智能照明控制系統(tǒng)論文

1、歡迎閱讀智能照明控制系統(tǒng)目 錄摘 要 .01前言 .02發(fā)展背景 .13發(fā)展現(xiàn)狀 .33.1 目前各類智能照明系統(tǒng) .33.1.1 有線智能控制系統(tǒng) .3553.2 智能照明控制系統(tǒng)的發(fā)展方向 .64發(fā)展趨勢 .75結(jié)論 .8參考文獻(xiàn) .9摘 要隨著社會的快速進(jìn)步， 人們希望生活的更加舒適， 充分的享受生活。 在傳統(tǒng)的理念中，越舒適的生活意味著能源的消耗越大。但是，隨著整個人類社會的進(jìn)步，富裕人口越來越多，整個地球的資源已無法滿足這種能源的巨大消耗，崇尚節(jié)約能源的低碳生活已是世界的趨勢。 ?在傳統(tǒng)的照明工程中，豪華的賓館、酒店、商場、寫字樓以及住宅等，其單位功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般建筑。隨著科技進(jìn)步及

2、人類環(huán)保、節(jié)能觀念的加強(qiáng) , 人們對照明領(lǐng)域給予了更多的關(guān)注 , 促使照明控制技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展 , 且其應(yīng)用也日益廣泛。 ?智能化照明是隨計算機(jī)、 傳感器、通訊、網(wǎng)絡(luò)與自動控制技術(shù)而發(fā)展起來的綜合技術(shù)，正以驚人的速度向各個專業(yè)領(lǐng)域滲透。智能化是任何電子產(chǎn)品必然的發(fā)展方向之一。智能照明控制技術(shù)的發(fā)展可以使照明更加省電、節(jié)能、使用更便捷，在需要的時間給需要的地方以最舒適和高效的照明，提升照明環(huán)境質(zhì)量。智能化照明更是使照明進(jìn)一步走向綠色和可持續(xù)發(fā)展的重要方向。照明新光源和智能控制技術(shù)將在未來的低碳生活中起到?jīng)Q定性的作用。隨著社會的進(jìn)步 ,建筑設(shè)計也向著更舒適、 安全和節(jié)省能源的方向發(fā)展。 智能照明

3、系統(tǒng)充分利用電子技術(shù)、通信技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將建筑物內(nèi)的各種照明器具有機(jī)的連接在一起，實現(xiàn)有效的管理和控制。智能照明系統(tǒng)正是智能家居的趨勢之一。針對傳統(tǒng)照明系統(tǒng)布線麻煩、節(jié)能效果差等缺點(diǎn)，我們設(shè)計開發(fā)了基于 CAN 總線技術(shù)的智能照明系統(tǒng)。系統(tǒng)中的智能燈光節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)外界光強(qiáng)自適應(yīng)調(diào)整自身燈光亮度，周期性采集室內(nèi)光強(qiáng)、有無人進(jìn)出等環(huán)境信息，并及時響應(yīng)用戶的控制命令。本文主要介紹了智能調(diào)光系統(tǒng)及設(shè)計過程中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié) ,包括 CAN 總線技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、智能繼電器、控制面板、傳感器和紅外遙控技術(shù) ,并描述了智能調(diào)光系統(tǒng)的主要應(yīng)用。關(guān)鍵詞： 照明控制技術(shù)，智能建筑，智能家居 ,CAN

4、 總線，智能繼電器，智能調(diào)光，紅外遙控1 前言隨著信息控制技術(shù)的發(fā)展 , 現(xiàn)代化建筑中的樓宇自控設(shè)備和不同功能的系統(tǒng)越來越多 , 越來越復(fù)雜。但無論何種建筑 , 也不論該建筑的智能化程度有多高 , 照明控制一直在其樓宇自控系統(tǒng)中占據(jù)十分重要的位置。目前，我國照明用電占建筑用電的 20%-30%，該項目是一種基于單片機(jī) 89C51 和 CAN 總線的智能照明系統(tǒng)硬、軟件設(shè)計。該系統(tǒng)可根據(jù)對光強(qiáng)度的不同需求，均勻調(diào)節(jié)環(huán)境內(nèi)光照強(qiáng)度，實現(xiàn)室內(nèi)照明的人性化、個性化。傳統(tǒng)的控制方法是將被控制的設(shè)備用連線引入控制室, 這樣不僅造成電力電纜鋪設(shè)過多 , 增加了投資成本 , 而且還大大增加了燈回路的輻射干擾

