【正文】 ????????29 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????29 流程圖 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????29 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????29 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????305 實(shí)驗(yàn)與調(diào)試 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31 實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置的制作 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31 實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置的調(diào)試 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????316 結(jié)論與展望 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32謝 辭 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33參考文獻(xiàn) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????34附 錄 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????35 第 0 頁(yè) 共 47 頁(yè)引言我國(guó)是一個(gè)人口眾多的、資源相對(duì)不足的國(guó)家，發(fā)展節(jié)約型、創(chuàng)新型社會(huì)是我國(guó)的一項(xiàng)長(zhǎng)期基本國(guó)策,在現(xiàn)續(xù)代化建設(shè)中必須實(shí)施可持發(fā)展戰(zhàn)略。智能照明工程的內(nèi)涵是節(jié)能、高效、舒適、安全，有益于環(huán)保。按照現(xiàn)代綠色照明設(shè)計(jì)的原則，使照明系統(tǒng)產(chǎn)生綜合的效益：既要降低能耗指標(biāo)，滿(mǎn)足環(huán)保的要求，又要?jiǎng)?chuàng)造良好的照明環(huán)境，保證人們的身心健康，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。先介紹了智能家居的的具體含義、存在的背景以及智能照明的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，然后重點(diǎn)介紹設(shè)計(jì)的照明裝置各個(gè)模塊的原理與設(shè)計(jì)思路，最后敘述了硬件的設(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程和軟件的編程。實(shí)際上智能化住宅的發(fā)展分為三個(gè)層次，首先是家庭電子化（HE ，Home Electronic） ，其次是住宅自動(dòng)化（ HA，Home Automation） ，最后是住宅智能化，美國(guó)又稱(chēng)智慧屋（WH，Wise Home） ，歐洲稱(chēng)為時(shí)髦屋（SH，Smart Home） 。曾經(jīng)有文章這樣描寫(xiě)一種智能家居：當(dāng)早晨起床時(shí)間一到，臥室音響設(shè)備就會(huì)自動(dòng)播放主人愛(ài)聽(tīng)的“起床曲”喚醒主人；臥房浴室的電燈也會(huì)在主人進(jìn)入梳洗時(shí)自動(dòng)亮起，這時(shí)，廚房的煮咖啡器也會(huì)自動(dòng)煮水，等主人出來(lái)時(shí)，就有熱騰騰的咖啡等著他；在客廳里，主人只需輕輕按動(dòng)綜合功能遙控器，就可以十分方便地通過(guò)家庭影院系統(tǒng)播放電視節(jié)目、CD 點(diǎn)播、DVD 播放、上網(wǎng)查詢(xún)郵件和當(dāng)天的新聞，以及多媒體游戲。在外的主人接到報(bào)警后，也可以撥電話(huà)回家接上家庭智能化系統(tǒng)，開(kāi)啟家中的數(shù)碼電話(huà)機(jī)上的特別對(duì)講器，聽(tīng)聽(tīng)家里有沒(méi)有奇怪的聲音，甚至質(zhì)問(wèn)不速之客“你想干什么” 。 智能家居照明的發(fā)展概況智能家居是綜合計(jì)算機(jī)、信息通信等方面最先進(jìn)的技術(shù)，使住宅內(nèi)的電力、空調(diào)、照明、防災(zāi)、防盜、運(yùn)輸設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)住宅綜合管理自動(dòng)化、遠(yuǎn)程通信和辦公事自動(dòng)化的有效運(yùn)作，并使這三種功能結(jié)合起來(lái)的家居環(huán)境。