智能照明控制系统开发方案.docx

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智能照明控制系统开发方案

智能照明控制系统软件

开发方案

一．引言

1.1编写目的

本文档作为##############X与##############X救援设备之间就建立##############X救援设备智能照明控制系统软件开发效劳达成共识的根底文件，作为双方界定项目围、签定合同的主要根底，也作为本项目验收的主要依据。

同时，本文档也作为智能照明控制系统软件需求理解达成后继工作开展的根底，供双方项目主管负责人、项目经理、技术开发人员、测试人员等理解需求之用。

本文的研究思路是基于智能化管理的理论、利用先进的现代科技技术，将供智能化管理这种优秀的管理模式引入照明控制系统的运作中，其核心在于最大限度提供照明系统的控制和管理水平，减少照明系统运营本钱，使##############X救援设备的照明控制水平得到提高，增强企业竞争力。

 智能化照明是随计算机、传感器、通讯、网络与自动控制技术而开展起来的综合技术，正以惊人的速度向各个专业领域渗透。

智能化是任何电子产品必然的开展方向之一。

智能照明控制技术的开展可以使照明更加省电、节能、使用更便捷，在需要的时间给需要的地方以最高效的照明，提升照明环境质量。

智能化照明更是使照明进一步走向绿色和可持续开展的重要方向。

本智能照明系统是一个集多种控制方式、现代数字控制技术和网络技术、照明技术于一身的控制系统。

系统按照煤矿特点，配置灵活、合理，功能丰富,界面美观友好，操作简便快捷。

该智能照明控制系统主要包括“照明状态〞、“历史数据〞、“系统设置〞三大局部。

在本工程项目系统建成后，全矿照明将实现计算机远程自动监控和管理，监控系统通过将自动化控制技术与计算机技术相结合，到达对矿井照明的高效、可靠、全方位的管理。

本系统的建立将坚持和把握“可靠性、先进性、扩展性、经济性、易用性〞五个关键原那么。

该系统建成后，可实现一秒钟全矿所有或局部〔按需设置〕照明的自动开关，既可节约大量电能，又可延长灯具的使用寿命，从根本上实现了电费、灯具费、维修费等费用大量节省的目标。

1.2适用围

本文档适用于所有与本项目有关的软件开发阶段与其相关人员，其中：

##############X方面的项目负责人、公司方项目经理、技术开发人员〔包括分析人员、设计人员、程序人员〕、测试人员应重点阅读本文档各局部，其他人员可选择性阅读本文档。

1.3文档概述

本文档主要描述了智能照明控制系统软件总体设计思路。

本文档首先从业务背景、系统功能、运行环境等方面概要描述系统，其次从设计原那么、功能设计、数据结构设计等方面描述系统的总体设计情况，然后进一步详细描述系统技术实现策略、项目实施以与待确定的问题。

1.4参考资料

1、 刚,林 凌.与8051兼容的高性能、高速单片机———C8051F##x[M].:

航空航天大学,2002.

2、莫德举,丽丽.RFIC卡读写器研发[J].仪器仪表学报,2003（8）.

3、 王广涛,喜梅.天车对位下料装置改良方法的探讨[J].铸造设备研究,2007（4）.

4、宋汉珍.微型计算机原理[M].:

高等教育,2005.

5、宪礼,新蕾, 斌.基于无线射频通信的多功能瓦斯报警矿灯的研制[J].工矿自动化,2008（6）.

6、 松杰,兰忖.基于AT89C52的天车智能遥控系统研究与设计[J].自动化仪表,2008（9）.

7、 光宇,树勇.一种新型控制与保护开关在天车改造中的应用[J].低压电器,2008（5）.