5、, 對空間電磁環(huán)境造成了污染。智能照明控制系統(tǒng)為現(xiàn)代化建筑樓宇照明提供了新途徑微機(jī)型燈光控制系統(tǒng)。它采用網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù) ,使得照明燈的電力線路可以不再經(jīng)過控制室 ,而直接引入頂棚或馬道。這種控制方法不僅可以方便地控制燈光的亮度 , 還減少了電力線路及相應(yīng)設(shè)施投資 ,減少了燈回路的輻射干擾 ,而且可以使燈回路采用母線方式布線 ,線路規(guī)整 ,便于安裝維修。但在目前使用的微機(jī)型燈光控制系統(tǒng)中 ,由于網(wǎng)絡(luò)通信大多采用 RS-232、 RS-485、20mA 電流環(huán)等通信方式 ,因而普遍存在通信距離短、 數(shù)據(jù)傳輸速度慢、 誤碼率高、可靠性差等問題。 CAN 總線是現(xiàn)場總線的一種 ,具有通信速率高、開放性好

6、、報文短、糾錯能力強(qiáng)以及控制簡單、擴(kuò)展能力強(qiáng)、系統(tǒng)成本低等技術(shù)特點(diǎn)和一系列優(yōu)點(diǎn)。 CAN 是一種多主總線， 通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。通信速率可達(dá) 1MBPS。CAN 總線的微機(jī)燈光控制系統(tǒng)就是采用現(xiàn)場總線控制技術(shù) ,構(gòu)成全分散式微機(jī)燈光控制系統(tǒng) ,有效地解決了微機(jī)型燈光控制系統(tǒng)的不足。 CAN 總線所需的完善的通信協(xié)議可由 CAN 控制器芯片和接口芯片實現(xiàn) , 大大降低了系統(tǒng)的開發(fā)難度、組成成本 , 縮短了開發(fā)周期。該系統(tǒng)投資少、功能強(qiáng)、可靠性高、便于擴(kuò)展 , 特別適合大型的智能辦公大廈對燈光設(shè)備的控制需要。在市場上具有強(qiáng)勁的競爭力。該課題的關(guān)鍵技術(shù)是 CAN 總線技術(shù)。 C

7、AN （ controller area network）是一種有效支持分布式實時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。 CAN 總線控制器可工作于多種方式， 并采用無損結(jié)構(gòu)逐位仲裁競爭方式向總線發(fā)布數(shù)據(jù)，它廢除了站地址編碼，代之以對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，這可使不同節(jié)點(diǎn)同時接收到相同的數(shù)據(jù)，使 CAN 總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)測控節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信實時性更強(qiáng)，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。當(dāng)系統(tǒng)有錯誤出現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時， 系統(tǒng)將不會出現(xiàn)總線短路， 損壞某些節(jié)點(diǎn)的問題， 而且 CAN 節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重情況下具有自動關(guān)閉功能， 保證不會出現(xiàn) RS485 網(wǎng)絡(luò)中因個別節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，使得總線處于死鎖狀態(tài)。

8、難點(diǎn)在于采用 CAN 總線技術(shù)組網(wǎng)，連接各種類型的照明控制裝置，來實現(xiàn)能量管理，實現(xiàn)照明的定時控制和按需求控制等功能。2 發(fā)展背景從 20 世紀(jì) 60 年代開發(fā)了白熾燈、熒光燈、高強(qiáng)度放電燈所使用的電子調(diào)光器，到20世紀(jì) 90 年代以來，國外以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)出燈光自動調(diào)光系統(tǒng)、自動關(guān)停系統(tǒng)和自動補(bǔ)償系統(tǒng)，也稱“智能照明”的新型照明控制系統(tǒng)，并已有定型產(chǎn)品得以良好的推廣和運(yùn)用，使建筑照明由傳統(tǒng)控制走向計算機(jī)控制或無人控制的新領(lǐng)域。自1984 年美國建成第一座智能建筑以來的十幾年中, 在世界范圍內(nèi) , 智能建筑以一種嶄新的面貌和技術(shù), 迅速在各地展開。尤其是亞洲的日本、新加坡、臺灣等國家和地

9、區(qū), 為了適應(yīng)智能建筑的發(fā)展 , 進(jìn)行了大量的研究和實踐 , 相繼建成了一批具有智能化的建筑。照明系統(tǒng)經(jīng)歷了以下幾個方式：（1）傳統(tǒng)照明控制方式照明控制可分為開關(guān)控制和調(diào)光控制，調(diào)光控制又包括連續(xù)的調(diào)光控制和不連續(xù)的調(diào)光控制。按發(fā)光原理劃分，照明光源通?？煞譃闊彷椛涔庠春蜌怏w放電光源，其典型的光源分別為白熾燈和熒光燈。 熱輻射光源，即利用電能使物體加熱到白熾程度而發(fā)光的光源；氣體放電光源，即利用氣體或蒸氣的放電而發(fā)光的光源。對于熱輻射光源來說，既可以實現(xiàn)開關(guān)控制，也可以實現(xiàn)調(diào)光控制，只需要調(diào)節(jié)供給光源的供電電壓即可調(diào)節(jié)光通量的輸出。而對氣體放電光源來說，實現(xiàn)調(diào)光控制并非那么簡單，不能簡單的控制

