樓宇自控系統的智能照明控制技術(shù)

現代社會(huì )的各個(gè)方面的智能化程度都在不斷提高，建筑行業(yè)對智能化的運用也越來(lái)越普遍，許多現代化樓宇都采用了智能控制系統。樓宇自控系統的智能照明控制技術(shù)可以為樓宇創(chuàng )造科學(xué)的照明環(huán)境，同時(shí)達到節能效果，既有利于樓宇照明管理，又落實(shí)了環(huán)保理念。以下，筆者對樓宇自控系統和智能照明控制系統都進(jìn)行了分析。
1 智能照明控制系統的含義
智能照明控制系統是一種利用電磁調壓、電子感應技術(shù)實(shí)現對供電實(shí)時(shí)監控跟蹤，并控制電力電壓、電流幅度，從而優(yōu)化照明效率、質(zhì)量的現代化系統，其平臺為相應的統一系統。目前，智能照明控制系統可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是線(xiàn)照明控制系統，而另外一類(lèi)是智能照明控制系統。與傳統照明控制系統進(jìn)行對比可以發(fā)現，智能照明控制系統具有多方面的優(yōu)勢。首先，智能照明控制系統能對照明進(jìn)行自動(dòng)化控制、管理，這樣不僅可以?xún)?yōu)化人們的日常工作和生活條件，而且還能夠為人們提供舒適的照明氛圍。其次，智能照明控制系統實(shí)現了對電力資源的優(yōu)化配置，具有節能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。后，智能照明控制系統對燈具有保護作用，能有效延長(cháng)燈具使用壽命。
2 樓宇自控系統的概述
通常情況下，樓宇自控系統屬于一套綜合性的系統，其主要包括中央計算機、控制子系統等部分，并借助計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、現代通信技術(shù)等來(lái)完成對樓宇的全自動(dòng)綜合管理。管理內容包括采暖、通風(fēng)、電梯、監控、配變電與自備電源監控等各個(gè)方面。樓宇自控系統一般是借助網(wǎng)絡(luò )化方式來(lái)對前端設備數據信息進(jìn)行采集、分析和管理。樓宇自控系統所發(fā)揮的功能如下：（1）有利于系統管理、操作、控制、調度策略的制定；（2）有利于控制參數、數據存??；（3）有利于對各種數據信息進(jìn)行打??；（4）有利于分析系統運行歷史記錄及趨勢。
3 樓宇智能照明系統的設計
3.1 Zigbee 系統設計
Zigbee 技術(shù)是一種近距離雙向無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，具有復雜程度低、功耗低、速率低、成本低的特點(diǎn)，適用于短距離的低功耗、低速率電子設備間進(jìn)行數據的收集、整理和傳輸，間歇性數據，并在典型周期性數據、低反應時(shí)間數據等傳輸過(guò)程中得到了廣泛的應用。該技術(shù)在樓宇照明控制系統中具有很強的實(shí)用性。樓宇智能照明系統中Zigbee 系統的搭建分為四個(gè)部分。部分是網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器，其能夠對網(wǎng)絡(luò )通信進(jìn)行維護，以確保其正常運行。實(shí)際上，核心處理器與網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器可以進(jìn)行雙向通信，能夠完成對數據信息的有效接收與發(fā)送，以確保信息達到目的節點(diǎn)，更好地提高信息的傳輸效率。第二部分是路由器，適用于通信距離較遠、線(xiàn)路條件較差的情況，其功能是增強信號強度。第三部分是終端。終端是一種省電設備，可以節電，工作依據是傳感器或紅外感應。終端可將感應到的數據信息傳送給下一級，也與子網(wǎng)中心進(jìn)行雙向通信。第四部分是子網(wǎng)中心。其一般安裝于燈具上，能夠對感應消息進(jìn)行處理后將它傳遞出去。

