【正文】 當(dāng)按下鍵4 時(shí)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。當(dāng)按下鍵 2 時(shí)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。 無(wú)線模塊場(chǎng)景化設(shè)計(jì) 為了 方便老師對(duì)教室照明的各種模式之間的切換，利用無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)景之間的模式轉(zhuǎn)換 [1516]。 當(dāng)教室中沒(méi)有人在的時(shí)候不論光照度如何都不開(kāi)燈，程序設(shè)計(jì)為 為真時(shí)執(zhí)行 =0。=0。一共設(shè)置了五個(gè)亮度等級(jí)，其他的亮度只需要改變光照度的范圍和對(duì)應(yīng)的燈亮度值就可以了。（ ==0） 為真時(shí)才 能夠 執(zhí)行下面預(yù) 定義的動(dòng) 作=100。 其中 ， 為 真 時(shí)執(zhí)行是指當(dāng)邏輯式（ 100） amp。 程序設(shè)計(jì)流程圖見(jiàn) 410， 具體 程序 設(shè)計(jì)見(jiàn)圖 411。而在光照度滿足開(kāi)燈條件時(shí)如果沒(méi)有人在時(shí)不開(kāi)燈。 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。 Endif 其中： If 0 Then =0。程序如下： =。 就是用來(lái)控制燈的最大亮度不超過(guò)百分之百的。 If 100 Then =100。 增亮開(kāi)關(guān)所要實(shí)現(xiàn)的功能是 ,當(dāng)按住增亮按鈕不松手時(shí)燈以百分之 25 的遞增速度提高燈的亮度當(dāng)達(dá)到百分之百的亮度時(shí)不再增加亮度。 燈的增亮、減亮設(shè)計(jì) 為了更加靈活地對(duì)每一路的燈進(jìn)行控制 嗎，對(duì)每一路的燈都設(shè)計(jì)了增加亮度和減低亮度的控制按鈕。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(diǎn)亮，自習(xí)教室中的人少模式是將燈隔行點(diǎn)亮。 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。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(shí)，又從頭開(kāi)始分別以 40 的幅度增加亮度。當(dāng)四路燈的亮度 總和 大于 300 時(shí) ，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。 Endif 以上程序?qū)崿F(xiàn)的功能是，每次按下放 PPT的按鈕時(shí)第一、二、三、四路的燈分別增加 40 的亮度。 =0。 Endif If +++350 Then =0。 If +++260 Then =100。 = +30。放 PPT 模式的程序如下所示： = +10。 圖 48 一鍵開(kāi)關(guān)模式 （ 2） 放 PPT 模式設(shè)計(jì) 在我們平時(shí)上課的過(guò)程之中常常會(huì)遇到這種情況，當(dāng)老師在黑板上板書時(shí)為了讓學(xué)生看清楚黑板需要比較高的光照強(qiáng)度，而當(dāng)老師在使用 PPT 進(jìn)行教學(xué)時(shí)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(qiáng)度。 當(dāng)其和不大于 0 時(shí)，此刻按下按鈕所要實(shí)現(xiàn)的功能是將教室之中的所有燈都點(diǎn)亮。 其中，將燈的亮度控制在 0100 中變化， 100 時(shí)燈為 最大限度全亮當(dāng)超過(guò) 100 后容易將燈具 燒毀所以 在 控制的過(guò)程中要將亮度控制在 100 以 內(nèi)。 =100。 =100。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 26 =0。 =0。 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)。 模式設(shè)計(jì) 為了更加的方便控制 ，在監(jiān)控面板上進(jìn)行了場(chǎng)景化設(shè)計(jì)。最后整體設(shè)計(jì)出 來(lái)的監(jiān)控界面如圖 47 所示。需要在子圖這一菜單中添加各種所需設(shè)備圖形并進(jìn)行動(dòng)畫連接和程序的編寫。 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。 圖 44 添加驅(qū)動(dòng)設(shè)備 添 加窗口 將驅(qū)動(dòng)設(shè)備加好了之后，就開(kāi)始新建窗口在窗口之中進(jìn)行監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)。 圖 43 OPC 連接 新建工程項(xiàng)目 進(jìn)行上位機(jī)的監(jiān)控，首先要建立工程項(xiàng)目，工程項(xiàng)目需要通過(guò)工程管理器建立。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(gè)原因：一是下位機(jī)沒(méi)有供電，二是網(wǎng)線接口不對(duì)，三是 IP 地址不對(duì)。 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。 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)。利用OptiVIEW 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)可以創(chuàng)建用戶安全理系統(tǒng)，并可以輕松實(shí)現(xiàn)分布式管理，構(gòu)建更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。