主頁 > 新聞動態 > 樓宇智能（néng）照（zhào）明係統的功（gōng）能（néng）原理及（jí）設計方案 2021-12-22

樓宇智能照明係統的功能原理及設計方案

智能照明係統是利用先進電磁調（diào）壓及電子感應技術（shù），對供電進行實時監控與跟蹤，自動平滑地調（diào）節電路的電壓和電流幅度，改善照明（míng）電路（lù）中不平衡負荷所（suǒ）帶來的額外功耗，提高功率因素，降低燈具和線路的（de）工作溫度，達到優化供電目的照明控製係統。
一（yī）、樓宇智能照明係統的組成
係統單（dān）元、輸入單元與輸出單元。
係統（tǒng）單元：用於提供（gòng）工作電源，源係統時鍾及各種係統的接口如PC、以（yǐ）太網、電（diàn）話等；
輸入單元：主要功能是將外部控製信號換成網絡上的傳輸信號，具體有開關，紅（hóng）外接收開關，紅外遙控器，多（duō）功能的控製板，傳感器；
輸出（chū）單元：智能係（xì）統（tǒng）的（de）輸（shū）出單元是用於（yú）接收（shōu）來自網絡傳輸的信（xìn）號，控製相應回（huí）路的輸出以實現實（shí）時控製。
二、樓宇智能（néng）照明係統的功能特（tè）點（diǎn）
1.實現照明（míng）的人性化；由於不（bú）同的區（qū）域對照明質量的要求不同（tóng）, 要求調整控製照度，以實現場景控製、定（dìng）時控製、多點控製等各種控製方案。方案修改與變更的靈活性（xìng）能進一步（bù）保證照明（míng）質（zhì）量。
2.提高管理（lǐ）水（shuǐ）平將傳（chuán）統的開關控製（zhì）照明燈具的通斷，轉變成智能化的（de）管理，使高（gāo）素（sù）質的管理意識用於係統，以確保照明的質量。
3.節約能源利用智能傳感（gǎn）器感應室外亮度來自動調節燈光，以保持室內恒定照（zhào）度，既能使（shǐ）室內有（yǒu）最佳照明環境，又能達到節能（néng）的效果。根據各區（qū）域的工作運行情況進行照（zhào）度設定，並按時進行自動開、關照明（míng），使係統能最大限（xiàn）度地節約能源。
4.延長燈具（jù）使用壽命眾所周知，照明燈具的使用（yòng）壽命取決於電網電壓，由於電網過電（diàn）壓越高，燈具壽命將會成倍地降低，反之，則燈（dēng）具壽命將成倍地延長，因此防止過電壓並（bìng）適當降低工作電壓（yā）是延長（zhǎng）燈具壽命的（de）有效途（tú）徑。係統設（shè）置抑製電網衝擊電壓和浪湧電壓裝置，並人為地限製電壓以提高（gāo）燈具（jù）壽命。采取軟啟動和軟關斷技術，避免燈具燈絲的熱衝擊，以進一步使（shǐ）燈具壽命延長
三、樓宇（yǔ）智能照明係統的照明控製
常用的調光方法有：脈衝寬度調（diào）製(PWM)調光法（fǎ）、改變半（bàn）橋逆變器供（gòng）電電壓調光法、脈衝調頻調光法、脈衝調相調光法和可（kě）控矽（guī）相（xiàng）控（kòng）調光（guāng）法。可控相控調光法具有體積小、價格合理和（hé）調光功率範圍寬等（děng）優點，本係統最終采用（yòng）可（kě）控矽（guī）相控調光來調節燈具的明（míng）亮程度。
應用可控矽相控原理，通過控製可控矽的（de）導通角，將電網輸（shū）入的正弦波電（diàn）壓斬掉一部分，以降低（dī）輸出電壓的平均值，達到控製燈具供（gòng）電電壓，從（cóng）而實現（xiàn）調光。可控矽相控調（diào）光對照明係統的電壓調節速度快，調光精度高，調光參數可（kě）以分時段實時調整。由於調光電路主要是電子元件組成，相對來（lái）說（shuō）體（tǐ）積小、設備質量輕、成本低。
可控矽相控（kòng）調光電路如（rú）圖4 所示。單片機的控製信（xìn）號經74HC04反（fǎn）相後（hòu）送到光耦MOC3023,光電隔離後輸入到可（kě）控矽T16C6F 的（de）控製極，控製可控矽的導通（tōng）角，實現調光。

