【正文】 當按下鍵4 時為一鍵關燈模式，教室中的燈全部熄滅方便老師上完課后關燈。當按下鍵 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。 無線模塊場景化設計 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換 [1516]。 當教室中沒有人在的時候不論光照度如何都不開燈，程序設計為 為真時執(zhí)行 =0。=0。一共設置了五個亮度等級，其他的亮度只需要改變光照度的范圍和對應的燈亮度值就可以了。（ ==0） 為真時才 能夠 執(zhí)行下面預 定義的動 作=100。 其中 ， 為 真 時執(zhí)行是指當邏輯式（ 100） amp。 程序設計流程圖見 410， 具體 程序 設計見圖 411。而在光照度滿足開燈條件時如果沒有人在時不開燈。 人體感應和光照度復合功能軟件設計 人體感應和光照度復合功能 使用于自習教室之中 ，當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。 Endif 其中： If 0 Then =0。程序如下： =。 就是用來控制燈的最大亮度不超過百分之百的。 If 100 Then =100。 增亮開關所要實現(xiàn)的功能是 ,當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達到百分之百的亮度時不再增加亮度。 燈的增亮、減亮設計 為了更加靈活地對每一路的燈進行控制 嗎，對每一路的燈都設計了增加亮度和減低亮度的控制按鈕。自習室中的人多模式與上課 教室的類似只需將自習教室中的燈全部點亮，自習教室中的人少模式是將燈隔行點亮。 圖 49 放 PPT 模式設計 （ 3） 人多、人少模式設計 教室中上課的人數(shù)變動很大，所以根據(jù)實際情況設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。當再一次按西南科技大學本科生畢業(yè)論文 28 PPT按鈕時，又從頭開始分別以 40 的幅度增加亮度。當四路燈的亮度 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。 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。 =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 一鍵開關模式 （ 2） 放 PPT 模式設計 在我們平時上課的過程之中常常會遇到這種情況，當老師在黑板上板書時為了讓學生看清楚黑板需要比較高的光照強度，而當老師在使用 PPT 進行教學時就西南科技大學本科生畢業(yè)論文 27 需要降低教室之中的光照強度。 當其和不大于 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。 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)。 =100。 =100。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 26 =0。 =0。 將整體教室的開燈和關燈的功能通過軟件在一個按鈕之下實現(xiàn)。 模式設計 為了更加的方便控制 ，在監(jiān)控面板上進行了場景化設計。最后整體設計出 來的監(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備圖形并進行動畫連接和程序的編寫。 西南科技大學本科生畢業(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 44 添加驅(qū)動設備 添 加窗口 將驅(qū)動設備加好了之后，就開始新建窗口在窗口之中進行監(jiān)控畫面設計。 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。如果授權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。 程序語言 OptiVIEW 使用的程序語言是結構化文本 SCL 語言，結構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。 OPC OPC 是為了連接數(shù)據(jù)源 (OPC 服務器 )和數(shù)據(jù)的使用者 (OPC 應用程序 )之間的軟 件接口標準。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，構建更復雜的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫平臺。利用人機界面開發(fā)部分可以方便的生成各種復雜生動的畫面，可以逼真的反映現(xiàn)場數(shù)據(jù)。 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)。 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]。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 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。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本科生畢業(yè)論文 22 饋來實現(xiàn)的。 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 當下常用的控制方式有兩種，閉環(huán)控制和開環(huán)控制。 讀取數(shù)據(jù)是將傳感器輸出的電量信號轉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。 RF3011無線接收模塊的主要技術指標如表 311： 表 311 RF3011無線接收模塊主要技術參數(shù) 序號 技術指標 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。 可以通過安裝多個無線信號接收模塊，擴展無線 信號接收覆蓋的范圍。 實驗裝備上使用的是 RMP061，其主要的技術指標 如 表 310。安裝時也不必考慮任何控制關系，在整個系統(tǒng)安裝完畢后通過簡單的匹配即可建立對應的控制關系。 