大大减少大楼的运行维护费用，并带来极大的投资回报。
2、利用自然光进行照度补偿
照度传感器检测周围环境的照度，与设定值比较，从而控制照明开关。当室外光较强时，室内照度自动调暗，室外光较弱时，室内照度则自动调亮，使室内的照度始终保持在恒定值附近，这样可以最大限度地利用自然光，达到节能的目的。一般来讲，越靠近窗自然光照度越高，人工照明提供的照度就低，保证合成照度维持在设计照度值。
3、通过智能照明控制系统保持照度不变
新安装的合乎规定的照明设备，在使用3~5年之后，照度只剩下原设计值的44%，因此电气工程师在对新的建筑物进行电气设计时，有时其初始照度设置得较高，这种设计方法会由于照度设计偏高造成不必要的浪费，传统照明系统的房间照度曲线呈锯齿状，随着时间的推移，灯具的效率和房间墙面反射率不断衰减，引起照度下降，两次装修后又重新回到原有的照度值。使用智能控制系统以后，虽然照度设计还是偏高，但由于采用了智能调光系统，系统将会按照预先设计的亮度使照明区域保持恒定的照度，呈水平直线，不受灯具效率降低和墙面反射率衰减的影响，阴影部分为节约的能源，这也是智能照明控制系统可节约能源的原因之一。
4、通过人的活动情况控制灯的状态
现代高层办公大楼中，人为造成照明能源浪费的现象仍然非常严重，无论房间有人还是无人，经常是“长明灯”。通过动静探测控制，可以减少很多能源。当然，如果做到智能照明系统既能分散控制又能集中管理，大楼的管理人员也可以通过人工操作关闭无人房间的照明灯。
当然，在一个灯光控制系统中，我们会采用多种控制技术，来达到节能的目的。可将各种传感器的检测情况及开关动作加以综合控制并对一天的照度情况进行分析，能量节省主要由检测人的传感器和灯光的调节技术（包括照度值调节、人工调节、自动调节)来决定。
在房间内部，若人员稀少，检测人的传感器在能量节省中是最重要的影响因素，特别是当人离开，而灯的手动开关又处于打开的时候。在人员密集的地方，光的调节则是最重要的影响因素，特别是当人在房间里位置不动的话，灯光的自动调节控制则是更有效的节约能量的方法。
三、实际工程的应用
武汉某图书馆是一座标志性的现代建筑，其特色的书山、中庭、空中花园、云海、清水泥墙和外墙百叶等都是建筑物的亮点，将这些亮点和艺术效果通过照明效果体现出来，是照明设计师和灯控设计师共同努力的目标，同时对节能光源的选择及控制也提出了很高的要求。
1、阅览室、培训室
阅览室、培训室的照明用电占据了图书馆内大部分照明电力消耗，是图书馆照明节能的重点。
（1）光源的选择
根据GB 50034―2004《建筑照明设计标准》的要求，将该区域的照度控制在300 lx，灯具选用28W T5型荧光灯。
（2）照明节能控制系统解决措施
图书馆书架取阅区域、阅览室等采用分区传感技术控制照度。靠近玻璃幕墙，幕墙外有折射光线的百叶，系统可以充分利用自然光调节灯光的亮度输出。根据光感探头测得的亮度，能个别地调节荧光灯亮度输出。当外部明亮时，幕墙边的荧光灯被充分调弱，而远离幕墙的荧光灯则保持亮度。灯光的强弱也是根据测量房间不同区域所需照度而调节的，所以光感探头一般安装在窗口，以便保证适当的照明。控制开关能方便用户手动控制灯光，以便临时需要。
通过相关数据的计算每天合计节电量为516 kWh，每年节约的电费约为18万元，光源的寿命延长节省约为3. 2万元，算得每年节约成本21. 2万元。故收回投资年限约为3 a。
2、卫生间区域
（1）计算依据
依据GB 50034―2004《建筑照明设计标准》，照度要求为75~150 lx，功耗为6~7W /m2。采用人体红外感应技术、时序控制:工作时间取上限值(无人50 lx/有人150 lx)，非工作时间取下限值(无人10 lx/有人80 lx)。卫生间共28个，共用300组13W节能灯。按1元/kWh的工业用电，每年实际使用350 d。