四、樓（lóu）宇智能（néng）照明係統的係統方案設計
1.係統設計（jì）
本（běn）方案采用STC12C5A08AD 作為MCU控製器（qì），STC12C5A08AD 是宏晶科（kē）技公司最新一代單片機，采用第6 代保密技術，程序燒寫後無法解密，增強了保密功能。速度比普通的8051單（dān）片（piàn）機快8~12 倍，內建4 個16 位定時器，功耗比較低。MCU 的控製信號（hào）通過光耦控製可控矽來控製燈具的明亮程度，在強電控製接口加有電流檢測回路，檢（jiǎn）測強電電流的（de）大小，用作檢測反饋。通訊方式采（cǎi）用2.4G 無線通信模塊，無需（xū）布線，降低成本，控（kòng）製（zhì）方式靈（líng）活，遙控範圍廣，通訊速度快。本方案一共可以控製12 路燈具，適用於家庭照明控製。

2.2.4G 通訊電路
用於（yú）2.4GHz 通訊的通用芯片常見的有挪威Nordic 公司的nRF2401無（wú）線芯片（piàn）模組，以色列RFWave 公司的RFW102 無線芯片（piàn）模組（zǔ）等[5].根據設（shè）計需求及成本考慮，本設（shè）計中采用Nordic 公司的nRF2401進行無線數據傳輸。
nRF2401 是一個（gè）單片無線（xiàn）收發一體芯（xīn）片，工作在2.4GHz ISM 頻段，完全集成功率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調整電路。采用QFN24 5×5 毫米封裝，應用電路使用外圍元件少(見（jiàn）圖3);采用FSK 調製方式，125 個頻道，能滿足多頻及跳頻需要;傳輸速率高達1Mbps,具有高數據吞吐量;功耗低，電源電壓1.9V~3.6V 滿足低功耗設計需要;芯片內部設有專門穩壓電路，使用各種電（diàn）源包括DC/DC 開關電源均有較好的通信效（xiào）果。

五、樓宇智能照明係統的常見故障及排除
1.所有（yǒu）燈全不亮，原因：1)電池至總開關之（zhī）間電源線斷路;2)燈總開關壞了（le）;3)電源總保險絲燒了。
2.遠光燈或近光燈不亮，原因：1)導線斷路或插（chā）頭接觸不良（liáng）或燈泡損壞;2)遠光燈或近光燈保險絲燒了;3)燈光繼電器損壞;4)導線接地;5.燈總開關壞（huài）了。
3.前照燈燈光暗淡，原因：1)保險絲（sī）鬆動;2)導線接頭鬆動;3)前照燈開關或繼電器接觸不良;4)發（fā）電機輸出電壓低;5)用電設備（bèi）漏電，負荷加大接地不良。
4.一側前照燈亮度正常（cháng），另一側暗淡。原（yuán）因：1)前照燈暗淡的一側接地不良;2)導（dǎo）線插頭接觸不（bú）良。
5.前照（zhào）燈，後燈正（zhèng）常，小燈不亮，原（yuán）因：1)燈總開關損壞（huài）;2)保險絲燒（shāo）了;3)小燈燈泡損壞;4)小燈電路斷路;5)繼電器損壞。
6.打開小燈（dēng），一側亮，另一側小燈亮度變弱且指示燈是後轉向指（zhǐ）示燈也亮，到不閃爍。原因：亮度7.踩下（xià）製動踏板，刹車（chē）燈不亮，原因：1)保險絲燒了;2)刹車開關壞了;3)導（dǎo）線斷路（lù）;4)接地不良;5)燈泡損壞。
8.燈泡經常損壞（huài），發電機輸出電壓過高。
六、樓宇照（zhào）明係統的實訓及配置

