DDC智能照明系统的规划与设计.doc

装订线毕业设计（论文）报告纸摘 要随着经济的发展和科技的进步，智能楼宇不断涌现。各地区也掀起了建设智能楼宇的浪潮。在智能楼宇建筑中，照明在智能化建设中显得尤为重要。因此让学生深入了解智能照明是十分重要的。本设计主要是对智能照明实验系统进行研究，区别于以往使用的plc，单片机等，本设计选择使用ddc（ddc模块型号为5201）作为控制器，光照度传感器和被动红外传感器做最采集器，选择各种照明器件作为被控对象，进行研究，进行ddc智能照明控制的设计，和传统照明单一的手动控制的形成鲜明对比。本设计将ddc智能照明控制系统的设计主要分为ddc控制系统的研究和红外传感器，光照度传感器的研究，如何使其精密配合，也进行了lonworker编程应用。将硬件设计软件的设计结合以后就能运用到实际的工程中，对于大型建筑的照明系统的监控非常方便。最后，本设计主要是以学生实验为目的，要在确保安全的情况下进行的。关键词：智能照明，ddc控制器，绿色照明，实验系统 abstractwith economic development and the advancement of technology, intelligent buildings are emerging. the region also set off a wave of construction of intelligent buildings. in intelligent building construction, the lighting in the intelligent building is particularly important. so let the students understand the importance of smart lighting this design is mainly experimental system for intelligent lighting research, different from the previous use of plc, scm, etc., choose to use this design ddc (ddc module model 5201) as the controller, light sensors and passive infrared sensor to do the collection, select controlled object as a variety of lighting devices, conduct research, the ddc design of intelligent lighting control, and the traditional lighting of a single sharp contrast to manual control. the design of intelligent lighting control system for the ddc is divided into the design of ddc control system and infrared sensors, light sensor, how to make it with precision, but also for the lonworker programming applications. the hardware design with software design can be applied to practical after the project, the lighting system for large-scale construction monitoring is very convenient. finally, the design of experiments for the purpose of mainly