【正文】 。 人體感應(yīng)和光照度復(fù)合功能軟件設(shè)計(jì) 人體感應(yīng)和光照度復(fù)合功能 使用于自習(xí)教室之中 ，當(dāng)教室中的光照度低于一定數(shù)值時(shí)燈不一定會(huì)打開(kāi)只有同時(shí)還滿(mǎn)足有人在時(shí)才會(huì)將燈打開(kāi) [14]，并且根據(jù)光照度 的不同 值 開(kāi)啟不同的燈亮度模式。 If 100 Then =100。 圖 49 放 PPT 模式設(shè)計(jì) （ 3） 人多、人少模式設(shè)計(jì) 教室中上課的人數(shù)變動(dòng)很大，所以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)了人多和人少的控制模式，教室中的人多模式 是將教室中前排、中排和后排的燈全部點(diǎn)亮。 =0。放 PPT 模式的程序如下所示： = +10。 =100。 將整體教室的開(kāi)燈和關(guān)燈的功能通過(guò)軟件在一個(gè)按鈕之下實(shí)現(xiàn)。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 24 圖 45 添加窗口 PLC 與 OPC 數(shù)據(jù)連接 需要將 OPC 中的模擬量與 PLC 進(jìn)行連接，如圖 46 所示。 程序語(yǔ)言 OptiVIEW 使用的程序語(yǔ)言是結(jié)構(gòu)化文本 SCL 語(yǔ)言，結(jié)構(gòu)化文本是一種類(lèi)似于計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的編程方式，它的語(yǔ)法規(guī)范接近計(jì)算機(jī)中的 PASCAL 語(yǔ)言。 控 制 裝 置 被 控 對(duì) 象輸 入 量擾 動(dòng)輸 出 量 圖 42 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)原理圖 軟件介紹 OptiVIEW OptiVIEW 是一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。輸出端回饋到輸入端并參與對(duì)輸出端再控制，這才是閉環(huán)控制的目的，這種目的是通過(guò)反西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 22 饋來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 可以通過(guò)安裝多個(gè)無(wú)線信號(hào)接收模塊，擴(kuò)展無(wú)線 信號(hào)接收覆蓋的范圍。 無(wú)線控制模塊 無(wú)線 控制模塊分為兩個(gè)部分，發(fā)射模塊和接收模塊。每一個(gè)傳感器探測(cè)范圍大概是 340*340 cm2。 這種方法在探測(cè)的基礎(chǔ)上結(jié)合了人體活動(dòng)的規(guī)律 ,對(duì)于小型室內(nèi)人數(shù)活動(dòng)較少的環(huán)境具有很好的效果 ,但用于大學(xué)教室的人數(shù)統(tǒng)計(jì)卻有很多不足值處 。 目前，人體檢測(cè)的方法 有很多。雖然，室外傳感器采集到的數(shù)據(jù)與室內(nèi)的真實(shí)光照度有點(diǎn)偏差但是完全可以同軟件將這個(gè)差距縮小。 2% 7 外殼材料 塑料防水外殼 8 接線 三線制 9 輸出 420mA 10 防護(hù)等級(jí) IP65 11 安裝方式 吸頂安裝 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 14 3. 光照度傳感器的布局 現(xiàn)在的相關(guān)研究中，多數(shù)文獻(xiàn)采用的方式是在室內(nèi)安裝照度傳感器來(lái)探測(cè)室內(nèi)光照度的變化，作為控制燈具開(kāi)關(guān)的依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)：當(dāng)自然光照充足時(shí)， 關(guān)閉燈具 ,當(dāng)自然光不足以滿(mǎn)足人們的視覺(jué)要求是 ,開(kāi)啟燈具 。