現(xiàn)代家庭智能照明系統(tǒng)

1引言智能照明行業(yè)自從上世紀(jì)90年代進(jìn)入中國市場以來，受市場的消費(fèi)意識、市場環(huán)境、產(chǎn)品價(jià)格、推廣力度等各方面的影響，一直處于緩慢發(fā)展的態(tài)勢。行業(yè)人士均認(rèn)為，消費(fèi)者對智能照明認(rèn)識不足是市場處于初級階段是最主要的原因。近些年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是地產(chǎn)行業(yè)的高歌猛進(jìn)，國內(nèi)智能照明行業(yè)迅速發(fā)展，涌現(xiàn)出了各種技術(shù)類型的廠家，市場上也出現(xiàn)了各種類型，別具特色的智能開關(guān)產(chǎn)品。1.1智能照明控制系統(tǒng)的特點(diǎn)智能照明控制系統(tǒng)能在最大程度上降低對人的依賴性，能滿足很多場合下的燈光控制要求，管理維護(hù)方便，節(jié)能效果顯著。智能照明控制系統(tǒng)主要由輸入裝置、處理器和執(zhí)行器三個(gè)部分組成。輸入裝置可以不斷檢測周圍環(huán)境的照度水平，可以探測到某個(gè)區(qū)域是否有人移動(dòng)，以及輸入人們的控制指令，并把相應(yīng)的信號傳送給處理器。輸入裝置包括傳感器、定時(shí)裝置和控制面板或遙控器。處理器接受輸入裝置的信號，經(jīng)過信息處理、判斷、分析，輸出控制信號。執(zhí)行器與燈具直接連接，控制燈光回路的閉合或斷開和調(diào)節(jié)燈光到相應(yīng)的水平，包括手動(dòng)開關(guān)。智能照明控制系統(tǒng)是指用計(jì)算機(jī)技術(shù)并輔助以其它手段，對電力照明實(shí)行自動(dòng)控制提供合適照明光環(huán)境的同時(shí)降低照明系統(tǒng)電能消耗和其它使用費(fèi)用。智能照明控制系統(tǒng)對于手動(dòng)照明控制系統(tǒng)相比有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：①創(chuàng)造環(huán)境氣氛多種照明控制方式，可以使同一建筑物具備多種藝術(shù)效果，為建筑增色不少?，F(xiàn)代建筑物中，照明不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(dòng)，藝術(shù)性更強(qiáng)，給人豐富的視覺效果和美感。如建筑物內(nèi)的展廳、報(bào)告廳、大堂、中庭等，如果配以智能照明控制系統(tǒng)，按其不同時(shí)間、不同用途、不同的效果，采用相應(yīng)的預(yù)設(shè)置場景進(jìn)行控制，可以達(dá)到豐富的藝術(shù)效果。②改善工作環(huán)境，提高工作效率智能照明控制系統(tǒng)以調(diào)光模塊控制面板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平開關(guān)控制燈具，可以有效地控制各房間內(nèi)整體的照度值，從而提高照度均勻性。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、頭昏腦脹、眼睛疲勞的感覺。良好的工作照明環(huán)境是提高工作效率的一個(gè)必要條件。良好的設(shè)計(jì)，合理選用光源、燈具及優(yōu)良的照明控制系統(tǒng)，都能提高照明質(zhì)量。③良好的節(jié)能效果智能照明控制系統(tǒng)借助各種不同的“預(yù)設(shè)置”控制方式和控制組件，對不同時(shí)間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和合理管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。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。當(dāng)今節(jié)能和保護(hù)環(huán)境已成為世界各國普遍關(guān)注的社會(huì)問題，并直接關(guān)系到社會(huì)的持續(xù)發(fā)展。在我國，照明用電量占總發(fā)電量的10%以上;在英國，應(yīng)用在照明上的能量大約占總消耗能量的5%，如果有效地利用照明用電，這個(gè)數(shù)量可以減少。我國電力主要是來自燃煤，照明節(jié)電就意味著減少CO2,SO2,NO2等有害氣體排放，可減少對大氣環(huán)境的污染。此外，智能照明控制系統(tǒng)中對熒光燈等進(jìn)行調(diào)光控制，由于熒光燈采用了有源濾波技術(shù)的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，降低了諧波的含量，提高了功率因子，降低了低壓無功損耗。④延長光源壽命智能照明控制系統(tǒng)能成功地抑制電網(wǎng)的浪涌電壓，同時(shí)還具備了電壓限定和扼流濾波等功能，避免過電壓和欠電壓對光源的損害。智能調(diào)光器慢慢地把燈調(diào)亮到一個(gè)設(shè)定的水平。剛打開燈時(shí)，這是相當(dāng)重要的。在這一點(diǎn)上，白熾燈由于冷扮的熱沖擊易于失敗。通過把燈慢慢地調(diào)亮到設(shè)定的水平，也被稱為“軟啟動(dòng)”，避免了沖擊電流對光源的損害，可以相當(dāng)多的延長燈泡的壽命。降低燈泡的亮度也可以延長燈泡的壽命。減低10%的亮度，燈泡可以延長一倍的壽命，而減少50%,可以延長到20倍。還可以實(shí)現(xiàn)“軟關(guān)斷”，燈光慢慢地熄火。當(dāng)切換場景時(shí)，燈光的變化是漸變的，使人們不會(huì)有突然變化的感覺，充分考慮到人眼對燈光的亮暗適應(yīng)性。延長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，可以降低照明系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，管理維護(hù)也變得簡單。無論是熱輻射光源，還是氣體放電光源，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)是光源損壞的一個(gè)主要原因。因此，有效地抑制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)可以延長光源的壽命。⑤管理維護(hù)方便智能照明控制系統(tǒng)對照明的控制是以模塊式的自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔，照明預(yù)置場景的信息存儲(chǔ)在內(nèi)存中，這些信息的設(shè)置和更換十分方便，使建筑物的照明管理和設(shè)備維護(hù)變得更加簡單。例如辦公樓可以根據(jù)工作的前后、休息、打掃等不同時(shí)間段，執(zhí)行時(shí)間照明控制程序，對辦公室、過道、走廊的燈光進(jìn)行統(tǒng)一的管理，即節(jié)約能源，又便于管理。例如在起居室中，可根據(jù)時(shí)間設(shè)定晚上11點(diǎn)后，場景照明自動(dòng)切換到睡前場景照明。睡覺前還可以從集中顯示器中查看各房間的燈是否關(guān)閉。1.2智能照明系統(tǒng)研究的內(nèi)容及意義從住宅照度標(biāo)準(zhǔn)、照明方式的選擇、光源的選擇、燈具的選用等幾個(gè)方面，分析怎樣體現(xiàn)舒適、節(jié)能的住宅照明設(shè)計(jì)思想。在以上分析的基礎(chǔ)上，提出住宅內(nèi)各房間的典型照明設(shè)計(jì)方法。特別提出在進(jìn)行任何的照明環(huán)境的設(shè)計(jì)時(shí)，首先分析各功能房間內(nèi)進(jìn)行的各種活動(dòng)，依據(jù)其特點(diǎn)，確定每種活動(dòng)所需的視覺信息，并且決定它們的重要性。探討智能照明控制器常用的控制方式，并分別分析了它們的控制原理，優(yōu)、缺點(diǎn)、使用的場合，以及在使用中應(yīng)注意的事項(xiàng);然后針對現(xiàn)今智能照明系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和不足。提出住宅智能照明控制系統(tǒng)的系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)目標(biāo)，根據(jù)這個(gè)目標(biāo)，對硬件進(jìn)行合理的選擇和設(shè)計(jì)，既能實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的功能，有一定的資源余量以備系統(tǒng)功能擴(kuò)展使用，又盡量節(jié)約硬件成本。研究系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)、軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)、系統(tǒng)功能擴(kuò)展等四部分。分析計(jì)算室內(nèi)照度的幾種方法及其適用范圍，并且指出任何一種計(jì)算方法都有一定的誤差，有一定的局限性。采用照明計(jì)算軟件包對進(jìn)深5.3m,橫寬4.5m的房間自動(dòng)布置燈具以及計(jì)算照度。在實(shí)際起居室中進(jìn)行了燈光布置，對計(jì)算值與測量值進(jìn)行了比較，并分析了它們之間產(chǎn)生差異的原因。提出采用5點(diǎn)法計(jì)算起居室主要活動(dòng)區(qū)域的平均照度，由此確定調(diào)光器的最佳設(shè)置方式，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能調(diào)光。本課題是研制住宅智能照明控制系統(tǒng)。住宅智能照明控制系統(tǒng)的研究不僅可為目前國際上前沿研究課題----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，以及為節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境提供了可靠途徑，這也是實(shí)現(xiàn)人居環(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應(yīng)用前景。具體研究意義如下:①提高住宅照明光環(huán)境質(zhì)量。在住宅的照明光環(huán)境設(shè)計(jì)中除充分考慮到視覺作業(yè)、合適的照度、亮度分布、視覺舒適性、眩光控制、顯色性、照明裝置的外觀以及使用者或參觀者的主觀感覺等8個(gè)因素外，還考慮到人體因受到季節(jié)光照減少而產(chǎn)生“季節(jié)性情感紊亂(SAD)”因素和根據(jù)含不同光譜成分光源對褪黑素分泌的抑制能力強(qiáng)弱不同，視具體的情況采用不同的光源.②體現(xiàn)以人為本的照明控制思想，根據(jù)人們的行為模式和住宅的光環(huán)境決定照明的控制規(guī)律，創(chuàng)造一個(gè)個(gè)性化、藝術(shù)化、舒適、高雅的家庭光環(huán)境。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。③構(gòu)成智能住宅系統(tǒng)的一部分。