10、供給光源的供電電壓，這類光源都有鎮(zhèn)流器， 220V工頻電壓經(jīng)過整流器后再給光源供電，要實現(xiàn)調(diào)光控制，必須研制適應(yīng)具體氣體放電光源的匹配鎮(zhèn)流器。通過控制鎮(zhèn)流器的輸出電壓的頻率和電壓來調(diào)節(jié)光源的光通量輸出。傳統(tǒng)方式對照明控制而言，簡單，有效，直觀。但它過多依賴控制者的個人能力，控制相對分散和無法有效管理，其實時性和自動化程度太低。（2）自動照明控制方式這種控制方式利用數(shù)字控制技術(shù)來遙控?zé)艟叩拈_關(guān)。通常是控制中心發(fā)出信號，通過直接數(shù)字控制器來控制配電回路中的交流接觸器的分合，從而控制配電回路的通斷，實現(xiàn)燈具開關(guān)控制。采用該種方式，解決了傳統(tǒng)方式控制相對分散和無法有效管理等問題，實現(xiàn)了照明控制的自動化

11、但卻無法實現(xiàn)調(diào)光控制功能。自動照明控制方式與傳統(tǒng)照明控制方式相比，主要解決的問題是集中控制的問題，自動化程度相對提高，但由于 DDC系統(tǒng)本身固有的技術(shù)特點(diǎn)，使得 DDC在照明控制系統(tǒng)中表現(xiàn)出明顯不足，不僅無法實現(xiàn)調(diào)光控制，而且也很難實現(xiàn)燈光場景等預(yù)設(shè)置和場景管理等功能。 DDC系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是易于根據(jù)全局情況進(jìn)行控制計算和判斷，在控制方式、控制時間的選擇上可以統(tǒng)一調(diào)度安排。不足的是，對控制器本身要求很高，必須具有足夠的處理能力和極高的可靠性，當(dāng)系統(tǒng)任務(wù)量增加時，控制器的效率和可靠性將急劇下降。盡管集散控制系統(tǒng)逐步取代 DDC系統(tǒng)，而且實現(xiàn)了分散控制與集中管理功能，但對于底層的設(shè)備來說， 仍然是

12、傳統(tǒng)的 DDC技術(shù)，唯有把現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)場設(shè)備級管理后，這個問題才能得到根本性解決。（3）智能照明控制系統(tǒng)二十一世紀(jì)是一個網(wǎng)絡(luò)化時代，數(shù)字控制技術(shù)不斷提高，網(wǎng)絡(luò)化管理正逐漸滲透至各種傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中。進(jìn)入二十世紀(jì)后，隨著人民生活水平不斷提高，人們對十照明的要求也發(fā)生了很大的改變。尤其在一些中高檔的建筑中，照明不再單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應(yīng)具備多種的控制方案，使建筑物更加生動，藝術(shù)性更強(qiáng)，給人豐富的視覺效果和美感。二十世紀(jì)90 年代初，智能建筑己不再簡單地等同于樓宇設(shè)備自動管理。在一些建筑物中的重要場所， 簡單地開關(guān)控制己無法滿足要求。人們開始追求多樣化的照明控制方式，使環(huán)境能體

13、現(xiàn)出多種藝術(shù)效果。智能照明控制方式使照明自動控制不再依賴于樓宇設(shè)備自動管理系統(tǒng)，真正實現(xiàn)了照明控制的獨(dú)立。同時該方式不僅具備開關(guān)燈控制，而且還能對光源進(jìn)行調(diào)光控制。它是一個集多種照明控制方式、現(xiàn)代化數(shù)字控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身的控制系統(tǒng)。它的出現(xiàn)和發(fā)展，使照明控制和維護(hù)管理變得更為簡單，并為建筑照明提供了多種藝術(shù)效果。智能照明控制系統(tǒng)被越來越廣泛地接受和使用，這類產(chǎn)品和生產(chǎn)商更是層出不窮。正確的照明控制方式是實現(xiàn)照明藝術(shù)性和舒適性的有效手段，是節(jié)約能源的有效措施。綠色照明是指所用照明產(chǎn)品高效率、長壽命、節(jié)電、節(jié)能、低噪音、低諧波、低電磁干擾。在照明設(shè)計中，合理和正確地選用照明控制方式，不僅是經(jīng)