1.5术语、定义和缩写

1、C/S〔Client/Server，客户机/效劳器〕模式又称C/S结构，是软件系统体系结构的一种。

C/S模式简单地讲就是基于企业部网络的应用系统。

2、XP，极限编程〔ExtremeProgramming〕是一门针对业务和软件开发的规那么，它的作用在于将两者的力量集中在共同的、可以到达的目标上。

3、TCP，TransmissionControlProtocol传输控制协议TCP是一种面向连接〔连接导向〕的、可靠的、基于字节流的运输层〔Transportlayer〕通信协议，由IETF的RFC793说明〔specified〕。

二．总体概述

2.1现有系统描述

##############X在与##############X就制作智能照明控制系统软件开发方案开兴旺成共识之前，没有关于智能照明控制系统软件系统。

2.2系统建立目标

本智能照明控制系统利用先进电磁调压与电子感应技术，对照明情况进展实时监控与跟踪，自动平滑地调节电路的电压和电流幅度，改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗，提高功率因素，降低灯具和线路的工作温度，到达优化供电目的照明控制系统。

随着计算机技术、通信技术、自动控制技术、总线技术、信号检测技术和微电子技术的迅速开展和相互渗透，照明控制技术有了很大的开展，照明进入了智能化控制的时代。

实现照明控制系统智能化的主要目的有两个：

一是可以提高照明系统的控制和管理水平，减少照明系统的维护本钱;二是可以节约能源，减少照明系统的运营本钱。

具体目标如下：

1、节省能源和降低运行本钱。

2、可实现照明的快捷控制。

3、节省施工和施工简易性。

4、节省设计费用，以与维护保养费用。

5、系统具有较高的抗干扰能力与较高的稳定性、可靠性。

6、采用高速数据交换技术，具有最正确的实时性。

7、采用模块化面向对象设计技术，功能强、集成方式灵活，可适应不同应用规模需求。

8、有强大的查询与数据输出功能。

9、查询时间段可任意设定。

10、开放性，整个系统是一个开放系统，兼容性强。

11、灵活性，系统组件方式灵活，功能配置灵活，功能全面，配置方便。

12、高平安性和可靠性，系统具有完善的平安防措施，对所有操作人员赋予操作权限，并有完善的密码管理功能，人员注册、设备操作均有详细的记录。

13、系统方便扩展和升级，系统采用分层模块化结构，便于系统的扩容和升级，灵活的数据配置软件，只需通过配置数据库即可将新增监控对象参加系统。

2.3需求概述

本智能照明控制系统可以根据环境变化、客观要求、用户预定需求等条件而自动采集照明系统中的各种信息，并对所采集的信息进展相应的逻辑分析、推理、判断、并对分析结果按要求的形式存储、显示、传输，进展相应的工作状态信息反应控制，以到达预期的控制效果。

本系统所有功能均采取模块化设计，可根据客户的需求灵活配置各模块，极高的数据处理能力，完善的数据备份机制，保证数据有效、准确，界面友好统一，任何用户稍加培训就可以轻松上手。