光照西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 13 度傳感器按其使用環(huán)境分為室內(nèi)型和室外型兩類(lèi)。學(xué)校建筑照明的照度標(biāo)準(zhǔn)值如表 32所示 。 照度的符號(hào)為 E(Ev)。人 眼對(duì)不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光 具有不同的靈敏度，對(duì)黃綠光最敏感。采用人體傳感器和光照度傳感器綜合使用 的方法來(lái)控制。當(dāng)教室中有人時(shí)打開(kāi)燈當(dāng)人員離開(kāi)教室時(shí)自動(dòng)熄滅燈。將以上幾種情況分別作為人多模式、人少模式、放 PPT模式、增減亮模式 和一鍵開(kāi)關(guān)模式，作為場(chǎng)景固化在無(wú)線模塊中這樣上課時(shí)老師只需要通過(guò)遙 控器就可以實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景的轉(zhuǎn)換而不需要老師來(lái)回地跑來(lái)控制教室中的燈具。其具有檢測(cè) 010V電壓信號(hào)和無(wú)源開(kāi)關(guān)量信號(hào)，并 將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)通過(guò) CAN總線傳送給 CPU及其它模塊。 LC3131模塊是智能照明控制 系統(tǒng)的 CPU模塊，可以通過(guò) CAN總線使用 CANopen協(xié)議（主要采用 DS401規(guī)范 ）下掛 14個(gè) I/O模塊。 CAN 總線的主要技術(shù)特點(diǎn)如下： （ 1） CAN 總線上任意節(jié)點(diǎn)均在任意時(shí)刻主動(dòng)地向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)起通信，節(jié)點(diǎn)不分主從，通信方式靈活 [12]。為了適應(yīng)高帶寬的要求和更長(zhǎng)傳輸距離的要求 ,10GE 對(duì) 原來(lái)的以太網(wǎng)技術(shù)也做了很大的改進(jìn)，主要表現(xiàn)在物理層實(shí)現(xiàn)方式、幀格式和 MAC 的工作速率及適配策略方面。 根據(jù)大學(xué)教室的實(shí)際使用類(lèi)型有兩種，一種是學(xué)生的自習(xí)教室，另一種是上課的教室。最后，就是上位機(jī)人際友好界面的設(shè)計(jì)思路的簡(jiǎn)述。教學(xué)樓智能照明控制系統(tǒng)研究的具體意義如下： 提高教學(xué)樓智能化管理水平：智能照明控制系統(tǒng)的使用，能大大提高教學(xué)樓的智能化管理水平，使其管理更加現(xiàn)代化，更加科學(xué)化。 每個(gè)單元均設(shè)置唯一的單元地址并用軟件設(shè)定其功能 ,通過(guò)輸出單元控制各回路負(fù)載 。 系統(tǒng)的工作原理是 :控制模塊由微處理器控制 ,所有控制部件均互連在 DyNet 網(wǎng)絡(luò)上 ,網(wǎng)絡(luò)上每一個(gè)裝置內(nèi)的存貯器均存有操作所需的全部指令 。當(dāng)前高校的照明控制主要有三種：第一種，完全靠學(xué)生的自覺(jué)性由學(xué)生自己來(lái)控制照明的開(kāi)關(guān)以及開(kāi)關(guān)多少的燈。如果說(shuō)環(huán)境是人們賴(lài)以生存的基礎(chǔ)，那么能源就是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力之源。對(duì)自習(xí)室主要是利用光照度傳感器和人體感應(yīng)器實(shí)現(xiàn)照明的自動(dòng)控制功能。當(dāng)前國(guó)家對(duì)高校教育非常重視投入了大量的資金，但是我們發(fā)現(xiàn)高校中教室照明用電浪費(fèi)現(xiàn)象非常嚴(yán)重。 