利用人機(jī)界面開(kāi)發(fā)部分可以方便的生成各種復(fù)雜生動(dòng)的畫面，可以逼真的反映現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。 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)。 因?yàn)?智能照明控制系統(tǒng)的擾動(dòng)比較少所以選用開(kāi)環(huán)控制 [6]。在輸入和擾動(dòng)已知情況下，開(kāi)環(huán)控制仍可 取得比較滿意的結(jié)果 ，并且相對(duì)于閉環(huán)控制而言經(jīng)濟(jì)成本較低 。開(kāi)環(huán)控制 是一種簡(jiǎn)單的控制方式，是指受控客體不對(duì)控制主體產(chǎn)生反作用的控制過(guò)程。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。 開(kāi) 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(kāi)環(huán)控制。 讀取數(shù)據(jù)是將傳感器輸出的電量信號(hào)轉(zhuǎn)化成控制器可用的數(shù)字信號(hào)，數(shù)據(jù)處理一般需要實(shí)際情況來(lái)處理，比如信號(hào)有衰減、干擾等，就需要補(bǔ)償、濾波。 RF3011無(wú)線接收模塊的主要技術(shù)指標(biāo)如表 311： 表 311 RF3011無(wú)線接收模塊主要技術(shù)參數(shù) 序號(hào) 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(wú)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(jì) 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。 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。 實(shí)驗(yàn)裝備上使用的是 RMP061，其主要的技術(shù)指標(biāo) 如 表 310。安裝時(shí)也不必考慮任何控制關(guān)系，在整個(gè)系統(tǒng)安裝完畢后通過(guò)簡(jiǎn)單的匹配即可建立對(duì)應(yīng)的控制關(guān)系。 無(wú)線發(fā)射模塊 實(shí)驗(yàn)室中使用的是 RMP系列無(wú)線控制面板， RMP采用電池供電，通過(guò) RF無(wú)線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)使用者對(duì)照明系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)、調(diào)光及情景控制。 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。它還可以直接通過(guò)面板上的按鍵來(lái)控制繼電器的輸出狀態(tài)和模擬量的輸出 ,需軟件支持。 DALI調(diào)光驅(qū)動(dòng)模塊可選規(guī)格型號(hào)如表38。 DALI是一個(gè)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西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 18 式，應(yīng)用 DALI協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)可以創(chuàng)建一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)。每一個(gè)傳感器探測(cè)范圍大概是 340*340 cm2。 自習(xí)教室的人體傳感器布局如圖 34所示： 黑 板人 體 傳 感 器人 體 傳 感 器人 體 傳 感 器人 體 傳 感 器人 體 傳 感 器課 桌燈 具人 體 傳感 器燈 具 燈 具圖 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(zhǎng) 1054cm寬 780cm,座位前排到教室前墻為 284cm。這樣 ,紅外傳感器就可以準(zhǔn)確得探測(cè)到不同區(qū)域內(nèi)是否有人體活動(dòng) ,并將此信息提供給控制器和上位機(jī)系統(tǒng) ,作為 照明控制的一個(gè)重要判斷依據(jù) 。 所以 ,這種方法對(duì)于大學(xué)教室的照明控制是不可取的 。 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 。 具有超高的探測(cè)和防誤報(bào)性能，不會(huì)對(duì)一只重量 20KG的寵物或者老鼠、飛鳥(niǎo)等活動(dòng)引起誤報(bào)、漏報(bào)，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他普通的被動(dòng)移動(dòng)感應(yīng)器。 外形設(shè)計(jì)新穎 ，線條流暢，動(dòng)態(tài) LED顯示。 1C 為普朗克第一輻射常熱（ 1 2 31 3 .7 4 1 0 w cmC ? ? ?）； 2C 為普朗克第二輻射常熱（ 2 ??）； T為黑體的絕對(duì)溫度。 目前，人體檢測(cè)的方法 有很多。 1. 室內(nèi)人體感應(yīng)探測(cè)研究 紅外探測(cè)的原理：人體發(fā)出的 910181。當(dāng)室內(nèi)被占用時(shí)對(duì)應(yīng)的地方將燈開(kāi)啟，沒(méi)有被占用的地方則不開(kāi)啟燈。 室外型光照度傳感器安裝布局如圖 32所示 。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。