本系统在设计开发过程中引入有着极其严格的过程管理，全面引入面向对象设计思想，对项目进展全面控制和管理，以保证软件系统的开发质量与可维护性。

软件系统可根据煤矿工作者、应用软件管理者的实际需求对已有的数字化功能进展调整，也可以进一步开发新的功能，以满足软件应用人员管理的需要。

降低企业软件系统的运行风险与维护费用。

2.4软件系统主要功能

登陆首页

翻开软件后，软件首页即呈现“照明状态〞页面，界面清晰，呈现设备名称、照明状态、声控状态、红外状态、节能状态、开关状态。

此“照明状态〞界面，是本系统的核心功能。

页面下方为“照明状态〞、“历史数据〞、“系统设置〞、“用户登录〞版块。

用户登陆

用户需登录才可进展“照明状态〞、“历史数据〞、“系统设置〞的具体操作。

点击“用户登录〞，即进入登录页。

输入用户名、密码，并确认密码，点击“登录〞，成功登录后即可进展“照明状态〞、“历史数据〞、“系统设置〞的相关操作。

如未进展用户登录，点击“历史数据〞、“系统设置〞，页面自动跳入“用户登录〞页面。

登录后，“用户登录〞按钮变为“用户退出〞按钮。

用户完成“照明状态〞、“历史数据〞、“系统设置〞的相关操作后，点击“用户退出〞按钮，即可完成平安退出操作。

照明状态

用户输入用户名与密码登录后，点击“照明状态〞，即可进展“照明状态〞的具体操作。

点击“开关〞，即可开启或关闭各矿道照明。

可点击页面下方的“首页〞、“上一页〞、“下一页〞、“尾页〞，查看、控制各页面照明状态。

历史数据

用户点击“历史数据〞，如未登录，页面自动跳入“用户登录〞页面。

输入用户名与密码登陆后或已登录，页面中可显示各设备名称，点击设备名称可以查看该设备的历史数据。

例如，点击“矿道左01〞选择页面左下方的年、月、日，即可查看当日每隔一个小时照明系统的状态、声控的状态、红外的状态、节能的状态。

也可点击“首页〞、“上一页〞、“下一页〞、“尾页〞，查看相应时间段各项指标的数据。

页面下方设有“照明状态〞、“历史数据〞、“系统管理〞、“用户退出〞板块，可快捷进入各版块。

系统设置

用户点击“系统设置〞，如未登录，页面自动跳入“用户登录〞页面。

如输入用户名与密码登陆后或已登录，主页面呈现照明设备接入设置、用户设置、数据复原、接口设置、历史数据检测设置、数据备份、数据压缩。

页面下方设有“照明状态〞、“历史数据〞、“系统设置〞、“用户退出〞板块，可快捷进入各版块。

点击“照明设备接入设置〞，即可进入照明设备接入设置页面，查看各矿道接入情况。

也可点击“首页〞、“上一页〞、“下一页〞、“尾页〞，查看其它矿道照明设备接入情况。

页面下方设有“照明状态〞、“历史数据〞、“系统管理〞、“用户退出〞板块，可快捷进入各版块。

点击“用户设置〞，即可进入用户设置页面。

页面中呈现各用户名，可点击“修改〞或“删除〞对已有用户进展修改。

点击“取消〞，即可返回上一页面。

点击“用户设置〞页面中的“添加〞即进入用户添加页面，填写用户名、密码、确认密码，点击此页面中的“添加〞，即可完成用户的添加操作。

点击“取消〞，即可返回上一页面。

点击“数据复原〞，即可进入数据复原页面。

选择“浏览〞，选择数据备份文件所在的路径，点击“确定〞，即可完成数据复原的操作。

点击“取消〞，即可返回上一页面。

点击“接口设置〞，即可进入接口设置页面。

点击启用，填写端口、Ip地址。

填写完成后，点击“确定〞，即可完成对接口的启用设置。

点击“历史数据监测设置〞，即可进入历史数据监测设置页面。

填写单位：

秒、分、小时，点击“确定〞，即可完成历史数据监测频率的设置。

点击“数据备份〞，即可进入数据备份页面。

选择“浏览〞，设置数据备份文件的路径，点击“确定〞，即可完成数据的备份。

点击“取消〞，即可返回上一页面。

点击“数据压缩〞，即可进入数据压缩页面。

点击“确定〞，即可完成数据压缩的操作。

三．系统设计

3.1设计原那么

本方案在设计过程中始终遵循系统应具备高可靠性、先进性、实用性、可扩展性与开放性原那么，以满足智能照明控制系统整体的需要。

设计依据为：

1、《民用建筑设计通那么》GB503522005  

2、《民用建筑电气设计规》JGJ/T 16-92  

3、《智能建筑设计标准》GB/T50314-2000  

4、《智能建筑评估标准》DG/T08-2001  

5、《智能建筑工程质量验收标准》GB50339-2003

6、建筑智能化系统工程设计管理暂行规定 〔建立部1997-290〕  