students, to ensure the safety of the circumstances.key words: intelligent lighting, ddc controllers, green lighting, experimental system目录第一章 绪论 1.1ddc智能照明实验系统的意义 1.2ddc智能照明的发展前景 1.3ddc智能照明的发展现状 1.4 设计内容及章节安排1.4.1 设计内容1.4.2 章节安排1.5本章小结第二章 ddc智能照明实验系统的总体设计 2.1 ddc智能照明实验系统的设计原则 2.2ddc智能照明实验系统的设计 2.2.1智能照明实验系统概述 2.2.2智能照明实验系统原理 2.2.3智能照明实验系统平面布置 2.3ddc智能照明实验系统的特点 2.4 本章小结 第三章 ddc智能照明实验系统的子系统设计 3.1 ddc控制器介绍 3.1.1ddc控制器功能及应用 3.1.2ddc控制器hw-52013.2被动红外传感器的概述 3.2.1被动红外传感器的工作原理 3.2.2被动红外传感器的功能及应用 3.2.3被动红外传感器的选型 3.3光线传感器的概述 3.3.1管线传感器的工作原理 3.3.2光线传感器的功能 3.2.3光线传感器的选型 3.4固态继电器的概述 3.4.1固态继电器的工作原理 3.4.2固态继电器的功能 3.4.3固态继电器的选型结论致谢参考文献附录 第一章 绪论1.1 智能照明试验系统的意义近年来，伴随着我国房地产业的迅速发展，建筑智能化行业发展也十分迅速，各类高档住宅小区、政府办公楼、商务楼盘、公共建筑及智能化家居对智能化的应用也越来越广泛，对智能化功能的要求更趋向于多元化和综合化。智能化建筑已成为当今建筑发展的主流技术之一，涵盖了包括从楼宇自控系统到安全防范系统，以及完善的计算机网络与通信系统。在建筑物的电力消耗中，照明系统通常占整个建筑电耗的1/3左右，而事实上，当前在工程设计中智能照明控制并未受到足够的重视，大多仍采用传统的照明控制方式。虽有部分智能大厦采用楼宇自控系统来监控照明，但也只能实现简单的区域照明和定时开关功能，无法实现调光、场景控制等功能来灵活自如地管理照明设备。 就照明系统而言，它不仅要控制照明光源的发光时间、亮度来配合不同应用场合做出相应的灯光处理和控制方式变更等要求。就目前而言，在建筑物中存在着三种照明控制系统，即传统照明控制系统、楼宇自控（ba）监控照明系统和智能照明控制系统并存的局面。其中，智能照明控制系统是应用较广泛的一种，也是很容易在实际操作中与楼宇自控系统混淆的子系统之一。其主要特点为： 1 系统可控制任意回路连续调光或开关。 2 场景控制：可预先设置多个不同场景，在场景切换时淡入、淡出。 3 可接入各种传感器对灯光进行自动控制。 4 移动传感器：对人体红外线检测达到对灯光的控制；如人来灯亮，人走灯灭（暗）。 5 光亮照度传感器：对某些场合可根据室外光线的强弱调整室内光线，如学校教室的恒照度控制。 6 时间控制：某些场合可以随上下班时间调整亮度。 7 红外遥控：可用手持红外遥控器对灯光进行控制。 8 系统联网：可系统联网，利用上述控制手段进行综合控制或与楼宇智能控制系统联网。 9 可由声.光.热.人及动物的移动检测达到对灯光的控制 智能照明的意义有：1、 节能，在我国的宏观建设中记得按节能的任务越来越紧迫，智能照明系统借助各种不同的“智能设置”控制方式和控制元件，对不同环境的光照度进行精确设置和管理来实现最大的节能效果。2、 延长灯具寿命，无论是热辐射光源还是气体放电光源电网电压低的波动时光源损坏的一个主要原因，智能照明系统可以有效地抑制电网电压波动通过系统对电压的设定和限流滤波等功能避免过电压和欠电压对灯具的损坏。另外，智能照明系统还可以利用软启动和软关断技术，避免冲击电流对光源的损坏和破坏。3、 改善照明质量，智能照明系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具，可以整体的控制各房间的的照度值，提高照度均匀性，同时，智能照明控制系统也可以避免闪屏效应。