14、濟(jì)性和實用性的良好統(tǒng)一，也是一個實現(xiàn)“綠色照明”的重要環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)照明控制相比，智能照明控制系統(tǒng)功能強(qiáng)、范圍廣、自動化程度高，實現(xiàn)照明的高層次智能管理，提高工作效率，節(jié)約能源，而且能夠延長燈具壽命，減少維護(hù)費(fèi)用。隨著智能照明技術(shù)的快速發(fā)展，智能照明系統(tǒng)的水平將不斷提高和快速發(fā)展，并形成合力、科學(xué)、高效的是實施策略。3 發(fā)展現(xiàn)狀在當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)全球化和區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化的形式下，隨著信息行業(yè)和計算機(jī)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展、人們物質(zhì)與精神生活水平的迅速提高，人們對工作和生活環(huán)境的靈活性、高效性和舒適性要求越來越高，傳統(tǒng)的工作、居住環(huán)境受到了強(qiáng)有力地挑戰(zhàn)，人們對照明的要求也越來越高，傳統(tǒng)的照明技術(shù)受到了時代的強(qiáng)烈

15、沖擊，越來越被時代所淘汰，不能適應(yīng)當(dāng)今時代低碳節(jié)能的要求。而現(xiàn)代照明技術(shù)發(fā)生了深刻的變化，智能照明技術(shù)隨之出現(xiàn)，并迅速地向前發(fā)展，以致形成照明技術(shù)發(fā)展的一個重要趨勢。智能照明控制系統(tǒng)是一個由中央控制器、主通信干線、分支、信息接口及控制終端等部分構(gòu)成，是一個對各區(qū)域?qū)嵤┫嗤目刂坪托盘柌蓸拥木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。智能照明的控制終端由調(diào)光模塊、控制面板、照度動態(tài)檢測器及動靜探測器等單元構(gòu)成，主控制器和終端之間通過信息接口等元件來連接，實現(xiàn)控制信息的傳輸。3.1 目前各類智能照明系統(tǒng)3.1.1 有線智能控制系統(tǒng)通常采用一對雙絞線作為通訊介質(zhì)，所有系統(tǒng)控制單元由這對雙絞線連接組成控制網(wǎng)絡(luò)，每個系統(tǒng)控制單元所發(fā)出的

16、控制信號在整個控制網(wǎng)絡(luò)里進(jìn)行傳播，各個系統(tǒng)控制單元接收到控制信息后， 則根據(jù)系統(tǒng)通訊協(xié)議的規(guī)定執(zhí)行相應(yīng)的動作， 從而實現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)控制。這種方案系統(tǒng)單元設(shè)計簡單，由于采用的專用的雙絞線作為通訊介質(zhì)，所以具有抗干擾性能強(qiáng)、通訊效果好，通訊穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)對幾種典型的有線智能控制系統(tǒng)進(jìn)行概述：（1）DALI 系統(tǒng)DALI意為數(shù)字式可尋址照明控制接口標(biāo)準(zhǔn), 是一種專門的智能照明系統(tǒng)，它定義了實現(xiàn)各種智能照明控制模塊之間數(shù)字通信的接口標(biāo)準(zhǔn)。 在歐洲有多家廠商研究開發(fā)符合 DALI 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品， DALI 標(biāo)準(zhǔn)已被編入歐洲電子鎮(zhèn)流器標(biāo)準(zhǔn)。它支持“開放系統(tǒng)”的概念，只要它們遵守 DALI 標(biāo)準(zhǔn)，不同制造廠

17、商的產(chǎn)品可以互連。DALI 技術(shù)實現(xiàn)了采用盡量少的設(shè)備，提供高效簡便操作的智能化照明控制方式。DALI系統(tǒng)的性價比高于110V 系統(tǒng)，低于復(fù)雜的總線系統(tǒng)。DALI 系統(tǒng)可以通過DALI/1 10V轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)對帶有110V 接口設(shè)備的控制，并可通過網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)與其他總線控制系統(tǒng)的集成 ( 如 BA系統(tǒng) ) ，故具有廣泛的應(yīng)用前景。（2）EIB 系統(tǒng)EIB即歐洲電氣接線裝置總線智能控制系統(tǒng),是為電氣接線裝置專業(yè)打的智能化控制系統(tǒng)，照明系統(tǒng)是該系統(tǒng)的一個組成部分。EIB 總線系統(tǒng)作為歐洲安裝總線標(biāo)準(zhǔn)，利用一條雙絞線作為控制總線, 取代了傳統(tǒng)數(shù)量繁多的導(dǎo)線 , 使照明、調(diào)光、百葉窗、場景控制、用電負(fù)荷控制