照明作為建筑不可缺少的部分，隨著國(guó)際上智能家居的大量出現(xiàn)，與之配套的智能照明技術(shù)也迅速發(fā)展，并成為 21 世紀(jì)的照明技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。面對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)發(fā)了不少智能照明設(shè)計(jì)，如智能燈具、智能照明控制與管理系統(tǒng)，包括在照明方面的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。澳大利亞邦奇公司開(kāi)發(fā)的 Dynalie 智能照明控制系統(tǒng)，日本的智能照明建筑， 第 2 頁(yè) 共 47 頁(yè)特別是現(xiàn)代化辦公室的智能照明技術(shù)等都值得我們研究與借鑒。智能照明控制系統(tǒng)于手動(dòng)照明控制系統(tǒng)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，包括創(chuàng)造環(huán)境氣氛，改善工作環(huán)境、提高工作效率，良好的節(jié)能效果，延長(zhǎng)光源壽命，管理維護(hù)方便等?？稍诨芈分袑?shí)現(xiàn)燈具的單獨(dú)控制或成組控制，每個(gè)回路或燈具都可以設(shè)置為不同的亮度級(jí)別，這些級(jí)別存儲(chǔ)為“場(chǎng)景” ，可以理解為一個(gè)房間或某一區(qū)的完整面貌?？梢愿鶕?jù)定時(shí)器、日光傳感器和使用情況自動(dòng)調(diào)用這些場(chǎng)景，使其達(dá)到豐富的藝術(shù)效果。同時(shí)，這種控制方式有效地解決了頻閃效應(yīng)，不會(huì)使人產(chǎn)生不舒適、頭暈?zāi)X脹、眼睛疲勞的感覺(jué)。這種自動(dòng)調(diào)節(jié)照度的方式，充分利用室外的自然光，只有當(dāng)必需時(shí)才把燈點(diǎn)亮或點(diǎn)亮到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平，節(jié)電效果十分明顯，一般可達(dá) 30%以上。智能調(diào)光器慢慢地把燈光調(diào)亮到一個(gè)設(shè)定的水平。在這一點(diǎn)上，白熾燈由于燈絲的熱沖擊易于失敗。降低燈泡的亮度也可以延長(zhǎng)燈泡的壽命。還可以實(shí)現(xiàn)“軟關(guān)斷” ，燈光慢慢地熄滅。延長(zhǎng)光源壽命不僅可以節(jié)省大量資金，而且大大減少更換燈管的工作量，可以降低照明控制系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，管理維護(hù)也變得簡(jiǎn)單。例如在客廳中，可根據(jù)時(shí)間設(shè)定晚上 11 點(diǎn)后，場(chǎng)景照明自動(dòng)切換到睡前場(chǎng)景照明。 現(xiàn)有智能照明控制系統(tǒng)的分析澳大利亞奇勝場(chǎng)景照明控制系統(tǒng)，可以對(duì)同一個(gè)場(chǎng)所中最多 18 個(gè)燈區(qū) (照明回路)供電和調(diào)節(jié)亮度。美國(guó) LCamp。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的真善美智能照明系統(tǒng)具有集中控制、多點(diǎn)操作、集中顯示、停電自鎖、免打擾、遙控功能等智能功能，使家居生活更加方便與舒適。⑵ 國(guó)內(nèi)的一些智能照明控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)集中控制和集中顯示，具有一定的智能性，但只能控制房間中的一個(gè)或一組燈的開(kāi)、關(guān)，不能實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景控制，也不能實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的亮度調(diào)節(jié)，不能產(chǎn)生多種照明效果。 本課題的研究意義智能家居照明控制系統(tǒng)的研究不僅可為目前國(guó)際上前沿研究課題——智能照明控制系統(tǒng)研究積累有益的經(jīng)驗(yàn)，而且還提高了住宅照明光環(huán)境質(zhì)量和住宅價(jià)值。照明系統(tǒng)是一個(gè)重要能源消耗對(duì)象，目前存在較嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)出高效節(jié)能的照明裝置是當(dāng)今迫切需要的，這也是實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，并且具有極為廣闊的發(fā)展前景。