4、 实现多种照明效果，智能照明实验系统易于实现多种照明试验系统的控制方案，按不同时间，不同用途，不同效果采用相应的预设置场景进行控制，可以达到丰富的艺术效果。5、 管理维护方便，智能照明控制系统对照明控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，照明预制场景的参数以数字式存储在可编程擦出ron中，这些信息的更换和设置十分方便，加上灯具寿命大大的提高，士照明管理和设备维护变得更简单。6 综合控制 可通过计算机网络对整个系统进行监控，例如了解当前各个照明回路的工作状态；设置、修改场景；当有紧急情况时控制整个系统及发出故障报告。 可通过网关接口及串行接口与大楼的ba系统或消防系统、保安系统等控制系统相连接 lt-net智能照明控制系统通常由调光模块、开关功率模块、场景控制面板、传感器及编程器、编程插口、pc监控机等部件组成，将上述各种具备独立控制功能的模块连接在一根计算机数据线上，即可组成一个独立的照明控制系统，实现对灯光系统的各种智能化管理及自动控制。系统见系统框图，各部件详细资料请点击相应模块7 美化环境 室内照明利用场景变化增加环境艺术效果，产生立体感、层次感，营造出舒适的环境，有利人们的身心健康，提高工作效率。1.2ddc智能照明的发展现状良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。合理地选用光源、灯具及性能优越的照明控制系统，都能提高照明质量。智能照明控制系统具有开关和调光两种控制方法，可以有效地控制各种照明场所的平均照度值，从而提高照度均匀性。同时，系统能根据不同的时间段，人们的不同需要，自动调节照度。近年来，科技的飞速发展彻底改变了人们的生活，随着生活水平的不断提高，人们对生活的要求也在不断地提高，智能照明的出现，让人们的生活不再只是光明。智能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。智能照明系统主要包括如下方面： 1、能实现灯具的开、关、调光、延时关等； 2、手动、遥控均能对各路灯具进行操作； 3、能够依据用户个性化需要定义各种场景灯光（例如：夏天冷色调灯光，冬天暖色 调灯光，会客灯光，休闲灯光，就餐灯光等）并通过遥控器快捷键进行操作； 4、系统整体设计简单、安装调试方便、操作容易。在一般的情况下，不需要有人的参与，照明系统自动实现开关和调光功能。既大大减少了管理人员的数量，也排除了由于人为因素而出现的不定时开关，影响学校的正常教学、生活秩序的情况出现。虽然“智能照明”这个概念已经炒了很久，但目前人们对其到底了解多少，市场对其到底接受多少呢。国内智能照明市场现状及影响因素，智能照明行业自从上世纪90年代进入中国市场以来，受市场的消费意识、市场环境、产品价格、推广力度等各方面的影响，一直没有太大的动作和起色。 国外智能照明产品价格太高，国内品牌的智能照明产品一般为300元/路左右，国内的低档产品甚至达到200元/路以下，三层别墅智能照明系统全套安装也只要7000元左右，仅相当于国外高档“开关+插座”的价格。更多的人认为，消费者对智能照明认识不足，即市场处于初级阶段是最主要的原因。除此之外，影响智能照明普及的因素还有： 1、国外的相关产品往往只是把智能照明作为其智能产品的子系统来运作，定位高端，造成曲高和寡的局势，这如同上世纪八九十年代的家电市场。 2、国内的智能照明产品推广力度远远不够。由于这是一个兴起行业，不同于快速消费品，渠道的建设和消费观念的形成等等都是摸着石头过河，所以也不敢投入过多的精力与资源。 但是随着经济的发展、技术的成熟，部分国际品牌如dynalite、路创、wieland、e-bfb等等进军中国市场，推动了这个行业的发展与增长。进入21世纪，国内智能照明厂家和商家如雨后春笋般迅速发展，涌现出如百分百照明、瑞朗、索博、海尔、清华同方等大小几十家企业，智能照明进入初级发展阶段。 