關(guān)鍵詞 ： 智 能照明； CAN 總線；以太網(wǎng)；上位機(jī)監(jiān)控；遠(yuǎn)程 集成 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 II Teaching building design of intelligent lighting control system Abstract： In the past 30 years of reform and opening up, China39。 雖然近年來(lái)，我國(guó)的電力建設(shè)取得了很大發(fā)展，但是我國(guó)現(xiàn)在依然面臨著電力供應(yīng)不足與能源短缺問(wèn)題。第一種方法電力浪費(fèi)最為嚴(yán)重 ，由于學(xué)生的節(jié)電意識(shí) 不同導(dǎo)致了自習(xí)室常常出現(xiàn)這種情況，人已經(jīng)都走完了但教室的燈都還亮著或者是一個(gè)教室中明明只有一兩個(gè)同學(xué)在學(xué)習(xí)但是卻把所有的燈都打開(kāi)了，白天依然存在著嚴(yán)重的電力浪費(fèi)現(xiàn)象，白天光照度充足但還是有相當(dāng)一部分教室的燈是開(kāi)著的。利 用時(shí)鐘控制器也是一種常見(jiàn)的照明控制方式。 控制方式包括場(chǎng)景控制 、 定時(shí)控制 、 紅外線傳感器控制 、 就地控制 、 集中開(kāi)關(guān)控制和集中調(diào)光控制 、 群組組合控制 、 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)及廣域控制 。 本論文的主要研究?jī)?nèi)容 本論文在分析智能照明控制系統(tǒng) 的發(fā)展背景和 目前國(guó)內(nèi)幾種常見(jiàn)的照明控制系統(tǒng) 基礎(chǔ)之上，提出了應(yīng)用于大學(xué)教學(xué)樓的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并且設(shè)計(jì)了上位機(jī)控制系統(tǒng)方便管理，和現(xiàn)場(chǎng)控制的無(wú)線模塊并且將無(wú)線模塊 事先進(jìn)行場(chǎng)景化 。包括上位機(jī)各個(gè)按鈕所要實(shí)現(xiàn)功能的程序編寫(xiě)、 光照度傳 感器和人體感應(yīng)傳感器相互配合的使用的程序編寫(xiě)、無(wú)線場(chǎng)景化接受模塊與發(fā)射模塊的程序編寫(xiě)，還有遠(yuǎn)程 集成控制的實(shí)現(xiàn)。智能照明控制系統(tǒng)整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 21。 從教學(xué)樓的整體出發(fā) ,同時(shí)也可以依據(jù)教室用途及教學(xué)樓的整體環(huán)境 ,比如 :可以根據(jù)教學(xué)樓里正常上課 、 自習(xí) 、 集中考試和假期等不同階段 ,對(duì)所有的照明燈具采取綜合調(diào)控 ,實(shí)現(xiàn)較好的照明控制和節(jié)能效果 。 （ 3）采用載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)、逐位仲裁的非破壞性總線仲裁技術(shù)。本模塊可以跟其他不 同廠商采用 CANopen協(xié)議的 I/O模塊通訊。但是上課教室還是有要進(jìn)行改進(jìn)與設(shè)計(jì)的地方。 下圖 22是無(wú)線控制面板和 教室中燈 的 排放情況 。當(dāng)光照度不足時(shí)并不會(huì)立即打開(kāi)燈，只有人體感應(yīng)器檢測(cè)到了對(duì)應(yīng)的燈下有人了之后才打開(kāi)相應(yīng)的燈，并根據(jù)光照度傳感器的具體數(shù)據(jù)來(lái)最終確定所打開(kāi)燈的亮度是多少。其系統(tǒng)軟件由 VisualBasic語(yǔ)言開(kāi)發(fā) ,后臺(tái)連接 Access數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù) 。 