智能照明控制系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對光環(huán)境的合理控制;同時(shí)，其具有通信功能以及可擴(kuò)展性，可把住宅智能照明系統(tǒng)作為智能住宅的子系統(tǒng)，并與家居自動(dòng)控制系統(tǒng)、電視、多媒體系統(tǒng)、探測、警報(bào)系統(tǒng)共同構(gòu)成家庭智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。1.3智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用前景及發(fā)展方向1、智能照明的應(yīng)用前景:①家居領(lǐng)域—提供舒適的生活空間傳統(tǒng)的一開一關(guān)的控制方式，制約了現(xiàn)代人快節(jié)奏的生活方式。隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對家庭的照明系統(tǒng)提出了新的要求，除了要控制照明光源的發(fā)光時(shí)間、亮度，還要與家居子系統(tǒng)配合，對不同的應(yīng)用場合營造相應(yīng)的燈光場景，更要考慮管理智能化和操作簡單化以及靈活性來適應(yīng)未來照明布局和控制方式變更等要求。一個(gè)優(yōu)秀的智能照明系統(tǒng)可以提升家庭環(huán)境的品質(zhì)，確保家庭生活的舒適和健康。所以，網(wǎng)絡(luò)開關(guān)代替?zhèn)鹘y(tǒng)開關(guān)，智能照明系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)照明系統(tǒng)，是家居智能化過程中的必然一步。在家居生活中，智能化照明設(shè)備通過預(yù)設(shè)及儲(chǔ)存不同的燈光場景，來調(diào)節(jié)房間內(nèi)的燈光變化，迎合房間主人不同的需要。例如在客人探訪、聚會(huì)時(shí)，可能需要較明亮的燈光，而在欣賞古典音樂或輕音樂時(shí)，則用柔和的燈光；而要把客廳變?yōu)榧彝ビ霸河^看精彩影片時(shí)，燈光更需要調(diào)得暗淡，這一切，都可以安坐在沙發(fā)上從容操作，省卻以往費(fèi)事費(fèi)力逐一開燈關(guān)燈的麻煩。一鍵在手，夢幻燈光隨心創(chuàng)造。照明控制的智能化，使室內(nèi)所有燈可以按照預(yù)先設(shè)置的方式工作，這些預(yù)設(shè)的狀態(tài)會(huì)按設(shè)定的程序循環(huán)地工作。打個(gè)比方，當(dāng)我們預(yù)設(shè)燈光在7點(diǎn)鐘打開（或者說按照到家的時(shí)間設(shè)置），在7點(diǎn)以后你到家時(shí)，燈光系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入你設(shè)置好的工作狀態(tài)，而且會(huì)根據(jù)不同的方式緩慢地調(diào)節(jié)屋內(nèi)的燈光。我們還可以通過編程，隨意改變各區(qū)域的光照度，以適應(yīng)各種屋內(nèi)主題和主人心情的需要。重要的是，智能化照明系統(tǒng)還可以很好地利用自然光照明，根據(jù)天氣的不同而變化，調(diào)整照度到最合適的水平。智能照明系統(tǒng)使人們生活在最舒適的狀態(tài)，而與室內(nèi)面積無關(guān)。隨著智能照明系統(tǒng)在市場中的推廣，其越來越顯示出優(yōu)勢，在這樣的系統(tǒng)帶來各種各樣的功能的同時(shí)，還給主人更舒適的生活空間。②辦公領(lǐng)域——在節(jié)能中提高效率大氣而美觀的辦公環(huán)境，明亮而舒適的燈光；走進(jìn)會(huì)議室，聰明的燈光自動(dòng)打開，通過預(yù)先編程的照明系統(tǒng)自動(dòng)控制燈光的照度和數(shù)量，將室內(nèi)的燈光調(diào)整到最合適的開會(huì)狀態(tài)；會(huì)議結(jié)束離開房間，燈光自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)窗外的自然光線在變化，室內(nèi)的燈光也隨之自動(dòng)調(diào)整，自動(dòng)自覺節(jié)約電能......如此先進(jìn)的辦公照明環(huán)境，如今已經(jīng)開始在各大型的辦公樓里呈現(xiàn)。辦公場所代表了一個(gè)公司的形象。而智能化、便捷的工作環(huán)境能讓辦公室的員工更加舒適。在快節(jié)奏的今天，辦公人員每日忙于處理繁忙的事務(wù)，簡便、靈活、舒適的辦公環(huán)境，能讓他們心情愉悅，工作效率有效地提高。智能化的辦公室照明為辦公室?guī)砹吮憬荨⑷诵曰脑O(shè)計(jì)，比如，在會(huì)議室采用的智能自動(dòng)調(diào)光系統(tǒng)有多種預(yù)先場景設(shè)置，簡單的一個(gè)按鈕就可以切換出不同的照明模式，為辦公人員提供所需的最佳舒適度的燈光，使員工處于最佳的工作狀態(tài)。同時(shí)，良好的節(jié)能意識也能在智能化辦公照明完美體現(xiàn)。智能化系統(tǒng)的自動(dòng)感應(yīng)控制裝置可以有效的利用自然光，使照明環(huán)境保持恒照度，更可以自動(dòng)關(guān)閉沒有人員的區(qū)域的照明設(shè)備，將不必要的能耗降到最低，最高可以達(dá)到75%的節(jié)能效果?？傊?，舒適先進(jìn)的燈光猶如美妙的音樂，于潛移默化之中影響人們的工作狀態(tài)。隨著日常商務(wù)事務(wù)的日漸繁忙，人們在辦公室呆的時(shí)間也越來越長，對工作環(huán)境的關(guān)注也愈加重視，高品質(zhì)的智能化辦公照明進(jìn)駐辦公室，將提升人們的工作效率。③公共設(shè)施領(lǐng)域——綠色安全環(huán)保智能化照明在公共設(shè)施中的應(yīng)用也是非常重要的。隨著科技的發(fā)展，可以在一些路橋隧道內(nèi)，用智能路燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)路燈，這種“精明”的路燈不僅可以全天候亮燈，而且還能隨著太陽光線的強(qiáng)弱而自動(dòng)調(diào)節(jié)橋下燈光的強(qiáng)弱，既人性化又節(jié)能。目前，很多橋洞最普遍的問題就是橋下光線太暗，極易發(fā)生事故。隨著智能化照明開始在橋下試用，這種狀況也慢慢得到了改變。例如應(yīng)用了目前國際上普遍推廣的LED智能無級控制燈系統(tǒng)，可使隧道燈的發(fā)光強(qiáng)度早晨隨著太陽的升起而漸漸增強(qiáng)，午后又會(huì)隨著太陽的偏西而漸漸減弱，直至關(guān)閉白天的照明。2、智能照明的發(fā)展方向：①品牌集成將是智能照明的發(fā)展趨勢品牌集成將是智能照明的發(fā)展趨勢。將不同品牌的產(chǎn)品集中到一個(gè)平臺上的最大好處，就是可以將各品牌的最好產(chǎn)品集中到一個(gè)項(xiàng)目中來，從而完善家居的智能化。事實(shí)上，市場上照明產(chǎn)品種類繁多，如果要求所有的設(shè)備都是同一廠家的產(chǎn)品，或一個(gè)系統(tǒng)只能用同一個(gè)廠家的所有產(chǎn)品配套，也是不現(xiàn)實(shí)的。而且，客戶在性能和價(jià)格上也缺乏自主權(quán)--要么全盤接受，要么只能全部放棄。統(tǒng)一的控制平臺則能很好地兼顧各方利益，客戶可以選擇任意產(chǎn)品，只要它在性能上也符合要求，這樣，客戶在預(yù)算上也會(huì)有很大的主動(dòng)性。②走向以人為本的科學(xué)化照明智能化照明將從純粹的智能功能的發(fā)展轉(zhuǎn)向更注重人的行為的智能照明。以人的行為、視覺功效、視覺生理心理研究為基礎(chǔ)，開發(fā)更具有科學(xué)含量的，以人為本的高效、舒適、健康的智能化照明。③滿足個(gè)性化、層次化的照明智能技術(shù)與照明的結(jié)合使照明更進(jìn)一步地滿足不同個(gè)體、不同層次群體的照明需求，是使照明從滿足一般人的需求到滿足個(gè)體、個(gè)性需求的必不可少的技術(shù)手段。這也應(yīng)該是智能照明的發(fā)展方向。④智能技術(shù)與新光源及新照明技術(shù)的結(jié)合，創(chuàng)造嶄新的照明文化智能技術(shù)和電子鎮(zhèn)流器等新照明光源和照明技術(shù)的結(jié)合，將構(gòu)筑嶄新的照明技術(shù)平臺，其應(yīng)用領(lǐng)域從智能家居照明到智能化的城市照明，有無限廣闊的前景，并且正在創(chuàng)造一種嶄新的高技術(shù)和高科學(xué)思想含量的照明文化。

2照明設(shè)計(jì)的原則和方法進(jìn)行室內(nèi)照明設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在考慮使用功能的同時(shí)，利用不同的人工照明方式、光照亮度的變化、光影的分布來美化環(huán)境，烘托氣氛，增強(qiáng)空間感覺。照明作為一種裝飾手段，在具有藝術(shù)性的同時(shí)，也應(yīng)注重實(shí)用性。居室中的各個(gè)不同功能的房間，對照明的要求會(huì)有所不同。設(shè)計(jì)師首先要考慮照明設(shè)計(jì)是否能滿足居室的功能要求，切不可為追求所謂的藝術(shù)效果，而忽略了實(shí)用功能，也不可只為追求燈具的高檔豪華的外觀，而忽視其光學(xué)性能和照明質(zhì)量。因?yàn)橹挥星‘?dāng)、合理的照度，才能滿足人們視覺和生理的要求。所以，在室內(nèi)設(shè)計(jì)中，掌握一定的照明設(shè)計(jì)方法原則是十分必要的。2.1照明目的照明的目的就是給周圍的各種對象以適宜的光分布，通過視覺，達(dá)到以下兩個(gè)方面的要求:①易正確識別人們所預(yù)知的對象;②易確切了解人們所處的周圍的狀況。周圍對象可分為:①視覺工作對象:直接與正在進(jìn)行的工作目的有關(guān)的對象;②環(huán)境:不太有意識地注意的對象。視覺工作對象不只限于一種，有最主要的和次要的視覺工作。在對照明進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先分析各功能房間內(nèi)進(jìn)行的各種活動(dòng)，依據(jù)其特點(diǎn)，確定每種活動(dòng)所需的視覺信息，并且決定它們的重要性。一般將照明的目的大致地分為:以功能為主的明視照明和以舒適感為主的氣氛照明。作為照明目的，明視性雖然重要，而舒適感、高興、心情舒暢也是非常重要的。前者與視覺工作對象的關(guān)系密切，而后者與環(huán)境的關(guān)系大。例如辦公室、工廠主要以明視照明為主，而家庭中的臥室、起居室主要以氣氛照明為主。2.2住宅照度標(biāo)準(zhǔn)不同的視覺作業(yè)需要的照度不同，為了滿足各種視覺需求，各個(gè)國家均制定或推薦本國的照度標(biāo)準(zhǔn)值，因此各個(gè)國家所提出的照度標(biāo)準(zhǔn)值也有許多差別。國內(nèi)外住宅照度標(biāo)準(zhǔn)值比較見表2-1。從表中可以看出中國的住宅照度標(biāo)準(zhǔn)值偏低。建設(shè)部公布的住宅十大標(biāo)準(zhǔn)中提出應(yīng)將照明水平在現(xiàn)有國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上提高1-2個(gè)等級。