圖1 第三代智能照明控制系統拓撲圖
3.2 Zigbee 組網(wǎng)設計
Zigbee 組網(wǎng)設計需要考慮網(wǎng)絡(luò )地址分配和網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。第三代智能照明控制系統拓撲圖如圖 1 所示。
Zigbee 自組網(wǎng)能力十分強大，其每個(gè)網(wǎng)絡(luò )具有65000個(gè)節點(diǎn)。Zigbee 大規模的組網(wǎng)能力來(lái)源于其底層所選擇的直擴技術(shù)，借助非信標模式能夠有效提高網(wǎng)絡(luò )擴展的效果。
Zigbee 組網(wǎng)設計建立在IEEE 標準協(xié)議之上，所以，需要維護、分配、管理物理地址。在分配地址時(shí)，為了避免出現網(wǎng)絡(luò )沖突，應確保地址的性。
3.3 Zigbee 網(wǎng)絡(luò )通信
在對該通信系統進(jìn)行軟件編寫(xiě)的過(guò)程中，需要對應答幀、控制幀、報警幀的設計給予重視。其中報警幀屬于照明控制系統直觀(guān)、正常反應的直接重要保證，可以將照明系統的異常情況消息傳遞給相關(guān)節點(diǎn)。應答幀的功能是將當前照明系統的工作狀態(tài)反映給需要的單位，可查詢(xún)，可反饋?？刂茙杏锌刂茀?、控制屬性、源地址、目標地址。
4 樓宇智能照明系統的實(shí)現
4.1 Zigbee 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的實(shí)現
通常情況下，Zigbee 節點(diǎn)中一般涉及到原理圖設計、PCB 繪制等多方面內容，具有體積小、成本低等要求，而主要芯片電路復雜程度又很高，雙層板設計很適用。設計核心電路時(shí)，需完成設計原理圖、選擇芯片、設計PCB 等工作。在進(jìn)行DA 電路設計過(guò)程中，要按照要求進(jìn)行設計原理圖、DA 芯片和射頻部分等工作。樓宇智能照明系統采用的開(kāi)發(fā)技術(shù)是單片機。Zigbee 節點(diǎn)的主要職責是接收串口數據，并對其進(jìn)行處理。
4.2 控制終端的實(shí)現
樓宇智能照明系統主要包括計算機、平板電腦、智能手機等控制終端?；?/span>Zigbee 技術(shù)的樓宇智能照明系統應用了數據庫技術(shù)和圖形用戶(hù)界面開(kāi)發(fā)技術(shù)，并重視用戶(hù)對終端控制設備運行過(guò)程中所提出的要求。為了避免出現設備管理不統一導致混亂，同時(shí)也為了增強針對性，設計了多種軟件語(yǔ)言。要實(shí)現樓宇智能照明系統，首先需要根據相應語(yǔ)言環(huán)境來(lái)進(jìn)行控制終端的搭建，并根據具體情況來(lái)對安裝包和工具包進(jìn)行選擇。其次，需按照提示安裝，并創(chuàng )建窗口，添加構件。要想確?？刂平K端可以同時(shí)對多個(gè)任務(wù)進(jìn)行控制，就需要按照要求設計多進(jìn)程程序窗口。
5 樓宇自控系統與智能化照明控制系統的集成
5.1 集成方式
一開(kāi)始時(shí)，樓宇自動(dòng)系統的照明控制管理方式是接觸器，這種模式的實(shí)景控制不太靈活，且表現不好，為此逐漸被淘汰。目前，樓宇自控系統與智能照明控制系統的集成方式主要有兩種，分別是協(xié)議轉換接口和OPC 方式。