表 31 常用燈源的光通量 光源種類(lèi) 光通量 /lm 光源種類(lèi) 光通量 /lm 太陽(yáng) 1028 熒光燈 20W 1200 月亮 81016 熒光燈 40W 3300 蠟燭 熒光燈 100W 9000 鹵鎢燈 500 10500 汞燈 250 10500 鈉燈 60W 5000 汞燈 400W 21500 白熾燈 100W 15700 汞燈 700W 39500 白熾燈 1000W 21000 熒光汞燈 400W 21000 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 12 （ 2） 光照度是指物體表面被照明的程度 。 1lx相當(dāng)于 1m2被照面上接收到的光通量為 1lm照度。 2 .光照度傳感器的選擇 為了探測(cè) 室外的光照度來(lái)確定天是否黑暗要用到光照度傳感器。室外型 LC1112傳感器外形如圖 31所示： 圖 31 室外型 LC1112光照度傳感器 室外型 LC1112傳感器 的技術(shù)指標(biāo)如表 33所示 。 如此反復(fù) ,造成室內(nèi)的燈具的忽亮忽暗 ,不僅影響室內(nèi)人員的正?；顒?dòng) ,而且降低了合理利用自然光實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果 。 光 照 度 傳 感 器光 照 度 傳 感 器光 照 度 傳 感 器光 照 度 傳 感 器 圖 32 室外型光照度傳感器的安裝布局 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 15 室內(nèi)人體感應(yīng) 室內(nèi) 占用情況是決定 照明燈具的開(kāi)關(guān)及位置的重要依據(jù) ，即需要檢測(cè)一個(gè)房間內(nèi)的被占用情況 。 在溫度低于 3000K的可見(jiàn)光范圍內(nèi)，一般采用維恩公式來(lái)代替式 31，即：2 /51= CTW C e ?? ?? （ ） （ 32） 2. 紅外人體感應(yīng)傳感器的 選擇 DT7380吸頂式被動(dòng)紅外與微波復(fù)合智能型入侵探測(cè)器是采用能量堆積邏輯處理、隨機(jī)動(dòng)態(tài)時(shí)間分割技術(shù)的數(shù)碼未處理控制功能的雙鑒探測(cè)器。 為了避免上述錯(cuò)誤的出現(xiàn) ,在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中 ,紅外人體感應(yīng)傳感器僅作為探測(cè)室內(nèi)不同區(qū)域有無(wú)人活動(dòng)的手段 ,而對(duì)于室內(nèi)人數(shù)的統(tǒng)計(jì)則采用人數(shù)預(yù)測(cè)模型的方法 , 在每個(gè)照明燈具旁安裝紅外人體感應(yīng)傳感器 ,通過(guò)在菲涅爾透鏡上加阻擋物 ,將每個(gè)紅外傳感器的探測(cè)范圍調(diào)整到僅燈具下方的座位區(qū)域 ,且不同的燈具沒(méi)有重疊范圍 。 DL系列 DALI調(diào)光驅(qū)動(dòng)模塊具有 DALI控制接口，能對(duì)外部 DALI調(diào)光鎮(zhèn)流器進(jìn)行控制，從而達(dá)到對(duì)燈具進(jìn) 行調(diào)光控制的目的， DALI調(diào)光驅(qū)動(dòng)模塊按型號(hào)的不同具有 4 路的 DALI總線控制接口供用戶(hù)選用，每個(gè) DALI控制接口最多可控制 4組共 64 個(gè)DALI熒光燈鎮(zhèn)流器，即每組 16個(gè)，共 4 組 [4,5]。 由于采用 RF無(wú)線通訊技術(shù)，用于電力輸送的大截面負(fù)載線纜從輸出模塊的輸出端直接接到照明燈具或其他用電負(fù)載上，而無(wú)須經(jīng)過(guò)控制面板。如圖 41 所示。 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，工作穩(wěn)定。數(shù)據(jù)庫(kù)中有擁有多種數(shù)據(jù)類(lèi)型，可以完成統(tǒng)計(jì)、查找、管理、事故追憶、趨勢(shì)分析等功能，能滿(mǎn)足各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。 