表2-1國內(nèi)外住宅照度標(biāo)準(zhǔn)值（lx）比較類別國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（1991年）國際照明協(xié)會(huì)（1983年）英國（1984年）日本（1977年）起居室臥室一般作業(yè)20～30～505030～50～75書寫、閱讀150～200～300200～300150，300300～500～750床頭閱讀75～100～150150～200150精細(xì)作業(yè)200～300～500300～500300750～1000～1500～2000餐廳一般作業(yè)20～30～5030～50～75餐桌面100～200150～200～300廚房30～50～75300～500300一般照明：50～75～100烹調(diào)臺、餐桌200～300～500衛(wèi)生間10～15～20100～20010050～75～100浴室一般照明75～100～150洗臉、化妝200～300～500樓梯、通道5～10～1515030～50～752.3照明方式的選擇選擇照度是照明設(shè)計(jì)的重要問題。照度太低，會(huì)損害工作人員的視力，影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。不合理的高照度則會(huì)浪費(fèi)電力。選擇照度必須與所進(jìn)行的視覺工作相適應(yīng)。2.3.燈具按其安裝部位或使用功能而構(gòu)成的基本形式稱為照明方式。它分為一般照明、分區(qū)一般照明、局部照明和混合照明四種。1、一般照明為照亮整個(gè)場地而均勻設(shè)置，使整個(gè)場地水平照度基本均勻的一種照明方式稱為一般照明。它不考慮特殊局部需要。下列情況宜采用單獨(dú)裝設(shè)一般照明。①受生產(chǎn)技術(shù)條件限制，不適宜裝設(shè)局部照明或采用混合照明不合理時(shí)。②工作位置密度很大，而對光照方向無特殊要求的場所。一般照明在工廠的車間、辦公室、體育館、教室等廣泛采用。2、分區(qū)一般照明根據(jù)需要為提高特定區(qū)域照度的一般照明稱為分區(qū)一般照明。它根據(jù)工作面布置的實(shí)際情況，將燈具集中或分區(qū)集中均勻布置在工作區(qū)上方，使室內(nèi)不同被照面上產(chǎn)生不同的照度，從而有效地節(jié)約電能。當(dāng)某一區(qū)域需要高于一般照明照度時(shí)，可采用分區(qū)一般照明。此種照明常以工作對象為重點(diǎn)，按工作區(qū)布置燈具。3、局部照明為滿足某些部位(僅限于工作面上某個(gè)局部)的特殊需要而設(shè)置的照明稱為局部照明。其優(yōu)點(diǎn)是:①按視覺對象的照度需求，給每個(gè)必要的對象進(jìn)行照明，易于單獨(dú)地控制。②通過給某一對象特別高的照度，有效地突出對象。它只限于照亮一個(gè)有限的工作區(qū)，通常采用從最適宜的方向裝設(shè)臺燈、射燈或反射型燈，為了防止眼睛適應(yīng)亮度的過度變化，應(yīng)同時(shí)采用至少為局部照明照度20%以上的一般照明.4、混合照明以上各種方法并用。2.3.要在滿足照明舒適性的前提下節(jié)約能源，住宅中必須根據(jù)照明的功能目的采取合理的照明方式，一般照明結(jié)合局部照明便可獲得良好的照明光環(huán)境。例如臥室，臥室主要是休息場所，當(dāng)進(jìn)行一般的活動(dòng)(整理床鋪、折迭衣服、交談)時(shí)，可只打開一般照明，照度為50lx左右。但當(dāng)坐在梳妝臺前化妝時(shí)，如只打開臥室中央的吸頂燈，燈光可能從背后或側(cè)面射來，臉上不能獲得應(yīng)有的照度，顯得臉色晦暗。如果在梳妝臺上方設(shè)置局部照度（3001x），并控制眩光的角度，不讓光線直射入眼，就可以達(dá)到很好的效果，不用時(shí)可以關(guān)閉，靈活、方便。一般人睡覺前會(huì)有床上閱讀的習(xí)慣，可在床兩側(cè)的床頭柜上設(shè)置臺燈，或在床的上方設(shè)置壁燈，并可單獨(dú)控制。在滿足標(biāo)準(zhǔn)照度的條件下，為節(jié)約電力，應(yīng)恰當(dāng)?shù)剡x用一般照明、局部照明和混合照明三種方式，當(dāng)一種光源不能滿足顯色性要求時(shí)，可采用兩種以上光源混合照明的方式，這樣既提高了光效，又改善了顯色性。另外，充分利用自然光，正確選擇自然采光，也能改善工作環(huán)境，使人感到舒適，有利于健康。充分利用室內(nèi)受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色墻面的反射系數(shù)可達(dá)70－80％，同樣能起到節(jié)電的作用?？傊谛枰哒斩鹊膱鏊?，盡量采用局部照明。尤其住宅中是以氣氛照明為主，如果都以高照度的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置室內(nèi)的平均照度，不僅浪費(fèi)有限的資源，而且達(dá)不到應(yīng)有的照明要求。2.4光源的選擇從裝飾和觀感的意義來說，光源的選擇十分重要。選擇光源時(shí)通常可以從以下幾個(gè)角度考慮。①從光源的發(fā)光效率角度光源發(fā)出的光通量是以流名（lm）來度量的，而每瓦電能所能發(fā)出的光通量就是光源的發(fā)光效率，簡稱光效。因?yàn)槠胀ò谉霟?、普通熒光燈的光效大大低于高效?jié)能電光源(節(jié)能白熾燈、緊湊型熒光燈、高效直管熒光燈)，為節(jié)約能源，應(yīng)盡量采用節(jié)能電光源。②從光源的色溫角度光源的色溫:與所研究的光源色品度相同或最接近完全輻射體的溫度，用絕對溫度K表示，是將一標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱，溫度升高至某一程度時(shí)顏色開始由紅→淺紅→橙黃→白→藍(lán)白→藍(lán)，逐漸改變，利用光色的這種變化特性，某光源的光色與黑體在某一溫度下呈現(xiàn)的光色相同時(shí)，將黑體的絕對溫度稱為該光源的色溫光源。研究表明，高色溫的燈光令人緊張和活躍;低色溫的燈光則使人放松和舒緩。因此一般工作照明宜采用高色溫光源，而睡覺前的照明宜采用低色溫光源。在照明中，不同的光源具有不同的色溫，它們引起不同的外觀效果。在照明設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮季節(jié)變化，夏季宜采用高色溫光源，冬季宜采用低色溫光源。2.5燈具的選擇在選用燈具，除了考慮照明設(shè)計(jì)和燈具效率外，還須考慮配光，而且要研究燈具的安裝位置。在此有必要先介紹燈具。燈具：附件和燈罩的總稱。燈罩的作用首先是提高光源所發(fā)出的光通量的利用率，用燈具效率η表征。燈罩使光源光通量重新分布，并把它分配在需要的范圍內(nèi);其次是保護(hù)視覺，避免或減輕光源高亮度的刺激;燈罩對光源也起著一定的保護(hù)作用;燈具本身對房間而言，可以成為一件很好的裝飾品。燈具有很多種分類方式，其中一種較好的分類方法是根據(jù)安裝方式分類，按照這種方法，燈具主要分為以下五種：①暗裝燈具。這種燈具暗裝在室內(nèi)頂棚上，適合于低矮頂棚的房間，可以得到光線的多樣性變化。由于正常視線看不到光源，因此眩光極小，適合于對眩光要求嚴(yán)格限制的場所。這種燈具光線的利用率不高、經(jīng)濟(jì)效果較差。②吸頂燈具。這種燈具安裝在室內(nèi)頂棚上，多數(shù)情況下用于一般照明，使整個(gè)房間感到明亮，適合于低矮空間并且要求空間亮度高的場所。③懸吊燈具。這種燈具是用管子、鏈子或軟線將燈具從頂棚上垂吊下來，燈具的結(jié)構(gòu)可以靈活多變，可在二維空間內(nèi)組合燈具。有些燈具可以將開關(guān)設(shè)在燈具上，使用和安裝都很方便。適用于局部照明或提高照度的分區(qū)一般照明。④壁燈具。這種燈具可根據(jù)需要安裝在墻壁的不同地方，在墻面上可以得到美麗的光分布藝術(shù)效果。設(shè)計(jì)安裝時(shí)可以與室內(nèi)一般照明統(tǒng)一考慮。為了避免眩光，壁燈最好采用小功率的光源。⑤臺燈具。臺燈可以隨時(shí)移動(dòng)，可將光線的重點(diǎn)放在室內(nèi)的任意地方。在室內(nèi)一般照明形成的氣氛下，用臺燈可以創(chuàng)造一個(gè)局部安靜的明亮小區(qū)，滿足照度較高的視覺要求。照明設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)房間或區(qū)域根據(jù)其行為內(nèi)容而需要的光環(huán)境和確定所需的照明方式，而燈具的配光、安裝位置是實(shí)現(xiàn)相應(yīng)光環(huán)境的要素。不同的燈具配光曲線不同，應(yīng)根據(jù)光環(huán)境的要求選用不同的配光曲線。以居住功能為主考慮安裝位置，可以有效地利用光源，節(jié)約能耗，提高經(jīng)濟(jì)性。生活中如果進(jìn)行實(shí)際活動(dòng)的范圍是離開燈具的安裝位置，為了得到必要的亮度，就必然消耗過多的能源。在頂棚上安裝燈具時(shí)，一般其直射下面最亮，在其周圍照度逐漸降低，自然會(huì)創(chuàng)造出中心感。選用燈具時(shí)還應(yīng)注意燈具外觀與室內(nèi)裝飾、家具協(xié)調(diào)，有助于提高整個(gè)房間的美感。2.6各個(gè)房間照明設(shè)計(jì)方法在住宅里對房間的全部面積一般不是均等使用的，除了極窄的房間以外，如果在房間內(nèi)用均勻的照度進(jìn)行照明，往往顯得呆板，容易失掉住宅房間的安靜的居住功能。因此要?jiǎng)?chuàng)造照明的重點(diǎn)，突出中心感，而且照明的中心感應(yīng)與室內(nèi)裝飾的重點(diǎn)一致，這樣才不致失掉房間的統(tǒng)一性，破壞居住功能。不僅如此，用均勻的照度進(jìn)行照明，可能不僅達(dá)不到要求的視覺環(huán)境，而且浪費(fèi)能源。例如臥室，有時(shí)也會(huì)在睡覺前躺在床上看書(這時(shí)的書多帶有休閑、娛樂的性質(zhì))，這時(shí)書面上所需的照度較高(注意書面的反射不能很高，有些彩色畫面的反射一般較高)，但是，臥室的照度設(shè)計(jì)不能以這個(gè)作為平均照度設(shè)計(jì)。臥室主要是休息場所，營造一個(gè)溫馨、寧靜、朦朧的氣氛是最重要的。當(dāng)進(jìn)行任何的照明環(huán)境的設(shè)計(jì)時(shí)，首先分析各功能房間內(nèi)進(jìn)行的各種活動(dòng)，依據(jù)其特點(diǎn)，確定每種活動(dòng)所需的視覺信息，并且決定它們的重要性。每種活動(dòng)可以根據(jù)其發(fā)生的頻率，它的相對重要性，活動(dòng)的區(qū)域，參與活動(dòng)的人員，以及是否在同一區(qū)域和其它活動(dòng)同時(shí)發(fā)生等進(jìn)行分級。在大多數(shù)的空間里，需要進(jìn)行很多的活動(dòng)，而每一種活動(dòng)都有一個(gè)最佳的照明配置。因此，一個(gè)合適的照明系統(tǒng)要么高度復(fù)雜，擁有很多局部效應(yīng)，要么很靈活，在開關(guān)和調(diào)光器的結(jié)合控制下產(chǎn)生很多的照明效果。一個(gè)好的照明系統(tǒng)應(yīng)該是能夠有選擇地調(diào)節(jié)照明環(huán)境以滿足人們在不同時(shí)刻的不同需求。因此，一個(gè)好的多用途的照明環(huán)境的本質(zhì)是靈活性和質(zhì)量，而不純粹是數(shù)量。例如，現(xiàn)代起居室是個(gè)多功能廳，是家庭娛樂、休閑、交談、團(tuán)聚以及會(huì)客的場所，在每一種場景下，都有一個(gè)最佳的照明設(shè)計(jì)。這就要求起居室的照明環(huán)境能夠隨著它的使用需求而變化。住宅智能照明控制系統(tǒng)能記住設(shè)計(jì)好的每一個(gè)場景的最佳照明配置，當(dāng)再次需要某個(gè)場景時(shí)，只需按某個(gè)鍵即可。2.6.