智能化照明控制系统设计论文.docx

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智能化照明控制系统设计论文

本科毕业论文

题目：

楼宇智能照明控制系统设计

院〔部〕：

信息与电气工程学院

专业：

电气工程与自动化

班级：

电本0705

姓名：

季田田

学号：

2007082315

指导教师：

全民丽霞

完成日期：

2011年6月5日

摘要

随着社会的进步,建筑设计也向着更舒适、平安和节省能源的方向开展。

智能照明系统充分利用电子技术、通信技术和计算机网络技术将建筑物的各种照明器具有机的连接在一起，实现有效的管理和控制。

智能照明系统正是智能家居的趋势之一。

针对传统照明系统布线麻烦、节能效果差等缺点，我们设计开发了基于CAN总线技术的智能照明系统。

系统中的智能灯光节点能够根据外界光强自适应调整自身灯光亮度，周期性采集室光强、有无人进出等环境信息，并及时响应用户的控制命令。

本文主要介绍了智能调光系统及设计过程中的关键技术环节,包括CAN总线技术的应用，系统网络设计、智能继电器、控制面板、传感器和红外遥控技术,并描述了智能调光系统的主要应用。

关键词：

CAN总线；智能继电器；智能调光；红外遥控

DesignofBuildingIntelligentLighting-ControlSystem

ABSTRACT

Alongwiththesocialprogress,thedesignofbuildingtowardsamorefortable,safeandenergy-savingdirection.Toachieveeffectivemanagementandcontrolof.building,intelligentlightingsystemmakefulluseofelectronictechnology,municationandputernetworktechnologytoavarietyoflightingfixtureswithinthebuildingtogetherorganically.Intelligentlightingsystemisjustthetrendsofintelligenthome.Wedesignanddevelopmentofintelligentlightingsystems.basedonCANbustechnology,takingintoaccountthatittroubleforwiring,andpoorenergyefficiencydrawbackintraditionallightingsystem.Intelligentnodeintheintelligentlightingsystemcanaccordingtooutsidelightlevelsadaptiveadjustmentitslightintensity,collectedindoorlightintensityperiodically,testingiftherehaspeopleinoroutandtimelyresponsetousercontrolmands.Thispaperdescribesthedesignofintelligentlightsystemandkeytechniquesintheprocess,includingtheCAN-bustechnology,thedesignofnetworksystemintelligentrelays,controlpanels,sensorsandinfraredremotecontroltechnology,anddescribesthemajorintelligentlightsystemapplication.

KeyWords:

CANbus;intelligentrelay;intelligentlight;infraredremotecontrol

1前言

1.1选题背景和意义

随着信息控制技术的开展,现代化建筑中的楼宇自控设备和不同功能的系统越来越多,越来越复杂。

但无论何种建筑,也不管该建筑的智能化程度有多高,照明控制一直在其楼宇自控系统中占据十分重要的位置。

目前，我国照明用电占建筑用电的20%-30%，该工程是一种基于单片机89C51和CAN总线的智能照明系统硬、软件设计。

该系统可根据对光强度的不同需求，均匀调节环境光照强度，实现室照明的人性化、个性化。

传统的控制方法是将被控制的设备用连线引入控制室,这样不仅造成电力电缆铺设过多,增加了投资本钱,而且还大大增加了灯回路的辐射干扰,对空间电磁环境造成了污染。

智能照明控制系统为现代化建筑楼宇照明提供了新途径—微机型灯光控制系统。

它采用网络控制技术,使得照明灯的电力线路可以不再经过控制室,而直接引入顶棚或马道。

这种控制方法不仅可以方便地控制灯光的亮度,还减少了电力线路及相应设施投资,减少了灯回路的辐射干扰,而且可以使灯回路采用母线方式布线,线路规整,便于安装维修。

但在目前使用的微机型灯光控制系统中,由于网络通信大多采用RS-232、RS-485、20mA电流环等通信方式[1],因而普遍存在通信距离短、数据传输速度慢、误码率高、可靠性差等问题[2]。

CAN总线是现场总线的一种,具有通信速率高、开放性好、报文短、纠错能力强以及控制简单、扩展能力强、系统本钱低等技术特点和一系列优点。

CAN是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。

通信速率可达1MBPS。

其特点有：

〔1〕CAN总线通信接口集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等工作。

〔2〕CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进展编码。

CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。

〔3〕CAN总线采用了多主竞争式总线构造，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及播送通信的特点。

CAN总线的微机灯光控制系统就是采用现场总线控制技术[3],构成全分散式微机灯光控制系统,有效地解决了微机型灯光控制系统的缺乏。

CAN总线所需的完善的通信协议[4]可由CAN控制器芯片和接口芯片实现,大大降低了系统的开发难度、组成本钱,缩短了开发周期。

该系统投资少、功能强、可靠性高、便于扩展,特别适合大型的智能办公大厦对灯光设备的控制需要。

在市场上具有强劲的竞争力。

1.2课题关键问题及难点

该课题的关键技术是CAN总线技术。

CAN〔controllerareanetwork〕是一种有效支持分布式实时控制的串行通信网络。

CAN总线控制器可工作于多种方式，并采用无损构造逐位仲裁竞争方式向总线发布数据（它废除了站地址编码，代之以对通信数据进展编码，这可使不同节点同时接收到一样的数据，使CAN总线构成的网络测控节点之间的数据通信实时性更强，并且容易构成冗余构造，提高系统的可靠性和灵活性（其次，CAN总线通过CAN控制器接口芯片PAC82C250的2个输出端CANH和CANL与物理总线相连（当系统有错误出现多节点同时向总线发送数据时，系统将不会出现总线短路，损坏某些节点的问题，而且CAN节点在错误严重情况下具有自动关闭功能，保证不会出现RS485网络中因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁〞状态。