由于市场没有成型，还没有形成大的消费市场，大部分智能照明厂家还在极力引导消费者，在渠道的建设上也一直在探索着适合这个行业的模式。由于传统的照明、电工经销商各方面的原因很难推动、装饰公司不够专业、安防监控商离家居楼盘较远等等因素使智能照明市场还没有形成稳定、广阔的渠道。 但是随着网络技术及通信技术的发展，数字化家居概念的提出及发展，智能照明作为数字化家居的重要组成部分而被各个智能化厂家所重视起来，数字化家居作为人类通信、网络、建材、安防、家居等行业发展的集大成，受到社会极大的关注。通过近几年的有力推动，目前市场上以百分百、索博、瑞朗等为代表的产品已基本上实现家居智能照明需要，产品已进入成熟、实用和可靠阶段。 随着经济的进一步发展，生活水平的提高，通信技术、网络技术、传媒业的飞速发展和高度结合，数字化家居将得到进一步的快速提升，技术也将进一步的成熟，各类通信标准和市场也将得到进一步的规范，在不久的将来，智能照明将真正飞入寻常百姓家。而傻瓜型的无线智能灯控系统也将成为家居、酒店智能照明的首选产品。目前，人们生活中关注的几个方向是节能、环保、安全、舒适等，因此绿色照明这个概念的出现并不是偶然，大家都在崇尚绿色，在今天和明天的照明行业里，绿色照明真正能占多少市场地位呢。“绿色照明”起源于20世纪90年代初，旨在发展和推广高效照明产品，节约用电、保护环境的节能环保行动，是国际社会实施可持续发展战略普遍推行并取得成功的范例。中国政府积极借鉴国际经验，从1996年开始实施中国绿色照明工程，取得了显著成效，积累了丰富经验，为改善照明质量，节约照明用电，建立优质高效、经济舒适、安全可靠的照明环境，促进经济社会可持续发展发挥了积极作用。目前，我国照明用电约占社会总用电量的12%左右，采用高效照明产品替代传统的低效照明产品可节电6080%，照明节电潜力巨大，绿色照明任重而道远。因此，照明节电仍然是今后一个时期我国节能节电工作的重点。节能规划已将绿色照明工程列为十大重点节能工程之一，十一五期间将加大推广绿色照明工程的力度，重点在公用设施、宾馆、商厦、写字楼、体育场馆、居民住宅中推广高效节电照明系统、稀土三基色荧光灯，对高效照明电器产品生产线进行自动化改造。这次会议期间，中外专家、学者将广泛交流各国开展绿色照明的成功做法和经验，研讨照明领域最新研究成果，介绍照明新产品和新技术，这必将对我国以及全世界的绿色照明事业起到积极的推动作用。中国绿色照明工程实施9年来，得到了社会各界和国际社会的广泛关注和支持，在各地区、有关部门、科研单位和企业的共同努力下，在联合国开发计划署和全球环境基金的积极参与和资助下，取得显著成效。智能照明的发展前景很大，另外，随着城市夜景照明、城市交通照明和一些大型商场照明的出现的发展，照明行业不断地迎来了更多更广的空间，智能照明也由室内向室外扩展。照明控制系统已在建筑照明中发挥强有力的作用，一个照明系统没有照明控制，这个建筑就会显得苍白无力，照明控制是在不断发展的，它的硬件、软件系统都随着时代的技术发展在不断前进。1.3智能照明的发展前景 智能照明行业自从上世纪 90 年代进入中国市场以来，受市场的消费意识、市场环境、产品 价格、推广力度等各方面的影响，一直处于缓慢发展的态势。行业人士均认为，消费者对智 能照明认识不足是市场处于初级阶段是最主要的原因。 近些年来， 随着国民经济的快速发展， 特别是地产行业的高歌猛进，国内智能照明行业迅速发展，涌现出了各种技术类型的厂家， 市场上也出现了各种类型，别具特色的智能开关产品。 虽然目前智能灯控领域还没有形成规模性全国消费市场，但大部分智能照明厂家还在极 力引导消费者， 在渠道的建设上也一直在探索着适合这个行业的模式， 接近现实需求的产品 在不断增加，产品的功能定位和稳定性均已取得长足的进展。生产商、经销商、集成商以及 装修公司等的区域销售经验不断累积。 智能照明的独特魅力 1.全自动调光 智能照明控制系统可采用全自动状态工作。系统有若干个基本状态，这些状态会按预先 设定的时间相互自动切换，并将照度自动调整到最适宜的水平。 2.