OPC 中顯示的數(shù)據(jù)，其中數(shù)字量是不可控制的，我們需要監(jiān)控的是模擬量。具 體的各個(gè)按鈕功能的實(shí)現(xiàn)在下面幾節(jié)之中會(huì)具體闡述。 =0。 當(dāng)出現(xiàn) +++ 時(shí)說(shuō)明教室之中還有沒(méi)有熄滅 的燈具此時(shí)按下按鈕所要實(shí)現(xiàn)的功能就是將教室之中所有亮著的燈熄滅。 = +40。當(dāng)四路燈的亮度總和大于 260 時(shí)第四路的燈亮度為 100，以后每次再按按鈕第四路燈的亮度都不再增加。 以上程序比較簡(jiǎn)單只需直接賦值就行在此就不列出了。 減 亮開(kāi)關(guān)所要實(shí)現(xiàn)的功能是 ,當(dāng)按住減 亮按鈕不松手時(shí)燈以百分之 25 的遞減速度降低燈的亮度當(dāng)達(dá)到百分之零的亮度時(shí)不再降低 亮度。人體傳感器在檢測(cè)到有人時(shí)返回的值為 False。 當(dāng)光照度大于 450 時(shí)不管有沒(méi)有人都不開(kāi)燈的程序是：當(dāng) =450 時(shí)執(zhí)行 =0。當(dāng)按下鍵 3 時(shí)為放 PPT 模式，黑板上方的燈、前排、中排和后排的燈亮度依次為 40%、 60%、 80%。=0。amp。 就是用來(lái)控制燈的 最低 亮度 不低于百分之零的 。程序如下： =+25。具體如圖 49所示。 =0。這時(shí)老師就需要往返于講臺(tái)和教室中等的開(kāi)關(guān)處很不方便所以就在監(jiān)控之中加入了 放 PPT 的模式，此外還做了現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線控制模塊來(lái)進(jìn)行場(chǎng)景化設(shè)計(jì)此部分在下面 節(jié) 中具體體現(xiàn)。 =100。 （ 1）一鍵開(kāi)關(guān)模式 在 教室之中開(kāi)了很多燈之后，在需要及時(shí)關(guān)閉這些燈的時(shí)候?yàn)榱藴p少關(guān)燈的時(shí)間所以就設(shè)計(jì)一鍵開(kāi)關(guān)燈的模式不管當(dāng)前教室之中有多少個(gè)亮著的燈都可以將這些燈全部關(guān)閉，當(dāng)教室之中沒(méi)有一個(gè)燈亮的時(shí)候按下這個(gè)按鈕又會(huì)將教室之中的燈全部點(diǎn)亮。 其中，窗口 JXLZM 是教學(xué)樓照明的拼音縮寫(xiě)，添加窗口如圖 45 所示。 PLC 數(shù)據(jù)通過(guò) OPC 傳輸，組態(tài)時(shí)就可以直接這些數(shù)據(jù)。 其原理框圖如圖 42。閉環(huán)控制是指 被控的輸出以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對(duì)輸入端施加控制影響 的一種控制關(guān)系。 表 310 RMP061的技術(shù)指標(biāo) 序號(hào) 技術(shù)指標(biāo) 參數(shù) 1 發(fā)射范圍 空曠距離 30米 2 發(fā)射頻率 315MHz 3 電池供電 DC12V 無(wú)線接收模塊 實(shí)驗(yàn)室中使用的是 RF3011無(wú)線接收模塊， RF3011無(wú)線接收器接收 315MH頻段的無(wú)線遙控?cái)?shù)據(jù)，并將已經(jīng)學(xué)習(xí)記憶過(guò)的遙控?cái)?shù)據(jù)通過(guò) CANbus CANopen協(xié)議發(fā)送，用以控 制分布式智能照明控制系統(tǒng)中負(fù)載的開(kāi)關(guān)和調(diào)光。 LA3048模擬調(diào)光驅(qū)動(dòng)器技術(shù)參數(shù) 如表 39。這樣在除了黑板的 284*780cm2區(qū)域外平均安裝四個(gè) 人體感應(yīng)器。 其探測(cè)區(qū)域測(cè)試圖如圖 33所示： 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 16