一）實（shí）訓（xùn）項目：
1.照明和（hé）控製設備認識與應用實訓項目
1)常用燈具的（de）認知與應用（yòng）
2)照度傳感器認知與應用
3)動靜探測（cè）器認知與（yǔ）應用
4)遙控照明控製器認知與應用
2.普通照明控製線路安裝和調試實訓項目
1)照明（míng）燈具及普通控製設（shè）備的安裝和調試控製（zhì）
2)應急照明設備的控製
3.智能照明控製線路安裝和調（diào）試實訓項目
1)時間表控製模式下照明線路組建和控製
2)情景切換控製（zhì）模式下（xià）照明線路組建和控製
3)遠程強製控（kòng）製模式下照明線路組建和控製
4)動態控（kòng）製模式下照明線路組建和控製
4.綜合技能考核和創新
1)樓宇照明運行線路（lù）整體設（shè）計
二）樓宇照明係統實訓裝置基本配置：
1.照（zhào）明控製屏
設有4個樓層配電箱、2個中間配（pèi）電箱、1個航空障礙照明配電箱、1個地下停車場配電箱、1個應急照明配電箱、10種場所的照明為對象，按照不同場所的照明要求分別設置不同的（de）照明控製方式，其中樓（lóu）道照明要求采用了觸摸延時開關、人體感應開關、單板開關（guān）、聲控開關對不同樓道照明進行控製（zhì）。係統（tǒng）同時必須使用通用的DDC控製模塊通過總線通信協議組網（wǎng）和上位機軟件（jiàn）係（xì）統（tǒng）對（duì）不同場所的不同照明要求進行遠（yuǎn）程控製。
2.照明演示櫃（guì）
照明演示（shì）櫃為樓宇照（zhào）明控製部分的演示對象，仿實物化（huà）設計（jì），屬於（yú）半實物。采用分層結構，能模擬（nǐ）樓層整體照明效果，實物（wù）模式，分為五層結構，分（fèn）別是體現多種（zhǒng）照明場景。照明場景（jǐng），可模擬9種場所：航空，臥室，客廳（tīng），經理辦公室，員工（gōng）辦公室，多功能會（huì）議廳（tīng），大堂，地（dì）下（xià）停車場和樓（lóu）道，其中多（duō）功能會議廳具有8種情景。整個照明演示係統分別設有頻閃燈、白（bái）熾、熒（yíng）光燈、筒燈和光字牌，能真實模擬各場所對照明控製（zhì）以及照（zhào）明效果的（de）要求。
3.下位機係統
下位機係統要求采用（yòng）DDC控製（zhì）器，實現現場數據的采集（jí）和（hé）開關控製，並可完（wán）成照（zhào）明線路的控（kòng）製，通過總線與（yǔ）上（shàng）位機係統通（tōng）信。通過（guò）編程軟件可設置（zhì）DDC控製（zhì）器程序。
4.上位機監控係統
配備監控係統軟件，可以實現對照明係統的遠程監控。
七、總結
基於單片機控製的（de）智能家居照明係統，具有（yǒu）成本低、開（kāi）發時（shí）間短（duǎn）、安裝（zhuāng）維護方便、容易（yì）滿足客戶（hù）不同需（xū）求等優點，市場前景廣闊。目前我國的消費（fèi）水平並不高（gāo），對於係統龐大的高檔智能家居需求並不大（dà），而智能家居照明係統的低成本（běn），在家居市場上應用（yòng）越來（lái）越廣泛。本文介紹的基於單片（piàn）機控製的（de）智能家居照明係統具有一定的市場推廣價值。

樓宇智能照明係統的功能原理及設計方案

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