其中，OPC 方式具有操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，能夠有效開(kāi)展系統基層集成工作，但在實(shí)際操作過(guò)程中仍具有一定的難度，容易出現數據遺漏的問(wèn)題，且很難確定具體遺漏的數據是哪些。樓宇自控系統與智能照明控制系統的集成會(huì )出現兩種情況：（1）樓宇自控系統可以完成對智能照明控制系統數據的有效接收，但不能對其發(fā)出指令，這種情況下上位機顯示為正常運轉，可以安心使用；（2）樓宇自控系統受到智能照明控制系統的指令，然后才運作，這種情況將會(huì )引發(fā)數據信息的遺漏，因此在樓宇自控系統中不適用。
協(xié)議轉換接口的集成工作一般能夠實(shí)現樓宇自控系統、智能照明控制系統、消防安保系統的有效聯(lián)動(dòng)，并按照具體情況合理控制管理區域。協(xié)議轉換接口的集成方式的優(yōu)點(diǎn)是比較可靠，且性?xún)r(jià)比高。
OPC 方式和協(xié)議轉換接口這兩種集成方式適用于不同復雜程度的建筑，對于回路較少、控制簡(jiǎn)單的公共建筑，一般建議選擇OPC 方式；反之，對于回路較多、控制復雜的建筑物，一般建議選擇協(xié)議轉換接口的集成方式。
5.2 集成方式的選擇
實(shí)際上，用戶(hù)一般可以借助電腦軟件編程來(lái)完成對各回路的調光控制、定時(shí)開(kāi)關(guān)控制和場(chǎng)景設置，并通過(guò)在現場(chǎng)安裝控制面板，來(lái)完成對樓宇照明的有效控制。同時(shí)，用戶(hù)還可以結合實(shí)際情況修改照明控制方案，以便使樓宇智能照明控制更加靈活，更加便利。
樓宇照明的基本控制方式主要有四種，分別是單個(gè)控制、群組控制、模式控制和調光控制。其中，單個(gè)控制指的是用一個(gè)開(kāi)關(guān)控制單獨回路。對于群組回路一般需要借助一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)對一組復數回路進(jìn)行控制，也就是群組控制。模式控制可以在滿(mǎn)足實(shí)際要求的同時(shí)，結合用途、時(shí)間等信息來(lái)對場(chǎng)所照明進(jìn)行控制。調光控制屬于比較常見(jiàn)的亮度調節控制方式，其實(shí)現方式是與照度感應器聯(lián)動(dòng)，或者是調光開(kāi)關(guān)。這四種控制方式具有各自的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，適用于不同的情況，在選擇集成方式時(shí)應以實(shí)際情況為依據。施工后重新設定集成方式不會(huì )影響樓宇自控系統和智能照明控制系統的使用，也不會(huì )對周?chē)h(huán)境造成不良影響。區域劃分是一項重要工作，控制效果和控制成本都會(huì )受區域劃分的影響。為此，實(shí)施中應確保區域劃分的合理性，盡可能地避免出現劃分過(guò)大不利于控制或劃分過(guò)小增加控制成本的現象。DDC 控制具有簡(jiǎn)便靈活的特點(diǎn)，能將不同類(lèi)型的擴展模塊掛接。
樓宇自控系統與智能照明控制系統的集成方式是多種多樣的，這些方式各具特色，在不同的情況下發(fā)揮的作用并不相同。為了充分發(fā)揮集成方式的優(yōu)勢，規避其劣勢，應以實(shí)際情況為依據進(jìn)行集成方式的選擇，從而確保集成效果。選擇集成方式時(shí)，應考慮以下內容：首先需要考慮的就是系統的集成程度，選擇的集成方式能實(shí)現的系統集成程度應滿(mǎn)足相關(guān)的要求。其次，選擇集成方式時(shí)還應考慮系統布局，盡量提高其簡(jiǎn)易性，確保系統實(shí)際操作不會(huì )對布線(xiàn)工作產(chǎn)生不良影響。此外，系統的兼容性也是選擇集成方式時(shí)應考慮的因素。
6 結 論
綜上所述，將智能照明控制系統引入到樓宇控制系統中，可以更好地滿(mǎn)足時(shí)代發(fā)展需求。實(shí)際上，智能照明控制系統與樓宇自控系統的集成工程復雜程度較高，需要考慮的因素較多，為了保證集成方案的合理有效，應以實(shí)際條件為選擇依據。