7、建筑电气设计规 〔JCJ/T16-92〕  

8、智能建筑设计标准〔DBJ-08-47-95〕  

9、建筑设计防火规 〔GB50045-95〕  

10、装修图纸  

11、电气图纸

1、可靠性——规化设计、选型，备用线缆、通道； 

2、先进性——充分采用发挥FULL-2WAY总线系统最新技术与产品优势； 

3、个性化与通用化相结合——简单、通用、易懂的方式实现所有普通与特殊功能； 

4、灵活性——系统硬件与软件易于改变与扩展； 

5、易维护性——输出模块采用集中导轨式安装，并设置手动功能。

所有控制区域的灯光回路可实现时间顺序控制、计算机监控、液晶触摸屏控制、现场面板控制与遥控等智能化控制方式。

1、集中控制和多点操作功能：

在任何一个地方的终端均可控制不同矿道的灯。

2、全开全关和记忆功能：

整个照明系统的灯可以实现一键全开和一键全关的功能  

3、技术先进性：

选用国际最新的专业厂家产品。

4、系统高可靠性：

系统软件采用技术成熟的产品。

5、系统运行管理方便：

软件系统中文化，组态开发，操作方便。

6、技术支持能力强：

承建单位技术实力强，效劳完善。

7、系统可扩展性能强：

模块化结构有利于扩展与维护。

8、投资少：

系统选型具有高性能价格比。

9、建立时间短：

在较短的时间完成系统的安装调试。

该智能照明控制系统功能完善，可靠性、平安性高。

系统具有较高的抗干扰能力，采用高速数据交换技术，具有最正确的实时性。

系统组态灵活方便，功能强、集成方式灵活。

可扩大性，系统软件具有较强的可扩大性和升级能力。

灵活性，系统组件方式灵活，功能配置灵活，功能全面，配置方便。

高平安性和可靠性，系统具有完善的平安防措施，对所有操作人员赋予操作权限，并有完善的密码管理功能，人员注册、设备操作均有详细的记录。

易用性原那么。

系统应使用参数化设计，界面友好，操作简便，自动化程度较高。

可维护性原那么。

系统可对采集的数据和错误的数据提供文本文件备份效劳，通过查询功能实现对操作日志与操作结果的再现，并且可找到相关文件的保存路径。

3.2系统用户

该系统的普通用户为智能照明控制系统的使用者，工作人员通过该系统查询、记录、管理照明。

该系统的管理员为智能照明控制系统的管理者，系统管理员通过用户名登陆系统，按照需求进展操作。

3.3接口设计

接口是提供应其他模块或者系统使用的一种约定或者规。

因此接口必须要保证足够的稳定性和易用性。

这是设计接口的根本要求。

本系统对外提供一个TCP端口。

端口号默认为2001，其它程序可以通过此端口，获取各时间段智能照明系统记录的数据。

3.4系统功能分析 

本智能照明控制系统软件有助于实现矿井的现代化管理；可显示其监控围全部被监控状态；能查询各矿道照明情况历史数据；具有完善的操作管理功能。

照明状态进展查看和控制，可任意开启或关闭各矿道照明。

四．实现策略

4.1实现本系统功能的方法

首先要制作一个仓库设备信息的存储库，以用来存储设备信息。

作为主题工作后台。

接下来将要再建立一个主表，也就是设备信息表，作为前台功能展开，以完成各方面操作。

4.2关键技术 

LED调光技术

目前对LED调光IC的研究还处于初级阶段，市面上的调光LED停留在小功率的层面。

我们必须要开发一套成熟的可以驱动更大功率的LED的调光方案，从而降低整体的本钱。

4.2.2控制器的网络化技术

我们的产品既可以单独小规模安装，也可以大围安装。

大围安装时，可以通过计算机系统集中控制大型建筑里的灯光系统。

因此控制器的控制信息交换和通信也是我们需要解决的关健技术之一。

4.3开发策略

OOP开发策略

OOP开发策略是为了解决面向过程程序设计中存在的功能与数据别离而引起的程序复杂性问题而设计的。

与SP相比，更易于实现对现实世界的描述。

通过对象机制来封装处理与数据，以控制程序的复杂度，通过继承提高程序可重用性和软件开发效率。

为了确保工期提高开发效率，需要对人力资源进展有效组织。

最好将程序员组成开发小组，以团队承当编程工作。

小组组成具有平等协作制、组长负责制和技能互补制三种形式。

开发管理人员，对项目开发的进度和工作安排都必须有详细计划，出现软件危机最主要的两个因素就是开发本钱难控制和开发计划难落实。

编程框架主要是软件的根底构架，为应用程序所包含的业务对象、数据访问和界面逻辑中的基类。

编程框架可由建模工具根据设计模型通过正向工程直接生成。

1、软件实现的报告与审批。