自然光源的充分利用 可调节有控光功能的建筑设备(如百页窗帘)来调节控制天然光，还可以和灯光系统连动。 当天气发生变化时，系统能够自动调节，无论在什么场所或天气如何变化，系统均能保证室 内的照度维持在预先设定的水平。 3.照度的一致性 一般照明设计师对新建的建筑物进行照明设计时，均会考虑到随时间推移，灯具效率和 房间墙面反射率的衰减，因此，其初始照度均设置得较高。这种设计不仅造成建筑物在同使 用期(或两次装饰的间隔期)的照度不一致，而且还会由于开始时照度偏高而造成不必要的能 源浪费。采用智能照明控制后，虽然照度还是偏高设计，但由于可以智能调光，系统将会按 照预先设置的标准亮度使照明区域保持恒定的照度， 而不受灯具效率降低和墙面反射率衰减 的影响。 4.光环境场景智能转换 智能照明控制系统可预先设置不同的场景模块，需要时只要在相应的控制面板上进行操 作即可调入所需的场景。 用户还可以通过可编程控制面板对场景进行实时调节以适应不同要 求。另外，用户还可以通过接口用便携式编程器进行不同场景的变换设置 5.运行中节能 智能照明控制系统能对大多数灯具(包括白炽灯、日光灯、配以特殊镇流器的钠灯、水银 灯、霓虹灯等)进行智能调光，给需要的地方、在需要的时间以充分的照明。及时关掉不需 要的灯具， 充分利用自然光， 其运行节能效果充分。 实现智能照明控制一般可以节约 2040% 的电能，不但降低了用户电费支出，也减轻了供电压力。 6.延长光源寿命 众所周知，光源损坏的主要原因是电网过压，只要适当降低工作电压就可以延长光源的 寿命。智能照明控制系统采用软启动的方式，能控制电网冲击电压和浪涌电压，使灯丝免受 热冲击，从而使光源寿命延长 24 倍，对于大量使用光源和安装困难的区域更具有特殊的 意义。总之，智能化与照明技术的结合，构筑了充分的技术平台，将节能、低耗、长寿命、 运行节约、以人为本等绿色和可持续照明的理念充分演绎。 1.3.1智能照明的应用前景： 1.家居领域提供舒适的生活空间 传统的一开一关的控制方式，制约了现代人快节奏的生活方式。随着科技的发展和人民 生活水平的提高， 人们对家庭的照明系统提出了新的要求， 除了要控制照明光源的发光时间、 亮度，还要与家居子系统配合，对不同的应用场合营造相应的灯光场景，更要考虑管理智能 化和操作简单化以及灵活性来适应未来照明布局和控制方式变更等要求。 一个优秀的智能照 明系统可以提升家庭环境的品质，确保家庭生活的舒适和健康。所以，网络开关代替传统开 关，智能照明系统代替传统照明系统，是家居智能化过程中的必然一步。 在家居生活中，智能化照明设备通过预设及储存不同的灯光场景，来调节房间内的灯光 变化，迎合房间主人不同的需要。例如在客人探访、聚会时，可能需要较明亮的灯光，而在 欣赏古典音乐或轻音乐时，则用柔和的灯光;而要把客厅变为家庭影院观看精彩影片时，灯 光更需要调得暗淡，这一切，都可以安坐在沙发上从容操作，省却以往费事费力逐一开灯关 灯的麻烦。一键在手，梦幻灯光随心创造。 照明控制的智能化，使室内所有灯可以按照预先设置的方式工作，这些预设的状态会按 设定的程序循环地工作。打个比方，当我们预设灯光在 7 点钟打开(或者说按照到家的时间 设置)，在 7 点以后你到家时，灯光系统就会自动进入你设置好的工作状态，而且会根据不 同的方式缓慢地调节屋内的灯光。 我们还可以通过编程，随意改变各区域的光照度，以适应各种屋内主题和主人心情的需 要。重要的是，智能化照明系统还可以很好地利用自然光照明，根据天气的不同而变化，调 整照度到最合适的水平。 智能照明系统使人们生活在最舒适的状态，而与室内面积无关。随着智能照明系统在市 场中的推广，其越来越显示出优势，在这样的系统带来各种各样的功能的同时，还给主人更 舒适的生活空间。 2.办公领域在节能中提高效率 详细的内容，请关注数字社区&智能家居8 月刊的“智能家居灯控产品专题”。数智网 也将推出专题报道，敬请留意。 