門廳是進(jìn)門換鞋處，作為進(jìn)入住宅其它部分的過渡點(diǎn)，要有一定的照度，50～1001x左右，使用柔和的燈光可以營造吸引人進(jìn)入的氣氛。用一只精致的單火吸頂燈，家人見有客人來首先開燈迎接，客人見到主人，就有親切感，主動(dòng)換鞋步入起居室。2.6.2起居室的照明設(shè)計(jì)必須與室內(nèi)的裝飾、家具的布置協(xié)調(diào)，考慮到家庭的活動(dòng)范圍和交通路線來布置燈具及其配光。1、起居室的使用特點(diǎn)住宅起居室是家庭娛樂、休閑、交談、團(tuán)聚以及會(huì)客的場所，起居室既是住宅內(nèi)的交通中心，又是家人和客人的聚會(huì)中心。近年來居住者對起居室面積要求不斷擴(kuò)大的趨勢，也反映了他們對起居室功能要求日趨復(fù)雜化、現(xiàn)代化、舒適化的特點(diǎn)。起居室的空間使用特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):①家庭團(tuán)聚與待客據(jù)有關(guān)資料對全國9個(gè)大城市752戶的綜合調(diào)查，晚飯后家庭團(tuán)聚頻率每周3次以上的達(dá)78.5%,1～2次的達(dá)18.1%，總和為98.2%;親友來訪頻率每周1次以上和每月1～2次各為40.5%和50.1%。在起居室會(huì)客的占72.3%;全家用餐行為要求有一個(gè)相當(dāng)面積的空間，在起居室用餐的已達(dá)25.8%;不同類別的娛樂活動(dòng)，如看電視、聽音樂、打牌、乃至跳舞或舉行聚會(huì)基本上都在起居室進(jìn)行，面積一般在20㎡左右相對獨(dú)立的空間區(qū)域是較為理想的起居場所。②靜態(tài)活動(dòng)一些住宅套型由于受到面積較小和戶規(guī)模較大的限制，少數(shù)家庭起居室有工作學(xué)習(xí)、單人睡眠或留宿客人的行為，同時(shí)還有一些家務(wù)活動(dòng)。③起居室為家庭裝修的重點(diǎn)起居室是家人的活動(dòng)中心，合理的裝修使之更具有親切、溫暖、富于人情味的“家”的美好氣氛。起居室又是一個(gè)家庭的窗口，在這里人來客往，它的裝修品位在很大程度上能表現(xiàn)出主人的精神境界。2、根據(jù)起居室活動(dòng)的行為分類確定照明人們在起居室內(nèi)的活動(dòng)大致分為:1)生理行為:如就餐、喝茶。2)家務(wù)行為:如育兒、熨衣等。3)文化行為:如閱讀、看電視、學(xué)習(xí)等。4)娛樂行為:彈琴、手工制作、游戲、鑒賞、玩撲克或麻將、與寵物玩耍等。5)社交行為:談話、會(huì)客、家庭團(tuán)聚等。3、根據(jù)以上5種行為對照明的需求，可以把起居室照明分為5類:①一般照明室內(nèi)平均照度不宜太高，以室內(nèi)主要活動(dòng)區(qū)域平均照度為75～1001x為宜，如就餐、喝茶、育兒、休閑等。如果起居室的凈空為3m左右，廳內(nèi)的一般照明可選擇6-10火多燈花式吊燈居中安裝，燈罩為扁圓型間接式。這種燈將有約40%的光通量透過燈罩直射，約50%的光通量經(jīng)頂棚反射，可以照亮頂棚。光源可選擇白熾燈或緊湊型熒光燈，對花燈的控制可根據(jù)氣氛的變化有選擇性的打開。在頂?shù)乃闹茉O(shè)置一圈暗槽燈，廳的頂和墻都有一定的亮度，光源來自不同的方向，光線均勻、柔和而減少了室內(nèi)眩光，整個(gè)房間比較明亮又有中心。如果起居室的凈空在2.8m以下，可在起居室的中央安裝吸頂式熒光燈，選擇有射向上方的光線的燈具。在熒光燈的四周頂上可安裝一些筒燈，使得光色富于變化。②看電視照明據(jù)有關(guān)資料對200戶家庭的統(tǒng)計(jì)資料表明，看電視是夜晚家庭活動(dòng)中占用時(shí)間最多的活動(dòng)?？措娨晻r(shí)的光環(huán)境，室內(nèi)需低照度水平，以室內(nèi)平均照度501x為宜。③會(huì)客照明在問卷調(diào)查中，劉煒博士請45位被訪者對坐客朋友家時(shí)所處照明光環(huán)境進(jìn)行評價(jià)，普遍認(rèn)為主人家起居室的燈光藝術(shù)表現(xiàn)力最為重要。起居室是裝飾和陳設(shè)最集中的區(qū)間。從運(yùn)用燈光藝術(shù)刻畫觀察對象的角度出發(fā)，它強(qiáng)調(diào)用光的位置和方i句性。對書畫、壁面飾品的刻畫，要考慮的的因素有:正確的顯色性，畫面上的照度及其均勻度，反射眩光和光幕反射。畫面的照度一般推薦為200～500lx，平均亮度在25cd/m2以上。畫面上的最低照度和最高照度之比在0.75以上時(shí)觀賞者注意不到照度的不均勻性。對于有光澤的畫面或放進(jìn)玻璃畫框的飾品，要注意不能有光源在畫面正反射時(shí)所發(fā)生的眩光，以免防礙觀賞。解決的辦法是很好的選擇光源和飾品的相對位置。一般根據(jù)書畫面積的大小，在頂棚下吊裝2～3盞小型射燈作為局部照明，投射角度a<45°，射燈光源應(yīng)選顯色性好的白熾燈或鹵鎢燈。對于立體的陶瓷藝術(shù)、工藝品等的照明，應(yīng)突出各種各樣的形狀、紋理、色調(diào)等特征的優(yōu)美的照明。應(yīng)該把它們照得很亮，使之能很好地看出其細(xì)節(jié)，照度以200～500lx為宜。照明方法是可在櫥窗上部配置熒光燈。④團(tuán)聚照明團(tuán)聚模式不同于會(huì)客模式，會(huì)客模式以平靜的交流為主，而團(tuán)聚以聚餐、聚會(huì)交談和熱鬧的娛樂活動(dòng)(打麻將、玩撲克、小孩的玩耍、家庭舞會(huì)等)為主。由此可見，保持一個(gè)較亮的光環(huán)境有利于人們彼此交流和創(chuàng)造良好的活躍氣氛。通常，團(tuán)聚時(shí)的室內(nèi)平均照度以200～3001x為宜，有些場合需要更高的照度。⑤精業(yè)作業(yè)照明起居室行為活動(dòng)中有一些精細(xì)作業(yè)行為需要增加工作面的照度，如熨衣、閱讀、學(xué)習(xí)、彈琴、手工制作、游戲、鑒賞、玩麻將等。通常在一般照明的情況下對作業(yè)區(qū)域進(jìn)行局部照明，如沙發(fā)旁設(shè)置落地?zé)魹殚喿x、手工制作等照明，麻將桌旁設(shè)置可升降的燈照明，照度宜在200～5001x。2.6.3通常，主臥室有以下幾種行為和活動(dòng):睡眠、看電視、躺在床上閱讀、化妝、休閑、工作、學(xué)習(xí)(兼書房用)、家務(wù)，如熨衣、手工制作等、會(huì)客(部分家庭)。根據(jù)以上特征可以把主臥室照明分為4類:①一般照明室內(nèi)平均照度不宜太高，以室內(nèi)主要活動(dòng)區(qū)域平均照度為50～751x為宜，如休閑、一般性家務(wù)等。一般照明的燈具可選用吸頂燈或壁燈，式樣應(yīng)與裝修配合協(xié)調(diào)，不能設(shè)置在人臥床時(shí)頭部的上方。光源宜采用色溫較低一點(diǎn)的緊湊型熒光燈。吸頂燈燈具要選擇眩光少的深罩型或乳白色半透明型，壁燈宜用表面亮度低的漫射材料作燈罩，這樣就使臥室顯得光線柔和，便于休息。②看電視照明當(dāng)躺在床上看電視時(shí)，眼睛觀看電視與周圍環(huán)境時(shí)的視角發(fā)生變化，應(yīng)避免眩光的產(chǎn)生，同時(shí)還應(yīng)考慮環(huán)境照度以及背景的亮度分布，室內(nèi)照度宜在301x以下，當(dāng)夫妻雙方作息時(shí)間不同時(shí)，睡覺較晚的一方應(yīng)把燈光調(diào)暗一些。③會(huì)客照明會(huì)見客人時(shí)，室內(nèi)明亮程度以平均照度1501x(暖色調(diào))或2001x(冷色調(diào))為宜。④精細(xì)作業(yè)照明(同起居室)進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)不同的需要可以對以上模式進(jìn)行刪減。2.6.為了使人們能夠愉快而有效率地在廚房里做飯，要考慮以功能為中心的照明。人們在廚房進(jìn)行的活動(dòng)主要有做飯(洗菜、切菜、做菜)、洗碗和打掃衛(wèi)生。根據(jù)廚房的活動(dòng)特征，可以在廚房設(shè)置一般照明和局部照明。①一般照明一般照明的照度以50～75～1001x為宜。對做飯場所的面積和設(shè)備要考慮到交通路線，一般照明不要在工作面上出現(xiàn)陰影。當(dāng)打開冰箱或吊柜等的門扇時(shí)光線應(yīng)能入射到里面，在不得已時(shí)要設(shè)置專用的輔助照明。②局部照明廚房烹調(diào)臺、餐桌、水槽的照度宜在200～300～500lx.由于受照明的拘束，又經(jīng)長時(shí)間做飯，人容易疲勞而感到非常辛苦。又大多數(shù)人在烹飪時(shí)，在頭上方只需要少許的光線就可以，在櫥柜的下面安裝熒光燈可以提供較好的工作面照明，同時(shí)可以隱藏?zé)艟?，減少眩光。可在洗滌池的上面安裝局部照明。燈具要考慮防水性能，且應(yīng)選用易清洗、不易生銹的類型。光源通常選用白熾燈，如選用日光型熒光燈以保持食品的自然色則更好。廚房照明和餐桌照明的光源顯色性應(yīng)基本一致，以免產(chǎn)生烹飪和佐餐的不同色感。2.6.衛(wèi)生間照明設(shè)計(jì)由兩個(gè)部分組成：①凈身空間凈身空間包括淋浴空間和浴盆、坐廁等空間。是以柔和的光線為主。照度要求不高，要求光線均勻。光源本身還要有防水功能、散熱功能和不易積水的結(jié)構(gòu)。一般光源設(shè)計(jì)在天花和墻壁。其實(shí)很多情況下浴室吸頂?shù)娘L(fēng)機(jī)中的光線較暗，比理想照度要差。強(qiáng)光發(fā)熱、光線太強(qiáng)都不適合浴室照明。應(yīng)當(dāng)有專門的照明光源來解決問題。一般在5平方的空間里要用相當(dāng)于60W當(dāng)量的光源進(jìn)行照明。而對光線的顯色指數(shù)要求不高，白熾燈、熒光燈、氣體燈都可以。相對來講我比較主張墻面光，這樣可以減少頂光源帶來的陰影效應(yīng)。光源最好離凈身處近些，只要水源碰不到就可以。②臉部整理由于有化妝功能要求，對光源的顯色指數(shù)有較高的要求，一般只能是白熾燈或顯色性較好的高檔光源。如三基色熒光燈、松下暖色熒光燈等。對照度和光線角度要求也較高。最好是在化妝鏡的兩邊，其次是頂部。一般也相對于60W以上的白熾燈的亮度。最好是在鏡子周圍一圈都是燈。高級的衛(wèi)生間還應(yīng)該有部分背景光源?？煞旁谛l(wèi)生柜（架）內(nèi)和部分地平內(nèi)以增加氣氛。其中地坪下的光源要注意防水要求。衛(wèi)生間除了以上光源外還有電話、背景音樂、小型電視、毛巾烘干欄、電子秤等設(shè)備。在有些衛(wèi)生間，還要求放洗衣機(jī)等。但防潮是一個(gè)關(guān)鍵問題。要隨時(shí)注意，馬虎不得。

