【導(dǎo)讀】能源的依賴程度也越來越高，能源短缺和環(huán)境污染形勢嚴峻。當(dāng)前國家對高校教育非。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現(xiàn)象非常嚴重。系統(tǒng)的設(shè)計研究有非常重要的研究意思和經(jīng)濟效益。室照明控制器和上位機系統(tǒng)的設(shè)計方法,在此基礎(chǔ)上,在實驗室中實現(xiàn)了調(diào)試。室的具體功能設(shè)計了一鍵開關(guān)、人多、人少和放PPT等控制模式。增加了無線控制模塊，使得教室照明控制的方法更加的多樣化和靈活化。要是利用光照度傳感器和人體感應(yīng)器實現(xiàn)照明的自動控制功能。對于樓道走廊和洗手。且有人經(jīng)過時才將燈打開，在離開后燈自動關(guān)閉。

　　

【正文】 RF3011無線接收模塊主要技術(shù)參數(shù) 序號 技術(shù)指標(biāo) 性能參數(shù) 1 電源 DC24 （ 18V30V） 2 工作溫度 2065℃ 3 安裝方式 吸頂安裝 4 模塊功耗 1W 5 CPU刷新頻率 100ms 6 最大可記憶遙控器組數(shù) 40組 7 315頻段無線遙控接收距離 空曠距離 30 8 CAN總線速率 50Kbps 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 21 第 4 章 智能照明控 制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 算法控制 算法流程圖 程序總體流程分為 :初始化，讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理，寫出數(shù)據(jù)四步。如圖 41 所示。 讀取數(shù)據(jù)是將傳感器輸出的電量信號轉(zhuǎn)化成控制器可用的數(shù)字信號，數(shù)據(jù)處理一般需要實際情況來處理，比如信號有衰減、干擾等，就需要補償、濾波。寫出數(shù)據(jù)就是將處理好的數(shù)據(jù)通過一定的計算方法輸出給執(zhí)行器 。 開 始初 始 化讀 取 傳 感 器數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 處 理向 控 制 器 寫出 數(shù) 據(jù) 圖 41 總算法流程圖 照明控制算法 當(dāng)下常用的控制方式有兩種，閉環(huán)控制和開環(huán)控制。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，并對輸入端施加控制影響 的一種控制關(guān)系。輸出端回饋到輸入端并參與對輸出端再控制，這才是閉環(huán)控制的目的，這種目的是通過反西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 22 饋來實現(xiàn)的。 所以閉環(huán)控制所需要的傳感器較多經(jīng)濟成本高適用于穩(wěn)定性要求較高的系統(tǒng)。開環(huán)控制 是一種簡單的控制方式，是指受控客體不對控制主體產(chǎn)生反作用的控制過程。 開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，工作穩(wěn)定。在輸入和擾動已知情況下，開環(huán)控制仍可 取得比較滿意的結(jié)果 ，并且相對于閉環(huán)控制而言經(jīng)濟成本較低 。 開環(huán)控制的缺點是 由于沒有反饋機制，無法發(fā)現(xiàn)和糾正計劃和 決策 實施中與預(yù)定目標(biāo)之間的偏差 ，缺乏抗干擾能力，因此僅適用于那些干擾不大且能規(guī)則變化的組織活動，而在復(fù)雜多變的情況下，則不能起到 有效控制 作用，因此有很大的局限性 。 因為 智能照明控制系統(tǒng)的擾動比較少所以選用開環(huán)控制 [6]。 其原理框圖如圖 42。 控 制 裝 置 被 控 對 象輸 入 量擾 動輸 出 量 圖 42 開環(huán)控制系統(tǒng)原理圖 軟件介紹 OptiVIEW OptiVIEW 是一個實時數(shù)據(jù)庫開發(fā)系統(tǒng)。在這個環(huán)境中可以完成界面 的設(shè)計、動畫連接的定義、數(shù)據(jù)庫的配置等等。