18、、保安、供熱系統(tǒng)實現(xiàn)智能化 , 并成為一個完整的總線系統(tǒng)。 EIB 總線系統(tǒng)也可依據(jù)外部環(huán)境的變化自動調(diào)節(jié)總線中設(shè)備的狀態(tài) , 達(dá)到安全、節(jié)能、人性化的效果, 并能在今后的使用中根據(jù)用戶的要求增加或修改系統(tǒng)的功能 , 而無須重新鋪設(shè)電纜, 真正成為靈活的電氣安裝系統(tǒng), 這是傳統(tǒng)的電纜鋪設(shè)方式所無法做到的。EIB 標(biāo)準(zhǔn)是一個開放式的系統(tǒng)：可以由任何人、在任何芯片或可供選擇的處理平臺上實現(xiàn)。該系統(tǒng)該系統(tǒng)是在歐洲占主導(dǎo)地位的樓宇自動化和家庭自動化標(biāo)準(zhǔn)。（3）DMX512系統(tǒng)和 DMX-NET系統(tǒng)DMX512系統(tǒng)是當(dāng)今使用最廣的燈光通訊協(xié)議，光范應(yīng)用在舞臺燈光及景觀照明系統(tǒng)中。該系統(tǒng)為美國劇院技術(shù)協(xié)會

19、把Colortran公司 CMX192中的 Band rate 從 153.6Kbit/s提升至 250Kbit/s 及 192CH變?yōu)?512CH后發(fā)表。由于結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安裝使用方便，各大廠商先后把 DMX512接口加到產(chǎn)品上，它的使用非常廣泛。 DMX512協(xié)議成功推廣的原因是數(shù)十年來電腦燈具的迅速發(fā)展及大量使用于大型演出以及城市景觀照明的迅猛發(fā)展，DMX512可產(chǎn)生的各種奇妙的照明效果。DMX512控制線采用 5 針 XLR連接設(shè)備，母接口適用于發(fā)送器， 而公接口適用于接收器。DMX-NET系統(tǒng)是把計算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和DMX512標(biāo)準(zhǔn)整合在一起形成的智能照明控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)融合兩種技術(shù)的

20、優(yōu)點(diǎn)，使整個系統(tǒng)的帶寬、距離、可靠性和雙向等功能的實現(xiàn)，這意味著在一個網(wǎng)絡(luò)里可同時連接的設(shè)備更多，且連接的距離更長，傳輸控制協(xié)議使可調(diào)光照明系統(tǒng)的控制質(zhì)量和可靠性更高，雙向通訊使設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制更有效，因而構(gòu)筑大規(guī)?？煽康目烧{(diào)光照明系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)成本更低。（4）其他除此之外，還有許多類似的總線制照明控制系統(tǒng)，它們的功能近似，通訊協(xié)議各不相同，如美國路創(chuàng)電子公司的GRAFIK6000R智能照明控制系統(tǒng)、澳大利亞邦奇公司的Dynalite智能照明控制系統(tǒng)，日本松下公司的EMIT 全二線WRT2040型智能照明控制系統(tǒng)、瑞朗公司的RL-X10 智能照明控制系統(tǒng)以及奇勝公司采用總線制加紅外遙控器組成的

21、C-Bus 智能照明控制系統(tǒng)系統(tǒng)等。3.1.2 電力線路載波控制系統(tǒng)電力線路載波是利用現(xiàn)有電力線作為傳輸媒介，通過載波方式高速傳輸模擬或數(shù)字信號，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和信息交換的一種技術(shù)。目前適用頻率范圍：50KHz200KHz。在電力線上通過載波方式進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，每個系統(tǒng)控制單元所發(fā)出的控制信號都通過載波方式在整個電力線里進(jìn)行傳播，各個系統(tǒng)控制單元從電力線上接收到控制信息后，則根據(jù)系統(tǒng)通訊協(xié)議的規(guī)定執(zhí)行相應(yīng)的動作，從而實現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)控制。這種方案與總線方案相比，取消了專用的網(wǎng)絡(luò)線， 安裝或擴(kuò)展也較為簡單， 只需連接電源線就可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。但此方案在具體應(yīng)用上往往由于電力線的干擾問題而變得不穩(wěn)定。電力線

