【文章內(nèi)容簡介】 源種類光通量/lm太陽1028熒光燈 20W1200月亮81016熒光燈 40W3300蠟燭熒光燈 100W9000鹵鎢燈 50010500汞燈 25010500鈉燈 60W5000汞燈 400W21500白熾燈 100W15700汞燈 700W39500白熾燈 1000W21000熒光汞燈 400W21000（2）光照度是指物體表面被照明的程度。由發(fā)光體發(fā)出的光能,在單位時間內(nèi)通過某一截面的光能數(shù)量,叫光通量。光通量的數(shù)量越大,即表示該發(fā)光體所發(fā)出的可見光就越強。光通量的計數(shù)單位以流明表示。照度為照射到表面一點處的面元上的光通量除以該面元的面積。照度的符號為E(Ev)。單位為勒克斯(流明/單位面積),符號為lx,1lx=1lm/m2 。其數(shù)學(xué)表達式為:其中，φ—光通量，S—面積。1lx相當于1m2被照面上接收到的光通量為1lm照度。在夏季陽光強烈的中午，地面照度約為50000lx。在冬季的晴天，地面照度約為2000lx。而在晴朗的月夜。對于不同的工作場所，根據(jù)工作特點和保護視力的要求，國家規(guī)定了相應(yīng)的照度值。學(xué)校建筑照明的照度標準值如表32所示。表32 學(xué)校建筑照明的照度標準房間或場所參考平面及其高度照度標準值（Lx）UGRRa教室課桌面3001980實驗室實驗桌面3001980美術(shù)室桌面5001980多媒體教室 水平面3001980教室黑板黑板面50080照度標準值表中的UGR為統(tǒng)一眩光值評價，Ra為顯色指數(shù)。其中，Ra值越大，光源的顯色性能越好。2 .光照度傳感器的選擇為了探測室外的光照度來確定天是否黑暗要用到光照度傳感器。光照度傳感器采用光敏探測器，將光照強度轉(zhuǎn)換為電流信號，再經(jīng)過運算放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。光照度傳感器按其工作原理通常分為三類：一是外光電效應(yīng)元件, 此類光電轉(zhuǎn)換元件有光電管、光電倍增管等。二是內(nèi)光電效應(yīng)元件, 此類光電轉(zhuǎn)換元件有光敏電阻、光導(dǎo)管等。三是光生伏特效應(yīng)元件, 此類光電轉(zhuǎn)換元件有光電池、光電晶體管等。光照度傳感器按其使用環(huán)境分為室內(nèi)型和室外型兩類。因為本課題是要探測室外的光照度所以選用室外型的光照度傳感器。室外型LC1112傳感器采用先進的電路模塊技術(shù)開發(fā)的變送器，用于實現(xiàn)對環(huán)境光照度的測量，并限流輸出標準電流信號；采用硅光電池，傳感器靈敏度高產(chǎn)品外觀精美；采用了防水接頭，可以廣泛用于溫室，智能門窗，樓宇等環(huán)境的光照度測量。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)指標如表33所示。表33 光照度傳感器技術(shù)指標序號技術(shù)指標性能參數(shù)1電源DC24V2工作溫度20～60℃3相對濕度0100%RH，無凝露4傳感器感應(yīng)硅光電池5測量02000Lux。020,000Lux。0200,000。可選6測量精度177。2%7外殼材料塑料防水外殼8接線三線制9輸出420mA10防護等級IP6511安裝方式吸頂安裝3. 光照度傳感器的布局現(xiàn)在的相關(guān)研究中，多數(shù)文獻采用的方式是在室內(nèi)安裝照度傳感器來探測室內(nèi)光照度的變化，作為控制燈具開關(guān)的依據(jù)，從而實現(xiàn)：當自然光照充足時，關(guān)閉燈具,當自然光不足以滿足人們的視覺要求是,開啟燈具。這種布局方法雖然可以近距離的探測到室內(nèi)照度的變化,但因為光照度傳感器接收的不僅是自然光照,也包括室內(nèi)照明燈具自身的光線,所以探測到的是自然光和人工光的混合光。所以很容易出現(xiàn)這種情況：當燈亮?xí)r,傳感器會探測到光照度(實際為自然光和人工光的混合光照度)充足的結(jié)果,引起控制器發(fā)出關(guān)燈的信號,而關(guān)燈后,傳感器會探測到光照度值(僅為自然光照度)不充足的情況,引起控制器發(fā)出亮燈信號。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)人員的正常活動,而且降低了合理利用自然光實現(xiàn)節(jié)能的效果。解決這種情況的一種方法是在室外安裝室外光照度傳感器。