增加成本:电子调光镇流器300只×180元≈5. 4万元，原来采用的非电子调光镇流器300只×75元≈2. 25万元，节能控制设备4万元，算得一次性增加的设备投入约为7. 15万元。
（2）计算结果
卫生间节能改造前后能耗计算结果如表5所示。
每天合计节电量为32. 78 kWh，每年节约的电费约为1. 15万元，光源的寿命延长节省约为0. 8万元，每年节约成本1. 95万元。故收回投资年限约为3年8个月。
结束语
照明节能是一项推动照明技术全面发展和进步的系统工程，其含义广泛，意义重大而深远，在新的世纪里，必将有更大的发展。
参考文献
[1] 何前爱.建筑电气照明设计中的节能措施[J].民营科技. 2008(07)
智能照明范文6
Abstract： With the continuous improvement of living standards， people are proposing higher requirements for the energy-saving lighting， which makes the intelligent lighting control system come into being. This paper will breifly describe the application of an intelligent control in the lighting system.
关键词：智能；照明；应用
Key words： intelligent；lighting；application
中图分类号：TM923.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）11-0215-02
0 引言
当今建筑自动控制系统（BA），是以电气触点来实现区域控制、定时通断、中央监控等功能。由于在BA系统中照明控制系统不是独立的，再加上其控制功能简单，导致其在使用过程中存在一定局限。尤其是一旦自动控制系统出现异常，就会影响到整个照明系统。面对这种形势，照明系统应与时俱进，运用现代科学技术，研究和采用智能化专业照明控制系统。如此不仅能够提高照明质量，还能够延长其使用寿命，有效节约能源。照明管理与设备维修也更加简洁，工作效率更加显著。本文简述智能照明系统的结构、功能及应用，并提出今后智能照明系统发展的方向与重点。
1 系统的结构和组成
按网络的拓扑结构分类，可将智能照明控制系统分成总线式和混合式两种形式。两者各有千秋，前者成本较低，相对独立又容易扩展，具有较强灵活性。后者传输速度快，存取协议简单，容易故障诊断和排除，具有较高的可靠性。
智能照明控制系统最常见的是数字式照明管理系统，其主要有三部分组成，分别是输入单元，输出单元及系统单元，每个单元都对应唯一的单元地址，其功能用软件设定，各负载回路由输出单元来控制。
通常系统采取集中控制和管理/分散执行的方式，具体来说就是配置中央监控中心和智能控制照明柜，前者装置的设备主要有主通控制器、计算机等，负责控制和管理整个系统，利用网络可使控制命令与各智能控制柜的可编程控制器进行通信联络，同时接收来自智能控制柜内可编程控制器发出的各种信号，并对这些信号进行分类处理，一旦发生异常情况，应及时采取应对措施。（智能照明控制系统结构详见图1）
2 系统的功能
现阶段智能控制系统具有的功能主要包括以下方面：
①由于该系统设置有中央监控装置，对整个系统实施统一管理，能够随时地依据现场效果对照明装置进行调节，不仅效率高，而且效果好；②为便于对各灯组的开、关进行手动操作，系统设有自动/手动转换开关；③即使供电出现故障，也能够及时应对，具有危机时刻应急灯组；④具有灯具启动时间、累计记录和灯具使用寿命的统计功能；⑤具有灯具异常启动和自动保护功能；⑥具有场景预设、时序控制、定时、亮度调节及软启动、软关断的功能；⑦系统设置与其他系统连接的接口，有利于综合管理水平的提高。