3智能照明控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)在過去的20年，計(jì)算機(jī)深刻地影響著人類生活大多數(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。建筑物也不例外，尤其是智能建筑，處處體現(xiàn)著使用計(jì)算機(jī)所帶來的先進(jìn)性、舒適性、節(jié)能性。智能微處理器的使用，結(jié)合現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)，使得建筑設(shè)備具有自動(dòng)運(yùn)行控制、故障診斷、自適應(yīng)等功能。在照明技術(shù)中最富有意義的發(fā)展之一是智能照明控制器的使用。智能照明控制器根據(jù)各個(gè)區(qū)域的功能或用途、一天中不同的時(shí)段、周圍環(huán)境的晝光水平或探測區(qū)域中是否有人等情況自動(dòng)地開啟相應(yīng)的照明設(shè)備。其最大的特點(diǎn)就是可編程控制，可把各種場合最佳的照明設(shè)計(jì)作為“場景”存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并可通過控制面板、遙控器或建筑物的中央控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種“場景”照明。智能照明控制器的使用提供了更大的靈活性，可以對燈光進(jìn)行更有效的管理。它們使得創(chuàng)造一個(gè)美學(xué)意義上令人愉悅的光學(xué)環(huán)境成為可能，同時(shí)又節(jié)省能源。照明控制器依據(jù)房間的類型可以單獨(dú)存在，也可以組成大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的每個(gè)裝置如傳感器和控制面板進(jìn)行控制。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以控制不同的房間或多個(gè)區(qū)域的燈光系統(tǒng)。3.1智能照明控制系統(tǒng)的控制方式根據(jù)現(xiàn)有的智能照明控制系統(tǒng)的控制方式，分為開環(huán)控制、閉環(huán)控制和應(yīng)急照明控制。3.1.開環(huán)控制系統(tǒng)(open-loopcontrolsystem)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統(tǒng)中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。

1、定時(shí)控制定時(shí)控制是一種常用的控制方式，分為計(jì)時(shí)器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘兩種。計(jì)時(shí)器由手動(dòng)操作，一旦被驅(qū)動(dòng)，打開燈光并保持一段時(shí)間，時(shí)間的長短是預(yù)設(shè)的。計(jì)數(shù)時(shí)間到就關(guān)閉燈光，如要打開燈光需重新驅(qū)動(dòng)定時(shí)器。一般的計(jì)時(shí)器可定時(shí)5分鐘到兩個(gè)小時(shí)。人離開后可自動(dòng)關(guān)閉燈光，可節(jié)約能源，但如人停留的時(shí)間超過定時(shí)時(shí)間，需再次驅(qū)動(dòng)，可能會(huì)造成燈光頻繁的開關(guān)。計(jì)時(shí)器大多用在人只作短暫停留的場合或者正常工作時(shí)間以外偶爾有人逗留的區(qū)域。實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制是根據(jù)預(yù)先的時(shí)間設(shè)定來進(jìn)行控制，根據(jù)時(shí)間打開、關(guān)閉燈光或調(diào)節(jié)燈光到某一設(shè)定的水平。有機(jī)械實(shí)時(shí)時(shí)鐘和電子可編程實(shí)時(shí)時(shí)鐘兩類。機(jī)械實(shí)時(shí)時(shí)鐘簡單易用，價(jià)格相對便宜，但只可設(shè)定一個(gè)時(shí)間。電子可編程實(shí)時(shí)時(shí)鐘則可設(shè)定很多不同的燈光區(qū)域和時(shí)間。采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理燈光方便，可節(jié)約能源，但較為刻板，有時(shí)需設(shè)手動(dòng)開關(guān)。2、手動(dòng)遙控器控制通過遙控器，實(shí)現(xiàn)在正常狀態(tài)下對各區(qū)域內(nèi)用于正常工作狀態(tài)的照明燈具的手動(dòng)控制和區(qū)域場景控制。①紅外遙控開關(guān)由紅外編碼發(fā)射及紅外接收譯碼控制兩部分組成。電路有一對紅外發(fā)射及接收頭、編碼及譯碼專用集成電路和控制電路二部分。當(dāng)按下遙控鍵后，編碼器工作，TX選出串行編碼信號通過紅外發(fā)射頭發(fā)出紅外信號，經(jīng)目標(biāo)反射后，經(jīng)紅外接收頭接收，送入譯碼器輸入端。當(dāng)譯碼與編碼一致時(shí)，譯碼器輸出端輸出相應(yīng)的高低電平信號去驅(qū)動(dòng)控制電路工作，產(chǎn)生使光源開關(guān)的開或閉的動(dòng)作。②無線電遙控開關(guān)由無線電編碼發(fā)射部分及無線電接收譯碼控制兩部分組成。電路有振蕩發(fā)射電路、接收電路、編碼及譯碼專用集成電路和控制電路四部分。當(dāng)按下遙控鍵后，編碼器工作，TX送出串行編碼信號控制振蕩電路工作，產(chǎn)生調(diào)制射頻信號，由天線輻射出去。信號經(jīng)目標(biāo)反射后，經(jīng)接收電路接收，送入譯碼器輸入端。當(dāng)譯碼與編碼一致時(shí)，譯碼器輸出端輸出相應(yīng)的高低電平信號去驅(qū)動(dòng)控制電路工作，產(chǎn)生使光源開關(guān)的開或閉的動(dòng)作。無線遙控開關(guān)能夠全方向探測，不受墻壁、門窗等障礙物的影響，有效控制半徑30m，其靈敏度受發(fā)射及接收電路的影響。就目前現(xiàn)有技術(shù)而言，遙控開關(guān)大多采用可控硅或繼電器作為開關(guān)器件。可控硅的抗干擾和抗過載能力很差，不適宜控制感性和容性負(fù)載，可靠性差，長時(shí)間工作容易損壞。而繼電器工作時(shí)線圈有一定功耗，易發(fā)熱不適宜長時(shí)間工作，繼電器的觸點(diǎn)也不能長期工作在過載狀態(tài)。同時(shí)這些采用可控硅或繼電器的電子開關(guān)，一旦出現(xiàn)故障將使受控電器不再受控，電器處于長期通電或斷電狀態(tài)很不安全。安全性、可靠性、穩(wěn)定性這些問題成為各種電子化開關(guān)成為各廠家努力尋找解決的目標(biāo)。大約80%的家庭擁有二個(gè)以上遙控器，過多的遙控器使人產(chǎn)生不方便感，而多種功能合一的遙控開關(guān)集多種遙控功能于一身。首先它是無線遙控開關(guān)，可以控制家中的照明，窗簾，空調(diào)等系統(tǒng);同時(shí)它也是紅外遙控開關(guān)，內(nèi)置了許多品牌的電視，音響，VCD等紅外控制指令集。還可以學(xué)習(xí)兩種紅外線遙控器的控制功能，用于起居室或高級家庭影院。將計(jì)算機(jī)、電話、視聽設(shè)備、安全監(jiān)控設(shè)備、廚房設(shè)備、電燈、窗簾等受控設(shè)備的紅外遙控碼進(jìn)行學(xué)習(xí)和對所有設(shè)備模擬控制，然后集中在一個(gè)無線液晶屏上，通過液晶屏上的中文菜單選擇點(diǎn)擊，只要拿著這只全能搖控器，可以遙控家里的任何一個(gè)角落的設(shè)備。3、區(qū)域場景控制智能照明中，回路級別是根據(jù)使用要求和根據(jù)其它因素例如進(jìn)入建筑物的日照水平預(yù)先編程的。照明設(shè)備可以獨(dú)立控制，或者在回路中成組控制。每個(gè)回路或者設(shè)備可設(shè)置成不同的亮度水平。這些亮度水平可以儲(chǔ)存為一個(gè)“場景”，其可以看作為一個(gè)房間或區(qū)域的一個(gè)完美外觀。場景一旦設(shè)計(jì)完成，場景可以很容易地通過操作墻上的控制面板或遙控器實(shí)現(xiàn)。也可以通過定時(shí)器，光傳感器或者根據(jù)活動(dòng)區(qū)域探測器自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)場景照明。一旦新的場景被選中，照明設(shè)備將以預(yù)先設(shè)定的速率淡入到新的設(shè)置水平。常見的場景數(shù)量是8個(gè)，有些系統(tǒng)可能有更多的回路。區(qū)域場景控制可以實(shí)現(xiàn)多種照明效果，創(chuàng)造視覺上的美感。其不足的是修改場景必須通過編程。區(qū)域場景控制常用在功能、用途較多的建筑物或房間中，如建筑物內(nèi)的展廳、報(bào)告廳、大堂、中庭等，如果配以智能照明控制系統(tǒng)，按其不同日寸間、不同用途、不同的效果，采用相應(yīng)的預(yù)設(shè)置場景進(jìn)行控制，可以達(dá)到豐富的藝術(shù)效果。3.1.閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loopcontrolsystem)的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對象的輸出(被控制量)會(huì)反送回來影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負(fù)反饋(NegativeFeedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱負(fù)反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。比如人就是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當(dāng)反饋，人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最后做出各種正確的動(dòng)作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個(gè)開環(huán)控制系統(tǒng)。另例，當(dāng)一臺真正的全自動(dòng)洗衣機(jī)具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動(dòng)切斷電源，它就是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。1、照度檢測控制為了充分利用日光，節(jié)約能源，通過照度檢測器檢測窗戶外邊的自然光照度，根據(jù)日光系數(shù)計(jì)算出室內(nèi)某一點(diǎn)的水平照度，由計(jì)算得出的水平照度開啟相應(yīng)的燈光并調(diào)節(jié)到相應(yīng)的亮度，使該區(qū)域內(nèi)的照度不會(huì)隨日照等外界因素的變化而改變，始終維持在照度預(yù)設(shè)值左右。這種控制方式主要使用在辦公室照明場合，因?yàn)檗k公時(shí)間主要在白天，天空亮度很高，近窗處的日光照度就可能符合視覺作業(yè)的要求。這種照度平衡型晝間人工照明的控制方式有利于節(jié)約電能，能夠保證該區(qū)域內(nèi)的照度均勻一致。Rubinstein等研究表明，在舊金山的電氣公司大樓使用光電控制系統(tǒng)，在有日光照明的區(qū)域中照明電消耗減少25～35%。但是利用晝間照明存在兩個(gè)方面的問題:1)建筑設(shè)計(jì)者需要確定一年中哪些時(shí)期日光在室內(nèi)產(chǎn)生的照度超過日常工作所需的照度;2)工程師安裝由日光控制的人工照明系統(tǒng)時(shí)需要有一個(gè)準(zhǔn)確的控制參數(shù)以保證有一個(gè)舒適的視覺環(huán)境。照明工程師需要每時(shí)每刻的局部室內(nèi)日光水平，建筑設(shè)計(jì)師需要知道工作時(shí)間內(nèi)局部日光水平的利用率。至今沒有一個(gè)天空亮度模式預(yù)測室內(nèi)照度的精確度在20%以內(nèi)，為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，對天空亮度模式的研究現(xiàn)在和將來都仍然是最基本的。