利用人機界面開發(fā)部分可以方便的生成各種復(fù)雜生動的畫面，可以逼真的反映現(xiàn)場數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫中有擁有多種數(shù)據(jù)類型，可以完成統(tǒng)計、查找、管理、事故追憶、趨勢分析等功能，能滿足各種工業(yè)現(xiàn)場的需要。利用OptiVIEW 實時數(shù)據(jù)庫可以創(chuàng)建用戶安全理系統(tǒng)，并可以輕松實現(xiàn)分布式管理，構(gòu)建更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫平臺。通過畫面組態(tài)，數(shù)據(jù)連接，控制語句，就可以對照明數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和控制。 OPC OPC 是為了連接數(shù)據(jù)源 (OPC 服務(wù)器 )和數(shù)據(jù)的使用者 (OPC 應(yīng)用程序 )之間的軟 件接口標(biāo)準(zhǔn)。 PLC 數(shù)據(jù)通過 OPC 傳輸，組態(tài)時就可以直接這些數(shù)據(jù)。 程序語言 OptiVIEW 使用的程序語言是結(jié)構(gòu)化文本 SCL 語言，結(jié)構(gòu)化文本是一種類似于計算機高級語言的編程方式，它的語法規(guī)范接近計算機中的 PASCAL 語言。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 23 監(jiān)控畫面設(shè) 計 數(shù)據(jù)連接 打開 OPC 如圖 43，可以看到授權(quán)成功、連接成功，以及傳感器和燈的模擬量、數(shù)字量值。如果授權(quán)不成功則需要加密狗，若連接不成功，則可能是三個原因：一是下位機沒有供電，二是網(wǎng)線接口不對，三是 IP 地址不對。 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。 圖 43 OPC 連接 新建工程項目 進行上位機的監(jiān)控，首先要建立工程項目，工程項目需要通過工程管理器建立。建立好了工程，需要在數(shù)據(jù)庫中添加驅(qū)動，如圖 44 所示。 圖 44 添加驅(qū)動設(shè)備 添 加窗口 將驅(qū)動設(shè)備加好了之后，就開始新建窗口在窗口之中進行監(jiān)控畫面設(shè)計。 其中，窗口 JXLZM 是教學(xué)樓照明的拼音縮寫，添加窗口如圖 45 所示。 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 進行連接，如圖 46 所示。 圖 46 點組態(tài)設(shè)置 這樣前期的準(zhǔn)備工作就都已經(jīng)完成 ，下面要做的就是在窗口中對教室、自習(xí)室和樓道進行具體監(jiān)控畫面的設(shè)計。需要在子圖這一菜單中添加各種所需設(shè)備圖形并進行動畫連接和程序的編寫。具 體的各個按鈕功能的實現(xiàn)在下面幾節(jié)之中會具體闡述。最后整體設(shè)計出 來的監(jiān)控界面如圖 47 所示。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 25 圖 47 教學(xué)樓照明監(jiān)控畫面 教室智能照明控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 教室 的設(shè)計主要有：一鍵開關(guān)模式、多人上課模式、人少上課模式、放 PPT模式、各個燈的增減亮和現(xiàn)場的無線遙控模式。 模式設(shè)計 為了更加的方便控制 ，在監(jiān)控面板上進行了場景化設(shè)計。 （ 1）一鍵開關(guān)模式 在 教室之中開了很多燈之后，在需要及時關(guān)閉這些燈的時候為了減少關(guān)燈的時間所以就設(shè)計一鍵開關(guān)燈的模式不管當(dāng)前教室之中有多少個亮著的燈都可以將這些燈全部關(guān)閉，當(dāng)教室之中沒有一個燈亮的時候按下這個按鈕又會將教室之中的燈全部點亮。 