除了上述智能控制系统功能外，随着该系统的不断完善，其具备的功能会越来越多。
3 使用效果
智能照明控制系统具有良好的应用效果，具体分析如下：①实现了照明的人性化，随着环境、地区、人员等因素的改变，对照明质量的要求也是不同的，在这种情况下，如何能够随时调整和控制照明成为了照明系统的当务之急，而智能照明控制系统的出现很好的解决了上述问题，它能够随时的调节和控制，有利于不同地区不同人员对照明质量的需求。②提高管理水平，智能照明控制系统摒弃了传统的开关，全部实行智能化管理，不仅提高了管理效率，也提高了管理水平。③节约能源，由于智能照明控制系统能够依据室外的亮度自行的调节灯光至合理的照度，具有良好的节能效果，不仅如此，该系统还能够结合各项工作实际情况，实行按时自动开、关照明，最大限度地节约了能源。④延长灯具使用寿命，由于电网电压决定了照明灯具的使用寿命，随着电网电压的增高，灯具的寿命会逐渐的降低，反之，则会延长，因此要想延长灯具的使用寿命，必须采取有效措施防止电网电压过高，而智能照明控制系统由于设置了抑制电网冲击电压和浪涌电压装置，完全不用担心出现电网电压过高的问题，有利于灯具使用寿命的延长。
4 智能照明控制系统设计应用实例
以东台市体育场的灯光照明设计为例，结合当地体育运动发展实际情况，设计了开灯方案模式，比如足球训练模式、文艺演出模式、清扫模式、足球比赛模式、彩电转播模式等，依据自身的需求用户可以自行选择开灯方案模式。
整个场地共有金卤灯284套，其中400W的80套， 2000W的204套，控制装置是4个配电柜，它们被分散在不同的主体育场灯光控制室内。整个控制系统的管理方式是集中控制和管理、分散执行，即中央监控中心（上层）和智能照明控制柜（下层）。整个场地照明控制和管理由监控中心负责，不断与与各台智能照明控制柜中的可编程照明控制器进行通讯。一方面，通过总线传输相关控制命令，使各区域照明控制柜内的可编程控制器接收到相关控制命令；另一方面，接收来自各区域照明控制柜内的可编程控制器发出的各类信号，并对这些信号进行分类处理，同时将相关参数显示在计算机上，一旦发生异常情况，应及时采取应对措施。它可与其他BA系统通过接口集成。智能照明控制柜则负责执行监控中心发出的指令，以满足控制场地的照明需求，进而保证各项活动的顺利正常开展。需要注意的是，场地灯光不仅可由监控中心的计算机控制，也可以进行手动按钮分组操作、控制。
利用智能控制系统管理体育场的灯光照明装置，不仅能够确保良好的照明效果，还可以最大限度地节约能源，减少运行维护成本，更重要是由于该系统能够限制灯具的电网电压过高，使得灯具的使用寿命大大延长了。
体育场由于应用范围较广，使得其具有线路繁多、功能复杂的特点，而灯光智能控制系统的出现能够有效简化线路，如此不仅能够节约导线和电能，还能够有效缩短工期，降低成本，具有良好的经济效益。
初步估算，如果按智能照明节能控制系统产品正常使用寿命10年计算，共可节省电费46.4万元；若使用的智能照明节能控制系统RZM5―3W50型号按照7万元/台，仅节省的电费只需1年半就可收回全部投资。10年中用户的净收益约为39.4万元。同时使用节能设备后，供电品质也大大得到了改善，用电设备及照明电压得到稳定，从而延长了用电设备及照明灯具的使用寿命，减少了灯具的维护费用，灯具的更换频率也明显得到了改善。
未来“智能建筑”是建筑的发展趋势，这无疑对照明系统提出了更高的要求，照明系统也必须与时俱进，运用“智能照明”技术。由于“智能照明”技术不仅能够确保良好的照明效果，还可以最大限度的节约能源，减少运行维护成本，延长灯具使用寿命，推动了智能照明技术的迅速发展。
参考文献：
[1]华东建筑设计研究院.智能建筑设计技术，2002.