因此，照到窗戶上的光多少?zèng)Q定了室內(nèi)的光照度的多少，它們之 間正相關(guān)。 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。所以很容 易出現(xiàn)這種情況： 當(dāng)燈亮?xí)r ,傳感器會(huì)探測(cè)到光照度 (實(shí)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(hào) ,而關(guān)燈后 ,傳感器會(huì)探測(cè)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(hào) 。 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)自然光不足以滿足人們的視覺(jué)要求是 ,開(kāi)啟燈具 。0200,000。 表 33 光照度傳感器技術(shù)指標(biāo) 序號(hào) 技術(shù)指標(biāo) 性能參數(shù) 1 電源 DC24V 2 工作溫度 20～ 60℃ 3 相對(duì)濕度 0100%RH，無(wú)凝露 4 傳感器感應(yīng) 硅光電池 5 測(cè)量 02020Lux。室外型LC1112傳感器采用先進(jìn)的電路模塊技術(shù)開(kāi)發(fā)的變送器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境光照度的測(cè)量，并限流輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)；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(cè)量。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。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。光照度傳感器采用光敏探測(cè)器，將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，再經(jīng)過(guò) 運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。其中， Ra值越大，光源的顯色性能越好。學(xué)校建筑照明的照度標(biāo)準(zhǔn)值如表 32所示 。而在晴朗的月夜，地面照度約為 。在夏季陽(yáng)光強(qiáng)烈的中午，地面照度約為 50000lx。 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 : dd E s? φ 其中， φ— 光通量， S— 面積。 照度的符號(hào)為 E(Ev)。 光通量的計(jì)數(shù)單位以流明表示 。 由發(fā)光體發(fā)出的光能 ,在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一截面的光能數(shù)量 ,叫光通量 。常見(jiàn)光源的光通量見(jiàn)表 31。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。 所以 ,用于照明控制的數(shù)據(jù)采集模塊主要包括教室內(nèi)光照度采集和室內(nèi)人體感應(yīng)兩部分 。 通過(guò)上位機(jī)的系統(tǒng)管理員還可以遠(yuǎn)程掌握教室現(xiàn)場(chǎng)的光照度 、 室內(nèi)人數(shù) 、 燈具開(kāi)關(guān)情況等 。 上位機(jī)是整個(gè)教室智能照明控制系統(tǒng)的核心 ,其功能是接收教室控制器所發(fā)送的現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù) ,通過(guò)編寫的照明控制策略程序的判斷 ,給出照明控制命令 ,并發(fā)送回教室控制器 ,從而控制照明燈具的開(kāi)關(guān) 。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。 圖 23 自習(xí)室智能照明控制系統(tǒng)流程圖 為了滿足教室控制的多元化，在教室現(xiàn)場(chǎng)也設(shè)置了調(diào)光模塊可以通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)燈得亮度，同時(shí)也可以通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。其他沒(méi)有感 應(yīng)到人的對(duì)應(yīng)燈具則不會(huì)打開(kāi)。 所以，根據(jù)上面兩條很容易得出這樣的設(shè)計(jì)方案：綜合利用光照度傳感器和人體感應(yīng)。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。即通過(guò)編程在不同的光照度之下對(duì)應(yīng)著不同的亮度模式。 講臺(tái)處燈具講臺(tái)一 鍵 開(kāi) 關(guān) P P T 模 式人 少 模 式 人 多 模 式增 加 亮 度 降 低 亮 度無(wú) 線 控 制 面 板圖 22 無(wú)線控制面板和教室中燈得排放位置情況 自習(xí)室系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 自習(xí)教室是高校教室照明浪費(fèi)最為嚴(yán)重的地方，常常出現(xiàn)人走了燈還在亮，只有幾個(gè)人在上自習(xí)卻把所有的燈都打開(kāi)了，白天燈也照開(kāi)不誤很少有人自覺(jué)地及時(shí)關(guān)燈所以說(shuō)造成了很大的浪費(fèi)。 無(wú)線接受器接收 315MHz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)西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 8 通過(guò) CANbus CANopen協(xié)議發(fā)送