在住宅的照明光環(huán)境設(shè)計(jì)中除充分考慮到視覺(jué)作業(yè)、合適的照度、亮度分布、視覺(jué)舒適性、眩光控制、顯色性、照明裝置的外觀(guān)以及使用者或參觀(guān)者的主觀(guān)感覺(jué)等八個(gè)因素外，還需要考慮到人體因受到季節(jié)光照減少而產(chǎn)生 第 4 頁(yè) 共 47 頁(yè)的“季節(jié)性情感紊亂”因素和根據(jù)含不同光譜成分光源對(duì)褪黑素分泌的抑制能力強(qiáng)弱不同，視具體情況采用不同的光源。好的照明光環(huán)境使人心情愉快，工作效率提高:而好的照明控制系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)好的照明光環(huán)境，而且節(jié)能、維護(hù)管理方便，真正實(shí)現(xiàn)綠色照明。智能照明控制系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)光環(huán)境的合理控制:同時(shí)，其具有通信功能以及可擴(kuò)展性，可把智能家居照明系統(tǒng)作為智能家居的子系統(tǒng)，并與家居自動(dòng)化控制系統(tǒng)、電視、多媒體系統(tǒng)、探測(cè)、共同構(gòu)成家居智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。第二章主要從智能照明的基本概念、照明質(zhì)量、家居照度標(biāo)準(zhǔn)、照明方式和種類(lèi)、電光源的選擇、智能照明控制系統(tǒng)的控制方式、智能家居照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面研究了家居式照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的常用的方法，并且給出了智能化住宅各房間的典型照明技術(shù)。第四章主要介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，并給出了主程序和數(shù)碼管顯示子程序的流程圖。 第 5 頁(yè) 共 47 頁(yè)2 智能家居的照明設(shè)計(jì)智能家居是由建設(shè)部在各大城市指導(dǎo)建設(shè)的面向 21 世紀(jì)的豪華住宅，其定位標(biāo)準(zhǔn)是 “科技先導(dǎo)、適度超前” ，專(zhuān)家稱(chēng)這將是我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。下面將電氣照明設(shè)計(jì)的一般原則與要求列表如下，見(jiàn)表 21 所示:表 21 電氣照明設(shè)計(jì)的一般原則與要求序號(hào) 設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)要求1 遵照規(guī)范規(guī)定 應(yīng)遵照有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范,包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定2 符合照度要求 應(yīng)符合視覺(jué)作業(yè)和視覺(jué)衛(wèi)生對(duì)照度值的規(guī)定,并滿(mǎn)足顯色性 的要求3 力求視覺(jué)舒適 應(yīng)注意燈具的合理布置,限制眩光,保證合理的均勻度,力求視覺(jué)舒適4 安全可靠維修方便照明裝置應(yīng)工作安全可靠,維護(hù)檢修方便5 技術(shù)先進(jìn)經(jīng)濟(jì)合理照明裝置既要技術(shù)先進(jìn),又要盡可能經(jīng)濟(jì)合理地使用資金和節(jié)約能源6 與建筑相協(xié)調(diào) 照明裝置應(yīng)與建筑及周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一 智能照明的基本概念人類(lèi)在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，形成了特有的視覺(jué)特性。 人類(lèi)的視覺(jué)特性⑴ 暗視覺(jué)、明視覺(jué)和中介視覺(jué)視網(wǎng)膜是人眼感受光的部分，網(wǎng)膜上分布兩種不同的細(xì)胞。這兩種細(xì)胞對(duì)光的感受性是不同的。因此，在微弱的照度下（視覺(jué)亮度 第 6 頁(yè) 共 47 頁(yè)在 ～ cd/ ） ，只有桿狀體工作，這種視覺(jué)狀態(tài)成為暗視覺(jué)。當(dāng)視覺(jué)亮度在 ～10cd/ 時(shí)，桿狀體和錐狀體同時(shí)起作用，這種視覺(jué)狀態(tài)稱(chēng)為中介視覺(jué)。只有錐狀體在感受光刺激時(shí)，才有顏色感。