22、路載波信號會隨著距離增大快速衰減，公用變壓器線路工頻諧波對其干擾也很大。電力線上眾多電氣設(shè)備都均是載波通訊的干擾源，其中以電子類產(chǎn)品較為嚴(yán)重，它們或者產(chǎn)生干擾信號，影響系統(tǒng)單元的接收，或者吸收系統(tǒng)單元所發(fā)出的載波信號，使其它單元無法正確接收，從而使控制失靈。為了解決這類問題，需要在此類電器的電源進(jìn)線和總電源進(jìn)線處安裝各種阻波器來隔阻干擾，保障載波通訊的穩(wěn)定和可靠性。由于目前我國的電源質(zhì)量欠佳，造成通信的可靠性不高，且成本很高，因此其技術(shù)進(jìn)入使用的難度很大，目前較難進(jìn)行市場推廣。由于 400 V 以下民用電力線路對通信而言是一個不確定、無規(guī)則、隨機(jī)干擾、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑史菢?biāo)準(zhǔn)型的通信網(wǎng)，增加了載波技術(shù)

23、開發(fā)的難度。目前利用電力線載波進(jìn)行通信的產(chǎn)品中，主要使用窄帶通信和擴(kuò)頻通信兩種方式。當(dāng)信道容量一定時，信道帶寬與信噪比之間存在著互換關(guān)系，增加帶寬則可降低對信噪比的要求，即通過擴(kuò)展信號的帶寬，可有的提高系統(tǒng)抗干擾的能力。 隨著擴(kuò)頻技術(shù)的成熟和國內(nèi)電源質(zhì)量的提高，其應(yīng)用將成為可能。3.1.3 無線智能照明系統(tǒng)隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的興起，采用無線通訊的智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)開始出現(xiàn)。這種系統(tǒng)的每個系統(tǒng)控制單元所發(fā)出的控制信號都以無線電波的進(jìn)行傳播，各個系統(tǒng)控制單元接收這些傳播信息，然后根據(jù)系統(tǒng)通訊協(xié)議的規(guī)定執(zhí)行相應(yīng)的動作，從而實現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)控制。與電力線載波方案一樣，由于沒有專用的網(wǎng)絡(luò)線，安裝或

24、擴(kuò)展非常簡單。對于 Zig Bee 系統(tǒng)甚至可以使用電池供電，不用連接電源線，使用非常靈活方便，同時也降低了用戶的總體應(yīng)用成本?，F(xiàn)代無線通訊技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)解決了無線通訊可靠性和互相串?dāng)_等問題，使無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到空前的發(fā)展。 從技術(shù)發(fā)展方向看， 基于有線的照明控制系統(tǒng)，具有布線麻煩，增減設(shè)備需要重新布線、系統(tǒng)可擴(kuò)展性差、系統(tǒng)安裝和維護(hù)成本高以及移動性能差等缺點(diǎn)，因此無線通信技術(shù)，是實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)的理想選擇。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有著無可比擬的先天優(yōu)勢，近幾年來得到飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也成為了新的熱點(diǎn)。（1）ZigBeeZigBee 技術(shù)主要應(yīng)用在短距離范圍內(nèi)以及數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電

25、子設(shè)備之間，因此非常適用于照明等小型電子設(shè)備的無線控制指令傳輸。其典型的傳輸數(shù)據(jù)類型有周期性數(shù)據(jù)（如傳感器）和間歇性數(shù)據(jù)（如照明控制）。其目標(biāo)功能是自動化控制，它采用跳頻技術(shù)，使用的頻段分別為 2.4GHz?(ISM)、868MHz(歐洲 )? 及 915MHz（美國）。而且均為免執(zhí)照頻段，有效覆蓋范圍已達(dá)到 70200m。將 ZigBee 收發(fā)模塊嵌入到光源電器的終端控制中, 包括鎮(zhèn)流器、人機(jī)交換設(shè)備等, 可構(gòu)成布線成本極低的全數(shù)字無線尋址全雙工通信的照明控制系統(tǒng)。ZigBee 技術(shù)的出現(xiàn)， 推進(jìn)了多主 ( 每一個節(jié)點(diǎn)具有一定的自主智能) 分布式控制系統(tǒng)的實用化進(jìn)程，其網(wǎng)絡(luò)可由一個節(jié)點(diǎn)管理若

26、干子節(jié)點(diǎn)，最多一個節(jié)點(diǎn)可以管理254 個子節(jié)點(diǎn)。同時該節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理?？山M成65536 個節(jié)點(diǎn)的大型網(wǎng)絡(luò)。因為 ZigBee 數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本，相比于Wi-Fi 和 UWB等這些適用于無線局域網(wǎng)和多媒體應(yīng)用的高速率無線標(biāo)準(zhǔn)而言， 價格非常低廉。 且 ZigBee 的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需 15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需要 30ms，進(jìn)一步節(jié)約了能源。相對而言， Bluetooth 需要 310s，WiFi 需要 3s。（2）GPRSGPRS即通用無線分組業(yè)務(wù)， 是一種基于 GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)， 提供端到端的、廣域的無線