根據(jù)教學(xué)樓的實際情況可知，每個自習(xí)教室只有一邊有窗口，所以自然采光都是通過此面的窗戶采光。因此，照到窗戶上的光多少決定了室內(nèi)的光照度的多少，它們之間正相關(guān)。因此，將室外光照度傳感器安裝在窗戶的上邊沿并且無遮擋物，這樣就避免了上面室內(nèi)傳感器所遇到的問題。雖然，室外傳感器采集到的數(shù)據(jù)與室內(nèi)的真實光照度有點偏差但是完全可以同軟件將這個差距縮小。比如，通過實驗得知在窗外的傳感器光照度為200Lux時，測得室內(nèi)的實際光照度為170Lux,這樣我們就大致的了解到了室外與室內(nèi)的差距，這樣在室外采得200Lux時軟件上控制燈亮度時按170Lux來處理[910]。室外型光照度傳感器安裝布局如圖32所示。圖32 室外型光照度傳感器的安裝布局 室內(nèi)人體感應(yīng)室內(nèi)占用情況是決定照明燈具的開關(guān)及位置的重要依據(jù)，即需要檢測一個房間內(nèi)的被占用情況。當室內(nèi)被占用時對應(yīng)的地方將燈開啟，沒有被占用的地方則不開啟燈。所以需要用人體感應(yīng)器來確定室內(nèi)的占用情況。1. 室內(nèi)人體感應(yīng)探測研究紅外探測的原理：人體發(fā)出的 910181。m 的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集在紅外感應(yīng)源上，紅外感應(yīng)元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電平衡，向外釋放電荷，并經(jīng)由后續(xù)電路檢測處理后產(chǎn)生探測信號。目前，人體檢測的方法有很多。根據(jù)普朗克定律，黑色的單色輻射強度隨波長λ和熱力學(xué)溫度T而變化的關(guān)系式為： (31)其中：為黑體的單色輻射強度（）。為普朗克第一輻射常熱（）；為普朗克第二輻射常熱（）； T為黑體的絕對溫度。在溫度低于3000K的可見光范圍內(nèi)，一般采用維恩公式來代替式31，即： （32）2. 紅外人體感應(yīng)傳感器的選擇DT7380吸頂式被動紅外與微波復(fù)合智能型入侵探測器是采用能量堆積邏輯處理、隨機動態(tài)時間分割技術(shù)的數(shù)碼未處理控制功能的雙鑒探測器。外形設(shè)計新穎，線條流暢，動態(tài)LED顯示。紅外部分采用精密菲涅爾透鏡技術(shù)，提高能量接收的效率，微波部分使用先進的平面天線微波發(fā)射，采用四重屏蔽技術(shù)，有效控制微波的探測區(qū)域，配合先進的能量堆積邏輯處理隨機動態(tài)時間分割技術(shù)能使其對真正的入侵者還是其他可能引起誤報的干擾因素做出準確的判斷。具有超高的探測和防誤報性能，不會對一只重量20KG的寵物或者老鼠、飛鳥等活動引起誤報、漏報，其性能遠遠超出其他普通的被動移動感應(yīng)器。其探測區(qū)域測試圖如圖33所示：圖33 DT7380探測區(qū)域測試圖DT7380的具體技術(shù)指標如表34：表34 DT7380的技術(shù)指標序號技術(shù)指標1探測距離：直徑10m2防寵物：≥20KG3輸入電壓：916VDC4消耗電流：大約15mA/12VDC5最大覆蓋面積：10*10m6輸出：固態(tài)繼電器，無源干接點，常閉和常開各1個7吸頂安裝高度： 米8工作溫度：10℃50℃3. 紅外人體感應(yīng)傳感器的布局室內(nèi)的人數(shù)和所處位置決定了需要開燈的數(shù)量和位置,在現(xiàn)有的照明控制的研究中,紅外人體感應(yīng)傳感器常用于室內(nèi)人數(shù)的統(tǒng)計,主要方法是將紅外人體感應(yīng)傳感器安裝在教室門內(nèi)外兩面,當人經(jīng)過門口時,出和入觸發(fā)兩個傳感器的先后順序不同,通過該順序來判讀人體出入的不同狀態(tài),連續(xù)探測下就能統(tǒng)計處室內(nèi)現(xiàn)有的人員總數(shù),依此作為控制開燈數(shù)量的判斷依據(jù)。這種方法在探測的基礎(chǔ)上結(jié)合了人體活動的規(guī)律,對于小型室內(nèi)人數(shù)活動較少的環(huán)境具有很好的效果,但用于大學(xué)教室的人數(shù)統(tǒng)計卻有很多不足值處。因為,教室作為學(xué)生上課仔細的活動場所,其人員流動量大且復(fù)雜,同時教室的門一般較寬敞,很容易出現(xiàn)多個人同時進出教室的情況,而這回嚴重影響傳感器的狀態(tài)判斷,從而導(dǎo)致統(tǒng)計人數(shù)的嚴重誤差。