2、活動(dòng)區(qū)域探測控制活動(dòng)區(qū)域探測器安裝在房間中，它能檢測出某個(gè)房間或區(qū)域內(nèi)是否有人走動(dòng)，并把這個(gè)信息反饋到控制器，從而控制相應(yīng)燈光的打開或熄火。控制器可以計(jì)算出探測到?jīng)]有人走動(dòng)的時(shí)間。每次探測到有人走動(dòng)，計(jì)算重新開始。一旦探測到有一段時(shí)間沒有人走動(dòng)，房間或區(qū)域內(nèi)的燈光將關(guān)閉或調(diào)暗到節(jié)約能源的水平。如果更長一段時(shí)間沒有人走動(dòng)，燈光將完全關(guān)閉。使用活動(dòng)區(qū)域探測器可以節(jié)約能源，但必須注意探測器的安裝位置，如果安裝不當(dāng)，探測到窗簾或空調(diào)風(fēng)扇的運(yùn)動(dòng)信號也會(huì)觸發(fā)探測器，造成不當(dāng)?shù)拈_燈、關(guān)燈?；顒?dòng)區(qū)域探測器有紅外線、紫外線、微波和聲音等活動(dòng)區(qū)域探測器，它們常用于圖書館書庫、倉庫、辦公室、會(huì)議室、儲(chǔ)藏室和盟洗室等處。住宅的門廳前設(shè)置活動(dòng)區(qū)域探測器，主人深夜歸來可自動(dòng)打開門廳燈光，待主人進(jìn)屋后自動(dòng)關(guān)閉。3、照明與窗簾的聯(lián)動(dòng)控制電動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)是整個(gè)居室照明系統(tǒng)的一個(gè)重要功能部分，它把家中的窗簾系統(tǒng)納入整個(gè)智能照明中。電動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的核心就是窗簾電機(jī)控制器，通過它，就可以用系統(tǒng)中的某些控制手段對窗簾進(jìn)行控制。窗簾的開閉可由光線探測器來控制，白天當(dāng)它感測到足夠的亮度，可以自動(dòng)打開窗簾;當(dāng)夜幕降臨，又可以將窗簾自動(dòng)關(guān)閉。除此之外，還可以根據(jù)喜好自行設(shè)計(jì)窗簾開關(guān)程序，比如開1/2、關(guān)1/2;打開1/3位置等。由于季節(jié)不同，同一時(shí)間的日光水平不同，控制窗簾開閉的亮度在不同的季節(jié)應(yīng)設(shè)置在不同的水平。窗簾的聯(lián)動(dòng)控制可用于智能化小區(qū)、居民住宅、寫字樓、別墅、賓館、醫(yī)院、體育館、教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)室、科研場所等處。3.1.應(yīng)急照明的控制屬特殊控制，主要是指智能照明控制系統(tǒng)對特殊區(qū)域內(nèi)的應(yīng)急照明所執(zhí)行的控制，它是在正常照明系統(tǒng)失效時(shí)，為保證人員疏散、繼續(xù)工作和人身安全而設(shè)置的照明。包含以下兩項(xiàng)控制:①正常狀態(tài)下的自動(dòng)調(diào)節(jié)照度和區(qū)域場景控制，同調(diào)節(jié)正常工作照明燈具的控制方式相同。②應(yīng)急狀態(tài)下的自動(dòng)解除調(diào)光控制，通過每個(gè)對應(yīng)急照明控制的調(diào)光模塊等電氣組件，實(shí)現(xiàn)在應(yīng)急狀態(tài)下對各區(qū)域內(nèi)用于應(yīng)急工作狀態(tài)的照明燈具放棄調(diào)光等控制，使處于事故狀態(tài)的應(yīng)急照明達(dá)到100%。以上分析了智能照明控制系統(tǒng)中通常采取的幾種照明控制方式，并不是每一個(gè)照明控制系統(tǒng)都必須包含上述所有控制方式，而是根據(jù)需要，以及可行性，確定采用其中的一種或幾種的組合控制方式。3.2智能照明控制系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)1、系統(tǒng)功能①具有控光功能，可對白熾燈、熒光燈光源進(jìn)行調(diào)光。可設(shè)多個(gè)照明控制回路，根據(jù)各種光環(huán)境的要求任意進(jìn)行組合?？捎洃泿资畟€(gè)預(yù)設(shè)置場景，滿足會(huì)客、家庭聚會(huì)、休閑娛樂、文化學(xué)習(xí)等多種場景的光環(huán)境的需求。②具有軟啟動(dòng)和軟關(guān)斷功能，避免沖擊電流對光源的損害，可延長光源壽命。③具有編程功能，能方便的選擇或修改燈光場景。④具有智能時(shí)鐘管理功能，通過預(yù)設(shè)程序，能定時(shí)按順序及按不同需要對照明回路進(jìn)行控制。如可定時(shí)打開衛(wèi)生間的紫外線消毒燈對衛(wèi)生間進(jìn)行消毒。⑤具有時(shí)間顯示、場景顯示、季節(jié)顯示以及燈的組號顯示等功能。⑥具有休假模式。當(dāng)家人外出(有一段時(shí)間)時(shí)，按下休假模式按鍵，系統(tǒng)進(jìn)入休假模式，根據(jù)程序設(shè)定，可模擬主人在家時(shí)最常用的燈光模式。⑦具有手動(dòng)調(diào)光功能。當(dāng)手動(dòng)調(diào)光器在最小或最大輸出值時(shí)，處于智能調(diào)光狀態(tài);當(dāng)其處于最大和最小輸出值之間時(shí)，可根據(jù)需要手動(dòng)調(diào)光，而且不會(huì)改變場景的設(shè)定。⑧住宅智能照明控制系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對光環(huán)境的合理控制;同時(shí)，其具有通信功能以及可擴(kuò)展性，可把住宅智能照明控制系統(tǒng)作為智能住宅的子系統(tǒng)，并與家居自動(dòng)控制系統(tǒng)、電視、多媒體系統(tǒng)、探測、警報(bào)系統(tǒng)共同構(gòu)成家庭智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2、系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)一般可歸為開環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)。此設(shè)計(jì)對燈光進(jìn)行控制，要求精度比較高，采用閉環(huán)控制。根據(jù)系統(tǒng)功能，系統(tǒng)主要由控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、被控對象及檢測裝置組成。結(jié)構(gòu)框圖如下：圖3.1智能照明系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖輸入電路由控制面板組成，輸入人們的控制指令，比如場景切換，進(jìn)入休假模式等。電源電路主要把交流電源轉(zhuǎn)換為控制器、各芯片的工作電源以及參考電壓。顯示電路完成時(shí)間顯示、場景顯示、季節(jié)顯示、場景燈光組數(shù)顯示等功能。輸出電路由固態(tài)繼電器或調(diào)光器、燈光回路組成，完成熒光燈、白熾燈調(diào)光和開、關(guān)的功能。3.3主要元器件的選擇1、控制器的選擇對于不同的控制器，其應(yīng)用對象、環(huán)境特點(diǎn)差別很大?？蛇x用控制器主要有可編程過程控制器(PLC)、單片機(jī)兩類，可編程過程控制器(PLC)以其抗干擾性強(qiáng)而廣泛應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境中，單片機(jī)亦有其獨(dú)特的優(yōu)勢。①可編程過程控制器(PLC)可編程過程控制器(PLC)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入、輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊踢^程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC的主要功能是邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)(順序)控制、PID控制、數(shù)據(jù)控制、通信和聯(lián)網(wǎng)等。因?yàn)镻LC是專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用的，所以其抗干擾能力強(qiáng)，工作可靠，但其無法讀取外部存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)時(shí)間過程控制，必須有實(shí)時(shí)電子時(shí)鐘，如果采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，控制器必須能夠讀取外部數(shù)據(jù);而PLC不能編程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電子時(shí)鐘，也不能實(shí)現(xiàn)時(shí)間的顯示。②單片機(jī)一個(gè)智能型電子系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)采集、處理、判斷、分析和控制輸出的能力，在智能化程度較高的電子系統(tǒng)中，還應(yīng)具備預(yù)測、自診斷、自適應(yīng)、子組織和自學(xué)習(xí)控制功能。這些功能的實(shí)現(xiàn)是傳統(tǒng)控制理論向縱深發(fā)展到高級階段的產(chǎn)物，也是高智能化電子系統(tǒng)所應(yīng)具備的幾個(gè)主要的功能特點(diǎn)。正是由于智能型電子系統(tǒng)研究的對象往往具有不確定性的模型、高度的非線性和復(fù)雜的任務(wù)要求，因而以經(jīng)典控制理論和簡單的邏輯控制電路與模擬電路組成的常規(guī)電子系統(tǒng)已難以甚至根本不可能解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。而以微機(jī)(包括單片機(jī))為核心的電子系統(tǒng)，可以很容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新一代的所謂“智能型電子系統(tǒng)”。本文智能照明控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對照明的人性化管理，也就是根據(jù)人的控制輸入出現(xiàn)相應(yīng)的照明場景和自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)控制輸出相結(jié)合，具備很大的靈活性。方便修改相應(yīng)的場景參數(shù)，易于功能擴(kuò)展，還可以與PC機(jī)以及與其它單片機(jī)進(jìn)行通信。單片機(jī)的設(shè)計(jì)在滿足大多數(shù)測控參數(shù)對數(shù)據(jù)處理速度和數(shù)據(jù)容量相對要求不高的前提下，大力發(fā)展了其控制功能和控制運(yùn)行的可靠性，因而更適合于檢測、控制型應(yīng)用場合。本系統(tǒng)并不需要進(jìn)行復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的計(jì)算工作，數(shù)據(jù)容量也不多，非常適用使用單片機(jī)作為微處理器。