27、IP 連接。通俗地講， GPRS是一項遠(yuǎn)距離的高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)。它是以分組的形式傳送資料到用戶手上。雖然 GPRS是作為現(xiàn)有 GSM網(wǎng)絡(luò)向第三代移動通信演變的過渡技術(shù)，但是它在許多方面都具有顯著的優(yōu)勢。它讓用戶使用一部手機(jī)就能行遍全球，可以通過手機(jī)發(fā)送及接收電子郵件，在互聯(lián)網(wǎng)上瀏覽等，它比WAP優(yōu)越，下載資料和通話可以同時進(jìn)行，聲音傳遞用GSM而數(shù)據(jù)傳輸用GPRS。 GPRS系統(tǒng)由于應(yīng)用在公網(wǎng)上，其低廉的數(shù)據(jù)流包月費(fèi)用，是照明系統(tǒng)最佳的小數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳通訊方式。（3）其他無線智能控制系統(tǒng)近年來，近距離無線通信技術(shù)獲得了迅猛的發(fā)展。其中主流技術(shù)還有紅外技術(shù)、藍(lán)牙、Wi-Fi 和 UWB技術(shù)等，另外還有

28、Z-Wave和 MiWi 等專有無線技術(shù)，它們都有各自的標(biāo)準(zhǔn)、特點(diǎn)和相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域。對于照明控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，ZigBee 具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。3.2 智能照明控制系統(tǒng)的發(fā)展方向目前，縱觀國內(nèi)外研究開發(fā)的智能照明控制系統(tǒng)，按其通信介質(zhì)主要有總線型、電力線載波型、無線網(wǎng)絡(luò)型等。按照網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為集中式或分布式。集中式智能照明控制系統(tǒng)主要為星形拓?fù)洌匆灾醒肟刂乒?jié)點(diǎn)為中心，把若干外圍節(jié)點(diǎn)連接起來的輻射式互連結(jié)構(gòu)。各照明控制器、控制面板等設(shè)備均連接到中央控制（CPU）上，由中央控制器向照明控制器等末端執(zhí)行單元傳送數(shù)據(jù)包。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn): 照明的控制功能高，故障的診斷和排除簡單，存取協(xié)議簡單，傳輸

29、速率較高。其缺點(diǎn)是: 因過分依賴中央控制器，故系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性相對較低。雖然采用多種改進(jìn)措施后，可提高中央控制器和系統(tǒng)的可靠性，但其價格上的劣勢仍十分突出。分布式智能照明控制系統(tǒng)以中央監(jiān)控為中心，組建控制主干網(wǎng)和多個控制子網(wǎng)，各照明控制器，控制面板等設(shè)備均具有中央處理器 CPU單元，每個控制器和面板都可以直接連接在子網(wǎng)上。系統(tǒng)將原控制中心的控制功能分散至靠近末端的控制設(shè)備，通過一種訪問控制策略，決定設(shè)備與監(jiān)控中心信息傳輸?shù)捻樞颉榱私M建分布式智能照明控制系統(tǒng)，一般情況下是把照明控制器和面板之間通過現(xiàn)場總線相連接，組建現(xiàn)場總線子網(wǎng)。把照明線路中的開關(guān)或控制箱作為現(xiàn)場總線中的一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，然后

30、通過現(xiàn)場總線這個樞紐組成網(wǎng)絡(luò)，所有的控制信號、開關(guān)燈的狀態(tài)信號以及采集的電量信號都通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，這樣，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)都可以接受網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的信息，非常方便的實現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間互相監(jiān)測與控制。這樣就可以脫離于中央監(jiān)控主機(jī)而獨(dú)立運(yùn)行，同時也解決了現(xiàn)場設(shè)備層的每個控制量一根線的點(diǎn)對點(diǎn)連接方式帶來的種種弊端，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)采用總線連接方式替代一對一的連線，減少了由接線點(diǎn)造成的不可靠因素。同時系統(tǒng)具有現(xiàn)場級設(shè)備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可完成遠(yuǎn)程設(shè)備的參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性?，F(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有優(yōu)良的系統(tǒng)擴(kuò)展性， 可以非常方便增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)， 如增加聲音檢測、

31、照度檢測、圖像采集、紅外線信號采集等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過這些傳感器節(jié)點(diǎn)采集人們活動環(huán)境的變化參數(shù)，上傳至中央監(jiān)控主機(jī)分析、處理、計算，做出各種控制決策，實現(xiàn)智能化管理，能夠更好的滿足智能建筑的信息集成要求?，F(xiàn)場總線是數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送。采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的控制電纜，大大地減少了電纜敷設(shè)工程費(fèi)用，降低了系統(tǒng)及工程成本。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)既是一個開放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布式控制系統(tǒng)，它把單個分散的測量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通信息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與測控系統(tǒng)。因而研究基于現(xiàn)場總線技術(shù)的智能測控節(jié)點(diǎn)成了研究測控新技術(shù)和