所以,這種方法對于大學(xué)教室的照明控制是不可取的。為了避免上述錯誤的出現(xiàn),在本系統(tǒng)的設(shè)計中,紅外人體感應(yīng)傳感器僅作為探測室內(nèi)不同區(qū)域有無人活動的手段,而對于室內(nèi)人數(shù)的統(tǒng)計則采用人數(shù)預(yù)測模型的方法, 在每個照明燈具旁安裝紅外人體感應(yīng)傳感器,通過在菲涅爾透鏡上加阻擋物,將每個紅外傳感器的探測范圍調(diào)整到僅燈具下方的座位區(qū)域,且不同的燈具沒有重疊范圍。這樣,紅外傳感器就可以準確得探測到不同區(qū)域內(nèi)是否有人體活動,并將此信息提供給控制器和上位機系統(tǒng),作為照明控制的一個重要判斷依據(jù)。將自習(xí)教室分為五個區(qū)域，用五個人體感應(yīng)器來控制這五個區(qū)域。自習(xí)教室的人體傳感器布局如圖34所示：圖34 自習(xí)教室人體傳感器布局如圖所示我們學(xué)校的自習(xí)教室長1054cm寬780cm,座位前排到教室前墻為284cm。這樣在除了黑板的284*780cm2區(qū)域外平均安裝四個人體感應(yīng)器。每一個傳感器探測范圍大概是340*340 cm2。 現(xiàn)場調(diào)光模塊DALI數(shù)字式可尋址燈光接口（Digita Addressahle Lighting Interface）鎮(zhèn)流器，是當前最新型的可調(diào)光熒光燈鎮(zhèn)流器，1999年P(guān)hilips,ORSAMTridonic 等公司共同制定了DALI的工業(yè)標準，納入IEC929，保證不同的制造廠生產(chǎn)的DALI設(shè)備能全部兼容。DALI是一個數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，它定義了電子鎮(zhèn)流器與設(shè)備控制器之間的通信方式，應(yīng)用DALI協(xié)議標準可以創(chuàng)建一個結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、操作容易、功能優(yōu)良的智能型燈光控制系統(tǒng)。DL系列DALI調(diào)光驅(qū)動模塊具有DALI控制接口，能對外部DALI調(diào)光鎮(zhèn)流器進行控制，從而達到對燈具進行調(diào)光控制的目的，DALI調(diào)光驅(qū)動模塊按型號的不同具有4 路的DALI總線控制接口供用戶選用，每個DALI控制接口最多可控制4組共64 個DALI熒光燈鎮(zhèn)流器，即每組16個，共4 組[4,5]。DALI調(diào)光驅(qū)動模塊可選規(guī)格型號如表38。表38 DALI調(diào)光驅(qū)動模塊可選規(guī)格型號序號型號規(guī)格安裝位置及方式1DL30111路DALI總線控制接口，可控制16個DALI熒光燈器；安裝方式：箱體內(nèi)DIN35 導(dǎo)軌安裝；安裝位置：合理安裝于照明電氣控制箱體內(nèi)或就近照明電氣控制箱附近單獨設(shè)置箱體安裝2DL30212路DALI總線控制接口，每條總線可控制16個DALI熒光燈鎮(zhèn)流器，2組共控制32個DALI熒光燈鎮(zhèn)流器；3DL30414路DALI總線控制接口，每條總線可控制16個DALI熒光燈鎮(zhèn)流器，4組共控制64個DALI熒光燈鎮(zhèn)流器；表39 LA3048模擬調(diào)光驅(qū)動器技術(shù)參數(shù)表序號性能指標性能參數(shù)1電源DC24V（18V～30V）2工作溫度20～65℃3相對濕度0100%相對濕度，無凝露4模塊功耗 5輸入信號類型CANbus、 CANopen協(xié)議數(shù)據(jù)、按鍵6 CAN總線波特率 50Kbps7輸出信號類型模擬輸出 + 繼電器輸出8輸出回路數(shù)量4路獨立模擬量輸出 + 4 路獨立繼電器輸出9模擬量信號輸出范圍模擬量獨立輸出每路 0～10V數(shù)字量獨立繼電器輸出每路 8A10安裝位置及方式安裝方式：箱體內(nèi) DIN35導(dǎo)軌安裝；安裝位置：合理安裝于照明電氣控制箱體內(nèi)或就近照明電氣控制箱附近單獨設(shè)置箱體安裝；實驗室內(nèi)使用的是調(diào)光驅(qū)動模塊LA3048，LA3048 開關(guān)/調(diào)光驅(qū)動器用于控制帶模擬調(diào)光接口的電子鎮(zhèn)流器，接收通過CAN 總線傳