难点在于采用CAN总线技术组网，连接各种类型的照明控制装置，来实现能量管理，实现照明的定时控制和按需求控制等功能。

1.3调研综述

1.3.1目前国、国外该工程的研究状况

从20世纪60年代开发了白炽灯、荧光灯、高强度放电灯所使用的电子调光器[5]，到20世纪90年代以来，国外以计算机技术为根底开发出灯光自动调光系统、自动关停系统和自动补偿系统，也称“智能照明〞的新型照明控制系统，并已有定型产品得以良好的推广和运用，使建筑照明由传统控制走向计算机控制或无人控制的新领域。

自1984年美国建成第一座智能建筑以来的十几年中,在世界围,智能建筑以一种崭新的面貌和技术,迅速在各地展开。

尤其是亚洲的日本、新加坡、等国家和地区,为了适应智能建筑的开展,进展了大量的研究和实践,相继建成了一批具有智能化的建筑。

我国在20世纪（以下同）80年代末着手编制建立部的?

民用建筑电气设计规?

JGJ/T16-92时,也开场涉及到智能建筑的理念,并提到了楼宇自动化和办公自动化,直到90年代初智能建筑这一概念才逐渐被越来越多的人们所认识和承受,尤其是在1993-1995年期间,全国上下许多大中城市的房地产商都将自己开发兴建的建筑标以“智能建筑〞,“全智慧型建筑〞“3A型智能建筑〞,“5A型智能建筑〞等等,一时间智能建筑成了房地产商开发销售的热点。

近几年，我国高层建筑迅猛开展，这种智能型照明控制系统也已悄然进入了我国建筑行业。

目前，金茂大厦，世界贸易中心等建筑已应用了这种智能型照明控制系统。

1.3.2目前工程的开展趋势

本世纪80年代以来,随着计算机技术和网络技术的开展,带来了信息科学技术的革命,尤其是信息高速公路热引发了一场新的革命,使人们突破了时间、空间及计算技术的束缚,实现了多个对象间的直接信息交流。

信息成为社会经济、科技等赖以开展的一项重要资源,信息化成为一个城市现代化程度的最高标志之一。

在国一些经济兴旺的大城市如、、等,纷纷开展自己的信息化建立,建立起集语言、数据、视频图像为一体的多媒体宽带综合业务数字网,并将光纤入户作为远期目标,故纷纷要求各建筑物或建筑群应建立交换间,进展、数据、电视信息分配,并规定今后新建灭火系统,大楼一律采用综合布线系统,以防止重建或屡次反复布线设计与施工。

在这种趋势下照明控制系统也越来越趋向于智能化。

现场总线技术被广泛应用到照明系统中，其控制的系统构造也越来越多样化，从最早的集中式，集散式向分散式开展，各控制单元的工作独立性不断提高，系统的可靠性和经济性也不断提高。

无线传感网络近几年也被应用到该领域，实现无线控制。

1.4主要研究容

智能照明控制系统是一个由中央控制器、主通信干线、分支、信息接口及控制终端等局部构成，是一个对各区域实施一样的控制和信号采样的网络系统。

智能照明的控制终端由调光模块、控制面板、照度动态检测器及动静探测器等单元构成，主控制器和终端之间通过信息接口等元件来连接，实现控制信息的传输。

研究的主要容如下:

1〕通过阅读中英文文献资料、现场调研，深入了解国外有关网络技术的开展现状、产品现状和该项技术在智能照明领域的应用情况。

2〕研究网络组网的关键技术，掌握其工作原理和设计方法；

3〕研究智能照明的控制方法和节能技术；

4〕设计基于嵌入式系统的智能照明控制系统的硬件电路。

设计和开发基于51单片机的智能照明控制器；包括：

智能继电器、智能调光器、控制面板等。

5）设计并开发基于无线传感器网络的硬件系统；

6）设计系统的网络架构。

2基于CAN总线的系统构造

智能照明系统一般由传感器（如光线感应器、面板开关等）、执行器（如调光电子镇流器）、网络通讯单元（路由器、中继器等）以及辅助单元（如电源）等组成，遵循统一的网络协议，借助各种不同的“预设置〞控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光亮度进展准确设置和合理管理。

此外智能照明系统中还可对荧光灯进展调光控制，由于荧光灯采用了有源滤波技术的可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提高了功率因数，降低了低压无功损耗。

因此，在灯具制造工艺一样水平的情况下，在建筑物中采用智能照明系统不仅能操作简单，管理维护方便，还可以满足工作/生活多样性需求，并且可以