將整體教室的開燈和關(guān)燈的功能通過軟件在一個按鈕之下實現(xiàn)。 在鼠標(biāo)腳本之中自定義點下鼠標(biāo)所要實現(xiàn)的功能，軟件程序如下： If +++0 Then =0。 =0。 =0。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 26 =0。 Else =100。 =100。 =100。 =100。 Endif 其中， 、 、 和 是一到四路燈的對應(yīng)模擬量。 其中，將燈的亮度控制在 0100 中變化， 100 時燈為 最大限度全亮當(dāng)超過 100 后容易將燈具 燒毀所以 在 控制的過程中要將亮度控制在 100 以 內(nèi)。 當(dāng)出現(xiàn) +++ 時說明教室之中還有沒有熄滅 的燈具此時按下按鈕所要實現(xiàn)的功能就是將教室之中所有亮著的燈熄滅。 當(dāng)其和不大于 0 時，此刻按下按鈕所要實現(xiàn)的功能是將教室之中的所有燈都點亮。具體如圖 48 所示。 圖 48 一鍵開關(guān)模式 （ 2） 放 PPT 模式設(shè)計 在我們平時上課的過程之中常常會遇到這種情況，當(dāng)老師在黑板上板書時為了讓學(xué)生看清楚黑板需要比較高的光照強度，而當(dāng)老師在使用 PPT 進行教學(xué)時就西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 27 需要降低教室之中的光照強度。這時老師就需要往返于講臺和教室中等的開關(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)場的無線控制模塊來進行場景化設(shè)計此部分在下面 節(jié) 中具體體現(xiàn)。放 PPT 模式的程序如下所示： = +10。 = +20。 = +30。 = +40。 If +++260 Then =100。 Endif If +++300 Then =100。 Endif If +++350 Then =0。 =0。 =0。 =0。 Endif 以上程序?qū)崿F(xiàn)的功能是，每次按下放 PPT的按鈕時第一、二、三、四路的燈分別增加 40 的亮度。當(dāng)四路燈的亮度總和大于 260 時第四路的燈亮度為 100，以后每次再按按鈕第四路燈的亮度都不再增加。當(dāng)四路燈的亮度 總和 大于 300 時 ，第三路的燈亮度為 100，以后每次再 按按鈕第三路燈的亮度都不再增加。當(dāng)四路燈的亮度總和大于 350 時，此時教室中的前排后排的亮度都已經(jīng)達到了百分之百 ，不再適合放 PPT 所以此時執(zhí)行將燈全部熄滅命令。當(dāng)再一次按西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 28 PPT按鈕時，又從頭開始分別以 40 的幅度增加亮度。具體如圖 49所示。 圖 49 放 PPT 模式設(shè)計 （ 3） 人多、人少模式設(shè)計 教室中上課的人數(shù)變動很大，所以根據(jù)實際情況設(shè)計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亮。人少模式是將教室中的前排和中排點亮后排的燈熄滅。自習(xí)室中的人多模式與上課 教室的類似只需將自習(xí)教室中的燈全部點亮，自習(xí)教室中的人少模式是將燈隔行點亮。 以上程序比較簡單只需直接賦值就行在此就不列出了。 燈的增亮、減亮設(shè)計 為了更加靈活地對每一路的燈進行控制 嗎，對每一路的燈都設(shè)計了增加亮度和減低亮度的控制按鈕?，F(xiàn)在以對第一路的燈的控制作為事例講解其他的各路燈的程序類似。 增亮開關(guān)所要實現(xiàn)的功能是 ,當(dāng)按住增亮按鈕不松手時燈以百分之 25 的遞增速度提高燈的亮度當(dāng)達到百分之百的亮度時不再增加亮度。程序如下： =+25。 If 100 Then =100。 Endif 其中： If 100 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 29 Then =100。 就是用來控制燈的最大亮度不超過百分之百的。 減 亮開關(guān)所要實現(xiàn)的功能是 ,當(dāng)按住減 亮按鈕不松手時燈以百分之 25 的遞減速度降低燈的亮度當(dāng)達到百分之零的亮度時不再降低 亮度。