⑵ 視覺(jué)適應(yīng)在現(xiàn)在和過(guò)去呈現(xiàn)的各種亮度、光譜分布、視角的刺激下，視覺(jué)系統(tǒng)狀態(tài)的變化過(guò)程稱(chēng)之為視覺(jué)適應(yīng)（visual adaptation） 。視覺(jué)系統(tǒng)適應(yīng)高于幾個(gè)坎德拉每平方米亮度的變化過(guò)程及終極狀態(tài)稱(chēng)為明適應(yīng)。對(duì)眼睛來(lái)說(shuō)適應(yīng)過(guò)程是一個(gè)生理光學(xué)過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，暗適應(yīng)所需要的過(guò)渡時(shí)間較長(zhǎng)，而明適應(yīng)是眼睛從暗到亮的適應(yīng)過(guò)程，這一過(guò)程較短，約 23 分鐘。強(qiáng)烈的后像對(duì)視力工作特別有害，例如偶然看到極亮的發(fā)光體后，在一定時(shí)間內(nèi)，我們總被一個(gè)黑影（極亮發(fā)光體的負(fù)后像）所困擾。眩光按其評(píng)價(jià)的方法可分為失能眩光與不舒適眩光。不舒適眩光的產(chǎn)生主要與以下 4 個(gè)因素相關(guān) [6]眩光源的亮度 Ls，眩光源的表現(xiàn)立體角 。不舒適眩光的程度只能通過(guò)主觀(guān)評(píng)價(jià)來(lái)估計(jì)。⑸ 光源的色溫與顯色性①色溫光源的發(fā)光顏色是與溫度有關(guān)的,當(dāng)溫度不同時(shí),熾燈,當(dāng)燈絲溫度低時(shí),發(fā)出的光以紅色為主。②顯色性當(dāng)某種光源照射到物體上時(shí),該物體的色彩與陽(yáng)光照射時(shí)的色彩是不完全一樣的,就是指不同光譜的光源分別照射在同一顏色的物體上時(shí),所呈現(xiàn)出不同顏色的特性,通常用顯色指數(shù)來(lái)表示光源的顯色性. 第 7 頁(yè) 共 47 頁(yè) 光照度及其單位⑴ 光通量按人眼對(duì)光的感覺(jué)量為基準(zhǔn)來(lái)衡量光源在單位時(shí)間內(nèi)向周?chē)臻g輻射引起光感的能量大小，稱(chēng)為光通量。?⑵ 照度通常把物體表面得到的光通量與這個(gè)物體表面積的比值叫做照度，由 E 表示。下面舉幾種常見(jiàn)的照度情況:① 在 40W 的白熾燈下 1m 遠(yuǎn)處的照度約為 30lx，加搪瓷傘形后增加為 73lx。③ 照度為 1lx，僅能辨別物體的輪廓，閱覽室的照度要求不低于 50lx。此外，隨著生活水平的提高，人們對(duì)照明質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。為了使照明場(chǎng)所的照度比較均勻，要求房間由最大、最小照度分別與平均照度之差不大于或不小于平均照度的六分之一。只要實(shí)際布燈的距離比（d/h） ，小于各種燈具最有利的距離比（d/h） ，照度的均勻度便能滿(mǎn)足要求。其次防止因電壓下降而引起照度降低，以及電壓變化而引起的照度波動(dòng)。這種電壓波動(dòng)是在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)大功率設(shè)備頻繁啟動(dòng)所致。 家居照度標(biāo)準(zhǔn)照度標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)于照明質(zhì)量和數(shù)量的規(guī)定。因此在照度標(biāo)準(zhǔn)中主要是規(guī)定工作面的照度。對(duì)于各類(lèi)建筑的一般照明推薦照度值， 《建筑電氣設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》有明確的規(guī)定，下面僅將家居住宅的照明推薦照度列于表 22 中，如下所示：表 22 家居住宅的照明推薦照度表房間名稱(chēng) 推薦照度/lx廁所、洗浴室 5～15起居室、餐廳、廚房 15～30臥室、嬰兒哺乳室 20～50單宿、活動(dòng)室 30～50 照明方式和種類(lèi) 照明方式照明方式是照明設(shè)備按照其安裝部位或使用功能而構(gòu)成的基本制式。⑴ 一般照明為照亮整個(gè)場(chǎng)地而設(shè)置的均勻照明稱(chēng)為一般照明。⑵ 分區(qū)一般照明對(duì)某一特定區(qū)域，如進(jìn)行工作的地點(diǎn)，設(shè)計(jì)成不同的照度來(lái)照亮該區(qū)域的一般照明稱(chēng)為分區(qū)一般照明，可以有效地節(jié)約能源。局部照明只能照射有限面積，對(duì)于局部地點(diǎn)需要高度并對(duì)照射方向有要求時(shí)，可以裝設(shè)局部照明。當(dāng)有氣體放電光源所產(chǎn)生的頻閃效應(yīng)的影響時(shí)，使用白熾燈光源的局部照明是有益的。對(duì)于工作位置視覺(jué)要求比較高，且對(duì)照射方向有特殊要求的場(chǎng)合，往往采用混合照明方式。例如臥室，臥