通過分析可編程過程控制器(PLC)、單片機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選AT89C51作為系統(tǒng)控制器?，F(xiàn)在應(yīng)用中采用得最多的單片機(jī)有16位機(jī)(如日立公司的H8/3048系列等)和8位機(jī)(如Intel公司的MCS-51系列，尤其是Philips公司80C51及其派生產(chǎn)品ATMEL公司的閃速存儲(chǔ)型微控制器AT89C51系列)兩大類。因?yàn)橄到y(tǒng)對實(shí)時(shí)性沒有特別的要求，而且也不用做高精度的數(shù)據(jù)計(jì)算、處理工作，為降低系統(tǒng)成本，選擇8位機(jī)作為系統(tǒng)的控制器。8位機(jī)中ATMEL的89系列具有明顯的優(yōu)勢。AT89C51是一種低功耗、高性能的8位CMOS微處理器，具有4K字節(jié)的快閃可編程/擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM),采用了高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)和引腳兼容。具有128X8位內(nèi)部RAM,32條可編程I/O線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗空閑模式和掉電模式。2、顯示器件的選擇顯示器件主要有LCD和LED兩種。液晶顯示器(LCD)是一種低功耗的顯示器件，在袖珍式儀表或低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器有標(biāo)準(zhǔn)段式液晶顯示器、字符點(diǎn)陣液晶顯示器和全點(diǎn)陣圖形液晶顯示器二種。液晶本身并不發(fā)光，而是借助自然光或外來光源顯示數(shù)碼，它的優(yōu)點(diǎn)是工作電壓低、耗電極省、成本低廉，在黑暗中顯示需加背景光，相應(yīng)刷新速度低。LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示器，有7段和“米”字段之分。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種。顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示是使需要顯示的字符的各字段連續(xù)通以電流，因而所顯示的字段連續(xù)發(fā)光。動(dòng)態(tài)顯示是使所需要顯示的各字段斷續(xù)通以電流，因而其發(fā)光是不連續(xù)的。例如，在需要多個(gè)字符同時(shí)顯示時(shí)，可以輪流給每一個(gè)字符通以電流，逐次把需要顯示的字符顯示出來。采用LED顯示可以節(jié)約硬件成本，而且液晶顯示的字符較小，只有近距離才較易看清。采用動(dòng)態(tài)掃描的方式，面板上各按鈕的顯示、季節(jié)顯示以及燈光處于第幾組均采用LED顯示，可以節(jié)省硬件資源。3、并行接口I/0芯片的選擇AT89C51有4個(gè)8位I/O端口，但真正能夠提供用戶使用的只有P1，本設(shè)計(jì)中采用PL0～P1.6作為矩陣式鍵盤的行列線，因此需擴(kuò)充I/O端口。8255是Intel公司生產(chǎn)的通用可編程并行I/O接口芯片，有3個(gè)8位TTL兼容的I/O端口(A口、B口、C口)，有3種工作模式。在模式0工作方式下，A口、B口、C口均可根據(jù)需要設(shè)定為輸入方式或輸出方式。本系統(tǒng)中需要顯示8個(gè)字符(需要16根I/O線)，驅(qū)動(dòng)5組燈光。因此，選用8255完全可以滿足系統(tǒng)對I/O端口的需要，又留有一定的余量。3.4硬件電路設(shè)計(jì)1、控制面板的輸入電路根據(jù)系統(tǒng)的需求，為使控制面板操作直觀、簡單，共設(shè)計(jì)有11個(gè)鍵，采用獨(dú)立式鍵盤要占用較多的I/O線，因此采用矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤的按鍵位于行、列交叉點(diǎn)上。圖3.2中P1.0～P1.3為行線，P1.4～P1.6為列線。圖3.2矩陣式鍵盤2、電源電路電源電路有兩個(gè)，具體介紹如下：第一個(gè):交流12V經(jīng)過晶閘管整流后，接電源指示燈LED,P2.7為電源檢測電壓采樣點(diǎn)，當(dāng)P2.7為低電平時(shí)，產(chǎn)生電源掉電信號。整流得到直流15V電壓經(jīng)過CW7805穩(wěn)壓器，輸出+5V的電壓作為單片機(jī)以及各芯片電源用。其中蓄電池是備用電源，供交流電停電時(shí)供單片機(jī)系統(tǒng)用，大概可以維持3小時(shí)，一般處于浮充狀態(tài)。逆變換器DC-DC5S12輸出+12V電壓作為隔離電源供光電隔離器用。第二個(gè):主要是得到-6V電壓，作為DAC0832的負(fù)參考電壓用。TL431可以調(diào)整穩(wěn)壓源電壓。圖3.3電源電路原理圖3、輸出電路采用可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器對熒光燈進(jìn)行調(diào)光，這種電子鎮(zhèn)流器工作在很高的頻率(40khz～70khz)，克服了頻閃，同時(shí)提供了一個(gè)穩(wěn)定的亮度。D/A轉(zhuǎn)換器輸出的DCO～10V信號作為電子鎮(zhèn)流器的控制信號，可實(shí)現(xiàn)熒光燈1%～100%范圍的調(diào)光。熒光燈的調(diào)光器采用OSRAM的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器。此產(chǎn)品可用于18W,36W,58WT8管以及DuluxL18W,36W,SSW節(jié)能管;均有1燈和2燈型號。調(diào)光信號:DC1～10V，光通量調(diào)節(jié)范圍:1%～100%。固態(tài)繼電器(SSR)，在隨機(jī)型SSR控制端施加控制信號，交流負(fù)載便可立即導(dǎo)通。當(dāng)控制信號為與交流電網(wǎng)同步的可移相的脈沖信號時(shí)，負(fù)載端便可實(shí)現(xiàn)從180°到0°范圍內(nèi)電壓的平穩(wěn)調(diào)節(jié)。移相觸發(fā)器可根據(jù)控制電壓的大小，輸出端產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓同步的雙倍電網(wǎng)頻率的從180°到0°范圍內(nèi)移相的寬脈沖，用以驅(qū)動(dòng)隨機(jī)型SSR，從而達(dá)到移相調(diào)壓的目的。因此，隨機(jī)型SSR單獨(dú)使用，可接通或關(guān)斷燈光回路;移相觸發(fā)器和隨機(jī)型SSR配合使用，可實(shí)現(xiàn)白熾燈的調(diào)光。固態(tài)繼電器接受控制器的輸出信號，實(shí)現(xiàn)對燈光的開、關(guān)控制。移相觸發(fā)器和I隨機(jī)型SSR配合使用，可實(shí)現(xiàn)白熾燈0～100%的調(diào)光。4、顯示電路MCS-51對LED管的顯示可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是各LED管能穩(wěn)定地同時(shí)顯示各自字形;動(dòng)態(tài)顯示是指各LED輪流地一遍一遍顯示各自字符，人們因視覺器官惰性而看到的是各LED似乎在同時(shí)顯示不同字形。靜態(tài)顯示所需的硬件開鎖大，為了減少硬件開鎖，提高系統(tǒng)可靠性和降低成本，單片機(jī)控制系統(tǒng)通常采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。動(dòng)態(tài)顯示采用軟件法把欲顯示的十六進(jìn)制數(shù)(或BCD碼)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)字形碼，故需要在RAM區(qū)建立一個(gè)顯示緩沖區(qū)。本系統(tǒng)中只需要顯示數(shù)字和幾個(gè)字母，顯示緩沖區(qū)中每個(gè)存儲(chǔ)單元依次存儲(chǔ)相應(yīng)的字形碼。圖3.4示出了AT89C51通過8255對8只共陰極連接LED的接口電路。圖3.4接口電路

4智能照明控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的控制功能和硬件設(shè)計(jì)，采用一體化的設(shè)計(jì)思想，要求既能完成系統(tǒng)功能，又運(yùn)行可靠、故障率低。軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，以便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。本系統(tǒng)程序主要分為主程序、按鍵掃描子程序、中斷服務(wù)子程序、顯示子程序、各按鍵處理子程序、時(shí)間控制子程序、自檢程序、停電檢測子程序、停電處理子程序。主程序的作用是初始化系統(tǒng)和連接各子程序。4.1程序設(shè)計(jì)1.主程序主程序主要完成以下工作:①初始化。設(shè)置暫存單元、設(shè)置棧區(qū)、開中斷、設(shè)定可編程芯片8255的工作方式等。②循環(huán)中不斷地調(diào)用各子程序。時(shí)間的計(jì)數(shù)采用中斷的方式，在主程序中只表現(xiàn)為提供中斷服務(wù)程序入口地址。各按鍵處理子程序主要有時(shí)間按鍵子程序、場景按鍵子程序、季節(jié)轉(zhuǎn)換子程序、休假模式子程序。主程序流程圖如圖4.1所示，其程序如下清單:ORGOOOOHSJMPSTARTORGOO1BHLJMPTIME1START:MOVR7,#78H；主程序開始MOVR0，#07HCLRACR:INCROMOV@RO，ADJNAR7,CR；清空暫存單元MOVDPTR，#OE4HMOVX@DPTR，A圖4.1主程序流程圖圖4.2場景按鍵子程序流程圖MOVDPTR，#OE4HMOVX@DPTR，AMOVDPTR，#OE5HMOVX@DPTR，AMOVDPTR，#OE7HMOVX@DPTR，AMOVDPTR，#OE8H；分別置DAC0832初始MOVX@DPTR，A；輸出值為0MOVSP，#4AH；設(shè)置堆棧指針CLREA；關(guān)總中斷MOVTMOD，#OOO10001B；令T0,T1為定時(shí)器方式1MOVTH1，#TIH；裝入定時(shí)初值MOVTL1，#TIlMOVTHO，#OOHMOVTLO，#OOH……2、場景按鍵處理子程序場景按鍵處理程序包括識別處于哪種季節(jié)，識別第幾次按下同一個(gè)按鈕，場景指示以及顯示組數(shù)。圖4.2為場景按鍵處理子程序流程圖。3、按鍵掃描子程序采用CPU對按鍵掃描的方式，對所有的按鍵進(jìn)行監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)有鍵按下，CPU通過程序識別，并轉(zhuǎn)入相應(yīng)鍵的處理程序，實(shí)現(xiàn)該鍵功能。CPU檢測到有鍵按下時(shí)，先延時(shí)20ms去抖動(dòng)，再次對按鍵進(jìn)行掃描，如果仍然檢測到有鍵按下，則進(jìn)入按鍵識別程序。按鍵識別出來后，進(jìn)入按鍵的處理子程序。圖4.3為按鍵掃描子程序流程圖。