32、新發(fā)展的重點(diǎn)。由于現(xiàn)場總線適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的方向，它一經(jīng)產(chǎn)生便成為全球工業(yè)自動化技術(shù)的熱點(diǎn)，受到全世界的普遍關(guān)注。現(xiàn)場總線的出現(xiàn)，導(dǎo)致目前生產(chǎn)的自動化儀表、集散控制系統(tǒng)、可編程控制器在產(chǎn)品的體系結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)方面的較大變革、自控化設(shè)備的制造廠家被迫面臨產(chǎn)品更新?lián)Q代的又一次挑戰(zhàn)，因而對智能測控節(jié)點(diǎn)的研究既是對先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的研究，也是開發(fā)市場的需要。而在照明控制中應(yīng)用最廣泛的是 LonWorks 現(xiàn)場總線， LonWorks 網(wǎng)絡(luò)，簡稱 L0N 網(wǎng)，它標(biāo)志著控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的新紀(jì)元。LonWorks是一種完整的、 全開放的、可互操作的、成熟的和低成本的分布式控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

33、，眾多的制造廠和用戶紛紛在其控制網(wǎng)絡(luò)方案中采用 LonWorks 技術(shù)?；?LonWorks智能節(jié)點(diǎn)的照明控制系統(tǒng)主要是以Neuron 芯片作為智能控制節(jié)點(diǎn)，控制下屬的各類執(zhí)行單元。4 發(fā)展趨勢本世紀(jì) 80年代以來 ,隨著計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,帶來了信息科學(xué)技術(shù)的革命 , 尤其是信息高速公路熱引發(fā)了一場新的革命 , 使人們突破了時間、空間及計算技術(shù)的束縛 , 實現(xiàn)了多個對象間的直接信息交流。信息成為社會經(jīng)濟(jì)、科技等賴以發(fā)展的一項重要資源 , 信息化成為一個城市現(xiàn)代化程度的最高標(biāo)志之一。在國內(nèi)一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大城市如上海、深圳、大連等 , 紛紛開展自己的信息化建設(shè) , 建立起集語言、數(shù)據(jù)、

34、視頻圖像為一體的多媒體寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) , 并將光纖入戶作為遠(yuǎn)期目標(biāo) , 故紛紛要求各建筑物或建筑群應(yīng)建立交換間 , 進(jìn)行電話、數(shù)據(jù)、電視信息分配 , 并規(guī)定今后新建滅火系統(tǒng) , 大樓一律采用綜合布線系統(tǒng) , 以避免重建或多次反復(fù)布線設(shè)計與施工。在這種趨勢下照明控制系統(tǒng)也越來越趨向于智能化?，F(xiàn)場總線技術(shù)被廣泛應(yīng)用到照明系統(tǒng)中，其控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也越來越多樣化，從最早的集中式，集散式向分散式發(fā)展，各控制單元的工作獨(dú)立性不斷提高，系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性也不斷提高。無線傳感網(wǎng)絡(luò)近幾年也被應(yīng)用到該領(lǐng)域，實現(xiàn)無線控制?？刂破骶钟蚓W(wǎng) CAN總線式是連接控制單元、測試儀器的一種串行通信協(xié)議，屬于最有影響力的現(xiàn)

35、場總線之一。由于 CAN總線本身的優(yōu)點(diǎn)，它的應(yīng)用范圍己不再局限于汽車行業(yè)，而向機(jī)械制造、紡織機(jī)構(gòu)、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械、建筑物管理監(jiān)控、火車、船舶、傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。5 結(jié)論本文系統(tǒng)全面地分析了照明控制的發(fā)展歷史過程，以及未來的發(fā)展方向。智能照明控制技術(shù)順應(yīng)了 21 世紀(jì)的計算機(jī)技術(shù)、 通信技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展潮流， 具有節(jié)約能源，提高照明質(zhì)量，延長光源壽命等優(yōu)點(diǎn)，很快會成為照明行業(yè)地新銳主流產(chǎn)品并將取代傳統(tǒng)的照明控制。本文把 CAN總線技術(shù)應(yīng)用到智能照明控制系統(tǒng)中，組建成分布式控制系統(tǒng)，是本文的創(chuàng)新點(diǎn)之一。在分析比較了傳統(tǒng)的控制方式、集中式控制方式和分布式控制方式的各自特點(diǎn)。提出了基于 CAN總線