程序如下： =。 If 0 Then =0。 Endif 其中： If 0 Then =0。 就是用來控制燈的 最低 亮度 不低于百分之零的 。 人體感應(yīng)和光照度復(fù)合功能軟件設(shè)計 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)值時燈不一定會打開只有同時還滿足有人在時才會將燈打開 [14]，并且根據(jù)光照度 的不同 值 開啟不同的燈亮度模式。 根據(jù)在實驗室中做實驗統(tǒng)計得出如下的數(shù)據(jù)如表 41： 表 41 一天之中光照度傳感器的讀數(shù) 時間 光照度傳感器讀數(shù) 光線明暗 時間 光照度傳感器讀數(shù) 光線明暗 5:00 7 光照不足 15:00 952 光照足 6:00 80 光照不足 16:00 640 光照足 7:00 290 光照不 足 17:00 512 光照足 8:00 310 不太足 18:00 402 不太足 9:00 450 光照足 19:00 309 不太足 10:00 504 光照足 20:00 102 光照不足 當(dāng)光照度的讀數(shù)大于 450 時，不論教室中有沒有人在都不開燈此時教室中的自然光已經(jīng)足夠照明使用了 ； 當(dāng)光照度小于 450 大于 400 并且有人在 時，燈亮百西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 30 分之五十 ；當(dāng)光照度小于 400 大于 300 并且有人在 時 ，燈亮百分之 六十 ； 當(dāng)光照度小于 300 大于 200 并且有人在 時，燈亮百分之八十；當(dāng)光照度小于 200 大于100 并且有人在 時，燈亮百分之九十； 當(dāng)光照度小于 100 并且有人在 時，燈亮百分之百。而在光照度滿足開燈條件時如果沒有人在時不開燈。人體傳感器在檢測到有人時返回的值為 False。 程序設(shè)計流程圖見 410， 具體 程序 設(shè)計見圖 411。 圖 410 程序設(shè)計流程圖 開始數(shù)據(jù)采集是否有人400 GZD 450300 GZD 400200 GZD 300100 GZD 200燈打開 50 %燈打開 60 %燈打開 80 %燈打開 90 %燈打開 100 %YYYNNNNNYYGZD 100不開燈YN西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 31 圖 411 有人且光照度低于一百燈亮度為百分之百 這些程序的編寫要在條件腳本中編寫。 其中 ， 為 真 時執(zhí)行是指當(dāng)邏輯式（ 100） amp。amp。（ ==0） 為真時才 能夠 執(zhí)行下面預(yù) 定義的動 作=100。=100。一共設(shè)置了五個亮度等級，其他的亮度只需要改變光照度的范圍和對應(yīng)的燈亮度值就可以了。 當(dāng)光照度大于 450 時不管有沒有人都不開燈的程序是：當(dāng) =450 時執(zhí)行 =0。=0。的命令。 當(dāng)教室中沒有人在的時候不論光照度如何都不開燈，程序設(shè)計為 為真時執(zhí)行 =0。=0。 無線模塊場景化設(shè)計 為了 方便老師對教室照明的各種模式之間的切換，利用無線模塊實現(xiàn)各種場景之間的模式轉(zhuǎn)換 [1516]。 在無線控制面板上設(shè)置三種場景模式，當(dāng)按下無線控制面板上鍵 1 時 為人多模式，教室中的燈全部點亮黑板上方的燈亮百分之六十，前排、中排和后排的燈亮度為百分之百。當(dāng)按下鍵 2 時為人少模式 ，黑板上方的燈亮百分之六十，前排和中排亮百分之百后排不亮。當(dāng)按下鍵 3 時為放 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%。當(dāng)按下鍵4 時為一鍵關(guān)燈模式，教室中的燈全部熄滅方便老師上完課后關(guān)燈。具體程序如下： 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 32 if (RF301_ID_1=68 and RF301_ID_2=129 and RF301_ID_3=241) then(*面