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1、智能检测控制技术作业（教学楼智能照明系统）日 期 2011年07月 01日目 录1 引言22 系统设计22.1 硬件设计32.2 软件设计43 系统需要解决的关键技术54 结束语61 引言中国照明网技术论文智能照明系统智能照明系统在智能办公大厦、现代化建筑中的研究运用较多，而对于教学楼的研究运用却很少，导致传统的照明系统目前仍被广泛使用，其基本结构是动力线根据设备控制需求进行分线，用手动开关直接控制电源，不存在控制信息流的概念。本文探讨基于CAN/LIN总线的智能照明系统，实现对整个系统的集中管理，降低系统的管理费用。采用可调光电子镇流器恒照度控制，充分利用日光，真正实现了合理节能，为学生营造
2、舒适的学习环境;灯具软启动，延长使用寿命，减少了系统的运行费用。 中国照明网技术论文智能照明系统CAN网络(Controller Area Network)是一种架构开放、广播式的新一代网络通信协议。CAN推出之初是用于汽车内部测量和执行部件之间的数据通信。能够以较低的成本、较高的实时处理能力在强电磁干扰环境下可靠地工作。LIN 总线是一种低成本的串行通讯网络，目标是为现有汽车网络(例如CAN总线)提供辅助功能。在不需要类似CAN的高端汽车总线的带宽和多功能的场合，使用 LIN总线可以大大节省成本。在LIN实现的系统中，通常将模拟信号量用数字信号量替换，这将使总线性能得到优化。因此，CAN/L
3、IN总线很快由最初的汽车行业扩展到工业控制领域。2 系统设计中国照明网技术论文智能照明系统 本系统干线采用CAN总线，支线采用LIN总线。CAN总线具有很高的可靠性，高速、长距离传输，开发系统廉价，其特有的多主传送方式，可以使各个分机(节点)根据需要自主发送数据，无需主机不停地轮询，节省网络上的数据流量，传输效能高。CAN总线的上述性能都已固化在CAN总线处理芯片之中，使用极为方便。LIN总线基于通用UART接口，几乎所有微控制器都具备LIN必需的硬件，网络采用极少的信号线(一根12V信号总线和一个无固定时间基准的节点同步时钟线)，设备硬件成本低。中国照明网技术论文智能照明系统 数字化可调光电
4、子镇流器智能照明系统实现的功能:中国照明网技术论文智能照明系统 (1)分散控制:将控制功能分散给系统每一个子控制器;中国照明网技术论文智能照明系统 (2)全自动调光:使照明系统工作在全自动状态,系统可设定若干个状态，这些状态会按预 先设定的时间相互自动切换,并将照度自动调整至最佳的工作水平。中国照明网技术论文智能照明系统 (3)在每个控制终端面板上均可观察到本单元灯的亮灭状态;中国照明网技术论文智能照明系统 (4)自锁:若停电,来电后所有的灯均保持熄灭状态;中国照明网技术论文智能照明系统 (5)自动控制与人为干预相结合，现场设置开关,方便操作;中国照明网技术论文智能照明系统 (6)可在监控室实
5、现对整个照明系统的监测管理;2.1 硬件设计中国照明网技术论文智能照明系统CAN/LIN总线控制系统示意参见图1:中国照明网技术论文智能照明系统 图1 CAN/LIN总线控制示意图中国照明网技术论文智能照明系统(1) 系统单元:PC机(带CAN接口卡)、系统电源、每层楼的子监控单元(51单片机8LPC902)、各教室终端控制器(51单片机8LPC902)。PC 机作为主控制器，向各个子单元发布和接受信息，对整个照明系统进行监控，并负责恒照度控制的逻辑运算。子监控单元主要负责通讯转接，在其与CAN总线接口处加CAN/LIN总线网关进行数据转换。(2) 输入单元:单双四键开关、室外室内红外线感应器
6、、照度传感器、光电感应器、辅助输入单元，它们均作为教室控制器的的信号源，LIN总线上的终端控制器地址编号通过拨码开关设定，其主要负责信号采集和存储及响应总线要求发布信息，同时，对采集的信号进行简单的判断，以决定各输出单元的工作状态。终端控制单片机采用LIN收发器来接受发布信号，内部信号采集采用循环扫描，时实更新的方法。(3) 输出单元:单双四十二路等继电器、四八路调光器、四路模拟输出单元。(4) 教学楼楼道作为一个终端子单元开对待，利用红外线传感器作为输入，调用主控机最近一次照度计算值来判断，不单独安装照度传感器。中国照明网技术论文智能照明系统 2.2 软件设计LIN总线上单片机的控制程序框图
7、(图2所示):中国照明网技术论文智能照明系统中国照明网技术论文智能照明系统图2 终端控制器程序框图中国照明网技术论文智能照明系统(1) 智能照明系统中的恒照度控制中国照明网技术论文智能照明系统 使用光电感应器测得室外阳光的垂直照度后，输入一个基于遗传算法的RI模型,估计出室内的桌面照度,再与设定值比较，来控制照明的开关，这样可以最大限度地利用自然光，达到节能的目的，也可以提供一个不受季节与外部环境影响的相对稳定的视觉环境。该模型与使用室内照度传感器相比，其优点是避免当人工照明打开情况下，判断接下来的一段时间里，自然光是否足以满足照度的要求，是否关闭人工照明的困难。一般来讲,越靠近窗，自然光照度
8、越高，人工照明提供的照度就越低，但合成照度应维持在设定照度值，如图3所示庞大群体的活动场所教学楼，开发人性化的。中国照明网技术论文智能照明系统中国照明网技术论文智能照明系统 图3 室内光照示意图中国照明网技术论文智能照明系统 (2) 软启动灯具采用软启动器，开灯时，灯光由暗逐渐变亮，避免亮度的突然变化刺激人眼,给人眼一个缓冲时间,保护学生眼睛，避免大电流和高温的突变对灯丝的冲击,保护灯泡,延长使用寿命。(3) 主控机管理程序PC机管理程序在Windows2000操作系统下，利用Visual C+开发，包括系统监控、通讯管理、数据运算、命令输出以及键盘显示等模块。系统运行时，各教室灯具的工作状态
9、以图形的形式显示在PC机的显示器上，各层显示图象间可互相切换，形象直观，操作方便。3 系统需要解决的关键技术（1）CAN/LIN总线控制技术（2）PC机管理程序编写中国照明网技术论文智能照明系统4 结束语该智能照明系统改善了教室的照明环境，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,且启辉时的亮度不稳定,而智能照明系统中的可调光电子镇流器则工作在很高频率(4070kHz),克服了频闪，利于保护学生视力,提高学习效率。该系统的自动调光,充分利用自然光,使室内的照度始终保持在恒定值附近，改善灯具的工作状态。光源减弱与寿命的关系如附表。中国照明网技术论文智能照明系统附表 光源减弱与寿命的关系中国照明网技术论文智能照明系统 中国照明网技术论文智能照明系统 充分利用天然光，节约照明用电，智能调光可以大大提高灯具使用寿命。本系统红外线监测功能，避免“长明灯”，减少了人为浪费，降低运行维护费用，带来可观的投资回报。持续发展的需要,有着十分重要的意义;同时具有巨大的生态、环境和经济效益。针对学生这个智能照明系统也显得尤为必要。