掃描子程序清單如下：KEY_1:MOVR4,#00H；MOVP1,#0FH；準(zhǔn)備P1.4～P1.7輸入MOVA,P1；讀取P1口數(shù)據(jù)ANLA,#0FH；取出行值送ACJNEA,#0FH,PD1；若有鍵按下，則PD1MOVKEY_POWER,#00H；若無鍵按下，則鍵值為0KEY_1_END:RET；返回PD1:ACALLD1；延時(shí)20ms，去抖動(dòng)LCALLLED；調(diào)用顯示子程序圖4.3按鍵掃描子程序流程圖MOVA,P1；讀取P1口數(shù)據(jù)ANLA,#0FH；取出行值送ACJNEA,#0FH,PD2；若有鍵按下，則PD2RET；返回PD2:MOVR2,#03H；列數(shù)送R2MOVR3,#10H；列值送R3KPD:MOVA,R3；列值送ACPLA；使第一列為低電平MOVP1,AMOVA,P1ANLA,#0FHCJNEA,#0FH,FIND；若被按按鍵在本列，則FINDMOVA,R3；若被按按鍵不在本列，則列值送ARLA；左移一位MOVR3,A；送回R3DJNZR2,KPD；若未掃描完一遍，則KPDRET；若掃描完一遍，則返回FIND:CPLA；得到行值A(chǔ)DDA,R3；低4位為行值，高4位為列值MOVR4,AMOVB,A；把鍵值送BMOVDPTR,#KTAB；鍵值表地址送DPTRMOVR0,#00H；鍵值計(jì)數(shù)器R0清零CLAA；A清零REPE:MOVCA,@A+DPTR；查鍵值表CJNEA,B,NEXT2；若未查到，則NEXT2SJMPRESE；若查到，則RESENEXT2:INCR0；鍵值計(jì)數(shù)器加1MOVA,R0；送入ASJMPREPE；繼續(xù)查表……4、中斷服務(wù)子程序由于篇幅限制，不給出具體的程序，主要介紹它的程序設(shè)計(jì)思路。中斷是定時(shí)器T1,TO溢出中斷，設(shè)T1,TO為定時(shí)器工作方式1,設(shè)定時(shí)為2μs,晶振6MHz,經(jīng)12分頻，計(jì)數(shù)脈沖周期時(shí)間為2μs。定時(shí)50ms所需的定時(shí)器初值為9E58H。每當(dāng)?shù)?0ms時(shí)CPU就響應(yīng)它的溢出中斷請求，從而進(jìn)入中斷服務(wù)子程序。圖4.4為中斷服務(wù)子程序流程圖。定時(shí)器中斷20次便是IS，由此累加產(chǎn)生分、時(shí)、日、星期、月、年等等。設(shè)計(jì)中以下2點(diǎn)特別需提出:①累加產(chǎn)生小時(shí)時(shí)，當(dāng)為12點(diǎn)時(shí)，如果上、下午標(biāo)志位為1，表示是凌晨12點(diǎn)，此時(shí)已過了一天，因此日以及星期暫存單元的數(shù)據(jù)加1;相反，如果上、下午標(biāo)志位為0，表示是正午12點(diǎn)，開始為下午計(jì)數(shù)。②累加產(chǎn)生月份時(shí)，首先需判斷當(dāng)前是幾月，查表得出每個(gè)月的天數(shù)，當(dāng)是2月時(shí)，圖4.4中斷服務(wù)子程序流程圖還需先判斷當(dāng)前是哪一年，由此查表得出2月是28天(閏年)抑或29天。每個(gè)月天數(shù)加1后，與口暫存單元的數(shù)據(jù)比較是否相等，如果相等，則月暫存單元的數(shù)據(jù)加1。5、顯示子程序此處也不給出具體的程序流程圖以及程序，主要介紹程序設(shè)計(jì)思路。采用動(dòng)態(tài)掃描的方式，每個(gè)LED管各顯示1ms,給人的視覺效果是LED管一直亮著。顯示緩沖區(qū)中每個(gè)存儲(chǔ)單元存放著相應(yīng)LED顯示管欲顯示字符的字形碼地址偏移量。當(dāng)需要顯示某個(gè)LED管時(shí)，8255先讀取相應(yīng)LED管欲顯示字符的字形碼地址偏移量通過查字形碼表得到需顯示字符的字形碼，并送給8255的A口顯示，并使相應(yīng)的LED管控制位為低電平。6、時(shí)間控制子程序整個(gè)程序中共有喚醒燈控制子程序、紫外線殺菌燈控制子程序和睡前照明自動(dòng)轉(zhuǎn)換子程序3個(gè)時(shí)間控制子程序。它們的設(shè)計(jì)思路基本一致，即把設(shè)定的時(shí)間與實(shí)時(shí)時(shí)間相比較是否相等，如相等，則進(jìn)入相應(yīng)的控制程序。如設(shè)定為每周周日凌晨兩點(diǎn)打開衛(wèi)生間的紫外線殺菌燈，15分鐘后殺菌燈自動(dòng)熄火。7、自檢程序8、停電檢測子程序當(dāng)檢測到P2.7為低電平時(shí)，停電標(biāo)志位置位;檢測到P2.7為高電平時(shí)，停電標(biāo)志位清零。9、停電處理子程序當(dāng)停電標(biāo)志位為1時(shí)，關(guān)斷顯示，此時(shí)蓄電池只作為系統(tǒng)電源，亦可供停電指示燈用。4.2軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)一般的時(shí)間控制子程序不斷地進(jìn)行實(shí)時(shí)時(shí)間與設(shè)定時(shí)間的比較，如果相等，則轉(zhuǎn)到相應(yīng)的控制子程序。如果由時(shí)間控制的事件較多，這種窮舉(盲目)搜索策略會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間。系統(tǒng)的時(shí)間控制子程序采用啟發(fā)式搜索方法。啟發(fā)式搜索方法為簡化搜索并減少搜索過程中可能出現(xiàn)的大量可選路徑，從與待解問題有關(guān)的信息中所得到的啟發(fā)知識或“經(jīng)驗(yàn)法則”可用來確定搜索方向。精心選擇的啟發(fā)信息可在很大程度上加大找出解答的機(jī)會(huì)，并同時(shí)減少求解所需的時(shí)間。一條路徑是否有助于求解通常取決于代價(jià)函數(shù)f(n)。它對一個(gè)節(jié)點(diǎn)的評價(jià)基于已經(jīng)付出的代價(jià)g(n)和其基于啟發(fā)信息估計(jì)通往目標(biāo)節(jié)點(diǎn)還需付出的代h(n)。即：f(n)=g(n)+h(n)(4.1)g(n)可用至今已被展開的從起始節(jié)點(diǎn)到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)n的所用路徑中的最小代價(jià)g﹡(n)來近似。f﹡(n)=g﹡(n)+h﹡(n)(4.2)其中f﹡(n)少是從起始節(jié)點(diǎn)經(jīng)過節(jié)點(diǎn)n到達(dá)一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的所有路徑中的最小代價(jià)。h﹡(n)是從n到一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的所有路徑中的最小代價(jià)。例如起床喚醒燈子程序，每周一到周五上午7:15開始緩慢調(diào)亮燈光，喚醒主人。設(shè)定當(dāng)天當(dāng)時(shí)的時(shí)間為起始節(jié)點(diǎn)，而每周一到周五上午7:15作為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。要比較二個(gè)時(shí)間段，周一至周五可以作為第一層的中間節(jié)點(diǎn)，每天的24個(gè)小時(shí)作為第二層的中間節(jié)點(diǎn)，一個(gè)小時(shí)中的每一分作為第二層的中間節(jié)點(diǎn)。g*(n)表示從起始節(jié)點(diǎn)到n節(jié)點(diǎn)(1≤n≤2)需要的最短時(shí)間，h﹡(n)表示從n(1≤n≤2)節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)估計(jì)需要的最短時(shí)間，以分鐘為單位。計(jì)算可得f﹡(n)，把各種情形下的f﹡(n)通過高級語言編程預(yù)先估算出來，存放于表格中，在每分鐘到來的時(shí)刻查表得到f﹡(n)，并根據(jù)f﹡(n)是否為零設(shè)定相應(yīng)的標(biāo)志值為1或0。時(shí)間控制子程序根據(jù)標(biāo)志值為1或0決定是否執(zhí)行。采用此方法后，整個(gè)程序的運(yùn)行時(shí)間減少了144μs，可利用外加程序存儲(chǔ)器的剩余空間存放f﹡(n)少表格。圖4.5搜索程序流程圖4.3系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)1、硬件抗干擾措施①切斷來自電源的干擾1)各芯片的電源與電源地之間接電容(0.1μF)抗電源干擾。②切斷來自過程通道的干擾1)模擬信號通過各類隔離放大器進(jìn)行隔離。D/A0832的輸出信號(模擬量)通過光電禍合器隔離。2)數(shù)字信號采用光電禍合器隔離。3)模擬地與數(shù)字地分開，避免公共地阻抗對模擬信號和數(shù)字信號產(chǎn)生藕合作用。2、軟件抗干擾措施①數(shù)字濾波數(shù)字濾波技術(shù)對采用傳感器采集外部數(shù)據(jù)的系統(tǒng)能獲得較好的抑制效果。本系統(tǒng)中沒有模擬輸入信道，輸入信號均為數(shù)字信號。②設(shè)置自檢程序在軟件中加設(shè)自檢程序，在系統(tǒng)運(yùn)行前和運(yùn)行中不斷循環(huán)測試電子系統(tǒng)內(nèi)部特定部位的運(yùn)行狀態(tài)，對出現(xiàn)的錯(cuò)誤狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)處理，以保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。③NOP指令冗余當(dāng)CPU受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當(dāng)作指令碼執(zhí)行，引起程序混亂出錯(cuò)，這時(shí)我們希望盡快使程序恢復(fù)正常運(yùn)行。MCS-51系統(tǒng)中所有指令最多三個(gè)字節(jié)，當(dāng)程序彈飛到某一條單字節(jié)指令時(shí)，程序自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行，但如果彈飛到某一雙字節(jié)或三字節(jié)指令上時(shí)，有可能落到其操作數(shù)上，程序繼續(xù)出錯(cuò)。空操作指令NOP除了占用一個(gè)存儲(chǔ)單元和執(zhí)行時(shí)間外，對CPU的工作狀態(tài)沒有任何影響。如有選擇地在程序關(guān)鍵地方插進(jìn)1～2個(gè)NOP指令，能使PC的內(nèi)容得到調(diào)整，使程序在受到干擾后回到正常的順序。常在以下指令前插入NOP指令會(huì)得到好的效果，如對外設(shè)端口的操作指令，多字節(jié)指令，轉(zhuǎn)移指令，堆棧操作指令。除了在一些指令前插入NOP指令，還可在數(shù)據(jù)表格前后用幾條NOP指令和一條轉(zhuǎn)移指令包圍起來，使得程序失控而落在表格周圍時(shí)，不致進(jìn)入表格，把數(shù)據(jù)當(dāng)作操作碼執(zhí)行。其中空操作指令代碼的長度保證在任何情況下程序進(jìn)、出表格都能執(zhí)行到其后的跳轉(zhuǎn)指令，一般為指令系統(tǒng)中占字節(jié)數(shù)最多的指令代碼長度。④設(shè)置軟件陷阱當(dāng)系統(tǒng)受到干擾侵害，導(dǎo)致程序指針改變時(shí)，往往造成程序運(yùn)行失常。如果程序指針超出應(yīng)用程序代