大气而美观的办公环境，明亮而舒适的灯光；走进会议室，聪明的灯光自动打开，通过 预先编程的照明系统自动控制灯光的照度和数量，将室内的灯光调整到最合适的开会状态； 会议结束离开房间， 灯光自动关闭； 当窗外的自然光线在变化， 室内的灯光也随之自动调整， 自动自觉节约电能如此先进的办公照明环境，如今已经开始在各大型的办公楼里呈现。 办公场所代表了一个公司的形象。而智能化、便捷的工作环境能让办公室的员工更加舒 适。在快节奏的今天，办公人员每日忙于处理繁忙的事务，简便、灵活、舒适的办公环境， 能让他们心情愉悦，工作效率有效地提高。智能化的办公室照明为办公室带来了便捷、人性 化的设计，比如，在会议室采用的智能自动调光系统有多种预先场景设置，简单的一个按钮 就可以切换出不同的照明模式， 为办公人员提供所需的最佳舒适度的灯光， 使员工处于最佳 的工作状态。 同时，良好的节能意识也能在智能化办公照明完美体现。智能化系统的自动感应控制装 置可以有效的利用自然光， 使照明环境保持恒照度， 更可以自动关闭没有人员的区域的照明 设备，将不必要的能耗降到最低，最高可以达到 75%的节能效果。 总之，舒适先进的灯光犹如美妙的音乐，于潜移默化之中影响人们的工作状态。随着日常商 务事务的日渐繁忙，人们在办公室呆的时间也越来越长，对工作环境的关注也愈加重视，高 品质的智能化办公照明进驻办公室，将提升人们的工作效率。 3.公共设施领域绿色安全环保 智能化照明在公共设施中的应用也是非常重要的。随着科技的发展，可以在一些路桥隧 道内，用智能路灯代替传统路灯，这种“精明”的路灯不仅可以全天候亮灯，而且还能随着太 阳光线的强弱而自动调节桥下灯光的强弱，既人性化又节能。 目前，很多桥洞最普遍的问题就是桥下光线太暗，极易发生事故。随着智能化照明开始 在桥下试用，这种状况也慢慢得到了改变。例如应用了目前国际上普遍推广的 led 智能无级控制灯系统， 可使隧道灯的发光强度早晨随着太阳的升起而渐渐增强， 午后又会随着太阳 的偏西而渐渐减弱，直至关闭白天的照明。1.3.2智能照明的发展方向 ： 1.品牌集成将是智能照明的发展趋势 品牌集成将是智能照明的发展趋势。将不同品牌的产品集中到一个平台上的最大好处， 就是可以将各品牌的最好产品集中到一个项目中来，从而完善家居的智能化。事实上，市场 上照明产品种类繁多， 如果要求所有的设备都是同一厂家的产品， 或一个系统只能用同一个 厂家的所有产品配套，也是不现实的。而且，客户在性能和价格上也缺乏自主权要么全 盘接受，要么只能全部放弃。统一的控制平台则能很好地兼顾各方利益，客户可以选择任意 产品，只要它在性能上也符合要求，这样，客户在预算上也会有很大的主动性。 2.走向以人为本的科学化照明 智能化照明将从纯粹的智能功能的发展转向更注重人的行为的智能照明。以人的行为、 视觉功效、视觉生理心理研究为基础，开发更具有科学含量的，以人为本的高效、舒适、健 康的智能化照明。 3.满足个性化、层次化的照明 智能技术与照明的结合使照明更进一步地满足不同个体、不同层次群体的照明需求，是 使照明从满足一般人的需求到满足个体、 个性需求的必不可少的技术手段。 这也应该是智能 照明的发展方向。 4.智能技术与新光源及新照明技术的结合，创造崭新的照明文化 智能技术和电子镇流器等新照明光源和照明技术的结合，将构筑崭新的照明技术平台， 其应用领域从智能家居照明到智能化的城市照明， 有无限广阔的前景， 并且正在创造一种崭 新的高技术和高科学思想含量的照明文化中国照明市场未来有很大的发展空间，业内人士都很清楚。究竟能大到什么程度？未来发展的方向在哪？却很少有人能说清楚，但有一点是肯定的，未来照明将走向智能、艺术、高科技。智能照明的出现和发展改变了照明行业的命运，让行业找到了新的发展商机，随着科技的飞速，人们生活水平的不断提高，相信有一天，智能照明将会彻底地取代普通的照明。1.4 设计内容及章节安排1.4.1设计内容 本设计是以学生实验为目的，主要采用ddc控制模块与智能化系统产品设计ddc智能照明实验系统，近几年来智能照明突飞猛进，研究此系统有助于学生对智能照明有进一步的了解，熟悉智能照明基本方式，我所负责的部分是试验系统的规划与设计，主要是通过ddc控制器hw-ba5201，让其作为整个系统的大脑，来接收光照度传感器和被动红外传感器采集到的外来信号，进行中和分析和处理来，根据具体条件来调节灯具的照度，而光照度的调节是通过固态继电器来实现光照的强与弱。 