無線發(fā)射模塊 實驗室中使用的是 RMP系列無線控制面板， RMP采用電池供電，通過 RF無線通訊技術實現(xiàn)使用者對照明系統(tǒng)的開關、調(diào)光及情景控制。 無線控制模塊 無線 控制模塊分為兩個部分，發(fā)射模塊和接收模塊。它還可以直接通過面板上的按鍵來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)動模塊可選規(guī)格型號如表38。 DALI是一個數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議， 它定義了電子鎮(zhèn)流器與設備控制器之間的通信方西南科技大學本科生畢業(yè)論文 18 式，應用 DALI協(xié)議標準可以創(chuàng)建一個結構簡單、安裝方便、操作容易、功能優(yōu)良的智能型燈光控制系統(tǒng)。每一個傳感器探測范圍大概是 340*340 cm2。 自習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 自習教室人體傳感器布局如圖所示 我們學校的自習教室 長 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) 。 所以 ,這種方法對于大學教室的照明控制是不可取的 。 這種方法在探測的基礎上結合了人體活動的規(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 ,但用于大學教室的人數(shù)統(tǒng)計卻有很多不足值處 。 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器。 外形設計新穎 ，線條流暢，動態(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為黑體的絕對溫度。 目前，人體檢測的方法 有很多。 1. 室內(nèi)人體感應探測研究 紅外探測的原理：人體發(fā)出的 910181。當室內(nèi)被占用時對應的地方將燈開啟，沒有被占用的地方則不開啟燈。 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)的真實光照度有點偏差但是完全可以同軟件將這個差距縮小。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。 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： 當燈亮時 ,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 )充足的結果 ,引起控制器發(fā)出關燈的信號 ,而關燈后 ,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 。 2% 7 外殼材料 塑料防水外殼 8 接線 三線制 9 輸出 420mA 10 防護等級 IP65 11 安裝方式 吸頂安裝 西南科技大學本科生畢業(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，作為控制燈具開關的依據(jù)，從而實現(xiàn)：當自然光照充足時， 關閉燈具 ,當自然光不足以滿足人們的視覺要求是 ,開啟燈具 。0200,000。 表 33 光照度傳感器技術指標 序號 技術指標 性能參數(shù) 1 電源 DC24V 2 工作溫度 20～ 60℃ 3 相對濕度 0100%RH，無凝露 4 傳感器感應 硅光電池 5 測量 02020Lux。室外型LC1112傳感器采用先進的電路模塊技術開發(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。光照西南科技大學本科生畢業(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)光電效應元件 , 此類光電轉換元件有光敏電阻、光導管等。光照度傳感器采用光敏探測器，將光照強度轉換為電流信號，再經(jīng)過 運算放大器轉換為電壓信號輸出。其中， Ra值越大，光源的顯色性能越好。學校建筑照明的照度標準值如表 32所示 。而在晴朗的月夜，地面照度約為 。在夏季陽光強烈的中午，地面照度約為 50000lx。 其數(shù)學表達式為 : dd E s? φ 其中， φ— 光通量， S— 面積。 照度的符號為 E(Ev)。 光通量的計數(shù)單位以流明表示 。 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 。常見光源的光通量見表 31。人 眼對不同波長的可見光 具有不同的靈敏度，對黃綠光最敏感。 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)人體感應兩部分 。 通過上位機的系統(tǒng)管理員還可以遠程掌握教室現(xiàn)場的光照度 、 室內(nèi)人數(shù) 、 燈具開關情況等 。 上位機是整個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)場采集的數(shù)據(jù) ,通過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關 。采用人體傳感器和光照度傳感器綜合使用 的方法來控制。 圖 23 自習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)場也設置了調(diào)光模塊可以通過按鍵調(diào)節(jié)燈得亮度，同時也可以通過上位機進行調(diào)節(jié)。其他沒有感 應到人的對應燈具則不會打開。 所以，根據(jù)上面兩條很容易得出這樣的設計方案：綜合利用光照度傳感器和人體感應。當教室中有人時打開燈當人員離開教室時自動熄滅燈。即通過編程在不同的光照度之下對應著不同的亮度模式。 講臺處燈具講臺一 鍵 開 關 P P T 模 式人 少 模 式 人 多 模 式增 加 亮 度 降 低 亮 度無 線 控 制 面 板圖 22 無線控制面板和教室中燈得排放位置情況 自習室系統(tǒng)設計方案 自習教室是高校教室照明浪費最為嚴重的地方，常常出現(xiàn)人走了燈還在亮，只有幾個人在上自習卻把所有的燈都打開了，白天燈也照開不誤很少有人自覺地及時關燈所以說造成了很大的浪費。 無線接受器接收 315MHz頻段的無線遙控數(shù)據(jù)，并將已經(jīng)學習記憶過的遙控數(shù)據(jù)西南科技大學本科生畢業(yè)論文 8 通過 CANbus CANopen協(xié)議發(fā)送