2、发挥程序员的独创性。

3、功能编程、界面编程以与后台数据库的编程应分开实现。

4.4数据存储藏份策略

磁盘阵列技术也称为RAID，该技术可以在定程度上改善硬盘系统的可靠性与可用性。

简单的磁盘阵列可以采用在效劳器中加装RAID卡和多个硬盘来实现，更好的方法是采用专用的磁盘阵列柜。

双机容错技术是国对于双机容错相关技术的俗称。

在国外，一般称为高可用系统。

它的根本原理是在同一个计算机应用软件系统上采用两个或两个以上的主机/效劳器硬件系统来支持。

这样，当主要的主机/效劳器发生故障时，就通过相应的技术，由另外的主机/效劳器自动接收故障机器所承当的任务。

磁盘镜像是指在一个磁盘控制器下挂接两个同样的物理硬盘，一个为主盘，另一个为镜像盘，数据可同时写到两个硬盘中。

两个硬盘在工作中完全保持一样的状态，这样，在一个硬盘发生故障时，另一个就能保证系统正常工作，但是，这种方法在磁盘控制器发生故障时，系统仍无法止常工作。

每个文件都是由不同的逻辑块组成的，每一个逻辑的文件块存储在连续的物理磁盘块上。

但是，组成一个文件的不同逻辑块极有可能存储在分散的磁盘块上。

比方UNIX系统，它使用了索引节点或“inode〞结构来映射逻辑块地址和相应的磁盘上的物理地址。

一个inode包含了指向物理磁盘块的指针。

对于比拟大的文件来说，一个单一的inode太小，无法映射所有的逻辑块，需要多个块的间接引用包含更多的指针。

备份软件通常既可以进展文件操作又可以对磁盘块进展操作。

基于文件的备份系统能够识别文件结构，并拷贝所有的文件和目录到备份资源上。

这样的系统跨越了存储在每个inode上的指针，顺序的读取每个文件的物理块。

然后备份软件连续的将文件写入到备份媒介上。

这样的备份使得每个单独文件的恢复变得很快。

4.5技术路线

LED属于半导体元器件，它与传统的电光源有着很大的区别。

因此LED的调光必须采用专用的调光线路才能到达最正确的调光效果。

我司经过数月来的市场需求调研和产品技术研发，目前已经实现了LED的专用调光线路：

先通过CPU调压，然后再将其转化为PWM调节实现数字化的调节，亮度可0%~100%调节。

且解决了用可控硅调光时对电网产生的影响。

经过我们的测试，无论是从调光的效果还是相关的技术指标均到达理想标准，目前在同类产品中属于先进水平。

控制器的作用是连接并控制每个LED灯，控制器接收到面板或者遥控器的指令后就调节。

五．运行环境

5.1硬件环境

效劳器端：

处理器：

奔腾D以上

存：

1G以上

硬盘：

60G以上

客户端：

处理器奔腾D以上，存500M以上

5.2软件环境

操作系统：

XP或Windows98与以上系统

应用软件：

Office2000中文版，Excel和Word

数据库：

SQLServer2000

客户端：

XP或Windows98与以上系统，.NETFramework4.0

5.3开发工具

开发工具：

MicrosoftVisualStudio2010

数据库：

MicrosoftSQLServer2000

5.4项目设计依据

1、建筑智能化系统工程设计管理暂行规定 〔建立部1997-290〕  

2、建筑电气设计规 〔JCJ/T16-92〕  

3、智能建筑设计标准〔DBJ-08-47-95〕  

4、建筑设计防火规 〔GB50045-95〕  

5、装修图纸  

6、电气图纸

六.系统的结构和组成

智能照明控制系统按网络的拓扑结构，大致有以下两种型式，总线式和以星形结构为主的混合式。

它们各有特色，前者灵活性较强，易于扩展，控制相对独立，本钱较低。

后者可靠性较高，故障诊断和排除简单，存取协议简单，传输速度较高。

  一般智能照明控制系统都为数字式照明管理系统，它由系统单元，输入单元和输出单元三局部组成。

除电源设备外，每一单元设置

唯一的单元地址，并用软件设定其功能。

通过输出单元来控制各负载回路，各种形式的单元简述如下：

１、系统单元：

用于提供工作电源，源系统时钟与各种系统的接口，包括系统电源、各种接口〔PC、以太网、等〕，网络桥。

主系统对各区域实施一样的控制和信号采样的网络；子系统那么对各分区实施不同具体控制的网络。

主系统和子系统之间通过信息等元件连接，实现数据传输。

２、输入单元：

用于将外部控制信号变换成网络上传输的信号；如可编程的多功能〔开/关、调光、定时、软启动/软关断等〕输入开关、红外线接收开关与红外线遥控器〔实现灯光调光或开/关功能〕。