本实验系统需要各个元件之间的相配合，主要是是通过光照传感器和被动红外传感器来接收外部信号由ddc进行处理 ，在将信号处理给固态继电器来调节灯具的照度，灯具发光条件是：必须有红外传感器检测到有人来到并且光线不满足人们需要时候，ddc才会做出灯具发出合适的光照度；以下情况ddc是不会发光的：没有人来到和光线足够强满足人们需要的时候，两者有一灯具均不会发光，此实验系统中，光照度的强弱是由零到最大值均可调的，光照度的变化的完成是通过固态继电器来完成的。此实验系统的完成将有助于学生了解智能照明基本过程和其先进性，具有一定的意义。1.4.2 章节安排本文总体上分为四章来进行论述，第一章绪论，主要讲述智能照明实验系统的意义，从世界智能照明的发展和对于学生实验两方面进行了论述；智能照明的发展现状和他未来的发展前景。第二章是智能照明试验系统的总体设计，从实验系统的总体思想，实验系统的组成和相关特点和实验系统的原理来进行论述。第三章是实验子系统和各个元件的论述，分别从ddc控制器、光照度传感器、被动红外传感器、固态继电器这几个元件的概述，工作原理等方面进行了论述。第四章进行总结和展望。1.5 本章小结智能照明控制系统的发展必将代替传统的照明，随着时代的进步，人们的需要，智能照明控制系统也会逐渐为人们所接受，熟悉，必将占领未来的市场，当然智能照明控制系统必将还有一段路长要走，因此，让学生深入的了解智能照明控制系统也是时代必须。也是本课题主要意义所在。第二章 ddc智能照明实验系统的总体设计引言 照明控制系统传统是以照明配电箱通过手动开关来控制照明灯 具的通断，或通过回路中串入接触器，实现远距离控制。而今出现的 建筑物自控(ba)系统，是以电气触点来实现区域控制、定时通断、中 央监控等功能。由于照明控制系统在 ba 系统中并非独立，同时控制 功能简单，因此使用上有一定的局限性。故当 ba 系统出现故障时， 照明系统亦受到影响。随着微电子技术与数字化技术的发展，开发出 了智能化水平更高的专业照明控制的独立系统，从而能节约能源、延 长灯具寿命、提高照明质量，不仅在照明管理 与设备维修的简单及降低费用外，还对环境改善、提高工作效率都有 着显著的效果。为此开发本实验系统，有助于在校生对智能照明控制系统有一定的开了解，开拓学生的视野，但是由于时间和设备的局限性，本实验系统主要以表达智能照明的功能和意义为宗旨。2.1ddc智能照明实验系统的设计原则 。 智能照明实验控制控制系统的设计应该严格遵循国家标准，智能建筑设计标准（gb/t 50314-2006）是2007年实施的新标准。此标准给本系统提供安全的依据，具有显著的指导意义。整个实验系统的设计应遵循以下原则：1、 可行性和兼容性的原则本系统是学生的实验系统，各个元件（ddc控制器，光照度传感器，被动红外传感器，固态继电器）的稳定运行，和整个系统搭建起来之后个元件之间能够完美的配合，采集元件和接受处理元件之间的配合，处理元件与动作元件之间的配合，相互的配合应该合理完善。2、 采用hw-ba5201作为整个系统的处理核心原则hw-ba5201ddc控制模块是智能楼宇控制的一部分，它采用lonworks现场总线技术与外界进行通讯，具有网络布线简单、易于维护等特点。它可完成对楼控系统及各种工业现场标准开关量信号与模拟量信号的采集，并且对各种模拟量以及开关量设备进行控制。3、 采用成熟稳定的技术原则 本系统为学生实验系统，技术要求要稳定可靠，对学生实验有好处，所采用的硬件和元件系统都应是市场上成熟稳定的。4、 安全性原则各子系统设计具有高度的安全性、可靠性、和稳定性，且与专业流程关系密切的系统具有高度的保密性。设计中涉及到的设备，均采用高可靠性设计，且重要设备均具有冗余备份；设备的安全性，即系统所用设备、器材的安全性指标均符合相关产品标准规定的安全性能要求；操作人员的安全性，即系统的设计应本着“以人为本”的原则，所用设备或系统的任何部分具有足够强度，防止可能对人员的伤害，确保所用设备不能损害到人员健康。