各种型式与多功能的控制板，〔如有的提供LCD页面显示和控制方式，并以图形、文字、图片来做软按键，可进展多点控制、时序控制、存储多种亮模式等〕，各种功能传感器〔如红外线传感器可感知人的活动以控制灯具或其他负载的开关, 亮度传感器〕,通过对周围环境的亮度的检测，调整光源的亮度，使周围环境保持适宜的照度，以到达有效利用自然光，节约电能。

３、输出单元：

智能控制系统的输出单元是用于承受来自网络传输的信号，控制相应回路的输出以实现实时控制。

输出单元有各种型式的继电器。

调光器〔以负载电流为调节对象，除调光功能外，还可用作灯具的软启动，软关闭〕模拟量输出单元，照明灯具调光接口，红外输出模块等。

系统一般采用集中控制和管理、分散执行的方式，亦即配置中央监控中心和智能控制照明柜，前者有控制计算机、主通信控制器等设备，用于对整个系统进展控制和管理工作，通过网络将控制命令与各智能控制柜的可编程控制器进展通信联络，同时接收来自智能控制柜可编程控制器的有关自动与手动工作状态、灯具开/关状态等，并在异常情况下采取处理措施。

七.控制原理

C－BUS系统是一个二线制的照明管理系统，所有C－BUS单元由一对通讯信号线〔UTP5〕连接成网络，每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设置功能，通过输出单元控制各负责回路，输入地址通过群组地址和输出单元建立对应联系。

当有输入时，输入单元将其转换成C－BUS信号在系统总线上播送，所有的输出单元接收并作出判断，控制相应输出回路。

C－BUS系统的控制方式是由计算机设定的，一旦系统设置完成后电脑即可撤除。

C－Bus系统的每个单元均置微处理器，所有的参数被分散存储在各个单元中，即使系统断电也不会丧失。

八.系统的功能

目前智能控制系统具有以下功能：

1、智能系统设有中央监控装置，对整个系统实施中央监控，以便随时调节照明的现场效果，例如系统设置开灯方案模式，并在计算机屏幕上仿真照明灯具的布置情况，显示各灯组的开灯模式和开/关状态。

2、具有灯具异常启动和自动保护的功能。

3、具有灯具启动时间，累计记录，和灯具使用寿命的统计功能。

4、在供电故障情况下，具有双路受电柜自动切换并启动应急照明灯组的功能。

５、系统设有自动/手动转换开关，以便必要时对各灯组的开、关进展手动操作。

６、系统设置与其他系统连接的接口，如建筑楼宇自控系统〔BA系统〕，以提高综合管理水平。

７、具有亮度调节、定时、时序控制与软启动、软关断的功能。

随着智能系统的进一步开发与完善，其功能将进一步得到增强。

九.使用效果  

采用智能照明控制系统总的效应如下：

1、实现照明的人性化。

由于不同的区域对照明质量的要求不同, 要求调整控制照度，以实现场景控制、定时控制、多点控制等各种控制方案。

方案修改与变更的灵活性能进一步保证照明质量。

2、提高管理水平 

将传统的开关控制照明灯具的通断，转变成智能化的管理，使高素质的管理意识用于系统，以确保照明的质量。

 3、节约能源 

 利用智能传感器感应室外亮度来自动调节灯光，以保持室恒定照度，既能使室有最正确照明环境，又能到达节能的效果。

根据各区域的工作运行情况进展照度设定，并按时进展自动开、照顾明，使系统能最大限度地节约能源。

 4、延长灯具使用寿命 

众所周知，照明灯具的使用寿命取决于电网电压，由于电网过电压越高，灯具寿命将会成倍地降低，反之，那么灯具寿命将成倍地延长，因此防止过电压并适当降低工作电压是延长灯具寿命的有效途径。

系统设置抑制电网冲击电压和浪涌电