5、 经济合理的原则“经济合理”是任何工程所必须遵循的原则，强调经济性，降低本实验系统的成本。6、 节能环保原则节能环保是本实验系统的主要目标，进入21世纪，节能环保成为这个时代主题，本系统旨在减少能源浪费，提供人们最舒适的环境，爷适应这个时代的主题。2.2智能照明实验系统的设计2.2.1智能照明实验系统概述智能照明实验系统主要通过ddc控制器作为大脑来实现的，ddc作为中间环节来处理采集到的信号，并给固态继电器一个信号，使后者根据这个信号来调节光照度。外界光线的采集是通过光照度传感器来完成的，光照度传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的 ，光照度采集到的信号传送给ddc控制器。外界是否有人物通过是通过被动红外传感器来完成的，被动红外传感器是利用红外线的物理性质来进行测量的传感器 ，入射红外辐射引起敏感元件的温度变化，进而使其有关的物理参数发生相应变化，通过测量有关物理参数的变化可确定探测器所吸收的红外辐射 红外传感器和光照度传感器从外界采集到的信号都会传送到ddc控制器这个核心元件，由ddc控制器完成处理分析，灯具发光条件是：必须有红外传感器检测到有人来到并且光线不满足人们需要时候，ddc才会做出灯具发出合适的光照度；以下情况ddc是不会发光的：没有人来到和光线足够强满足人们需要的时候，两者有一灯具均不会发光。灯具光照度由零到最大值的变化时通过固态继电器来实现完成的，固态继电器(ssr)与机电继电器相比，是一种没有机械运动，不含运动零件的继电器，但它具有与机电继电器本质上相同的功能。ssr是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，他利用电子元器件的点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路，他可以控制灯具光照度有领导最大值的变化。光照度传感器，被动红外传感器，ddc控制器均有给其配置一个外部工作电源，固态继电器有内置电源，各个元件的详细介绍我会第三章阐述。2.2.2智能照明实验系统原理本实验系主要采用ddc控制器，光照度传感器，被动红外传感器，固态继电器等主要设备完成，主要运作过程如下：由被动红外传感器和光照度传感器采集外来信号，将采集到的信号传送至ddc控制器来进行中和处理分析，在有ddc将命令发送到固态继电器，由固态继电器来进行连续调光，灯具发光条件是：必须有红外传感器检测到有人来到并且光线不满足人们需要时候，ddc才会做出灯具发出合适的光照度；以下情况ddc是不会发光的：没有人来到和光线足够强满足人们需要的时候，两者有一灯具均不会发光。此实验系统中，光照度的强弱是由零到最大值均可调的，光照度的变化的完成是通过固态继电器来完成的。此实验系统的完成将有助于学生深入了解智能照明基本过程和其先进性，具有一定的意义。下图为本实验系统的工作原理图（详见附录）：图：系统原理图2.2.3智能照明实验系统平面布置下图为本实验系统的平面布置图图：平面布置图智能照明试验系统的特点：1系统可控制任意回路连续调光或开关。 2 场景控制：可预先设置多个不同场景，在场景切换时淡入、淡出。 3 可接入各种传感器对灯光进行自动控制。 4 移动传感器：对人体红外线检测达到对灯光的控制；如人来灯亮，人走灯灭（暗）。 5 光亮照度传感器：对某些场合可根据室外光线的强弱调整室内光线，如学校教室的恒照度控制。 7 红外遥控：可用手持红外遥控器对灯光进行控制。 8系统联网：可系统联网，利用上述控制手段进行综合控制或与楼宇智能控制系统联网。 9. 可由声.光.热.人及动物的移动检测达到对灯光的控制.2.4本章小结本设计中，智能照明控制系统的完成不是单一的，必须通过各个元件之间的相互配合，缺一不可，光照度传感器来感受外界光照，红外传感器来感受外界物体，在有ddc控制器综合分析，将信号传送给固态继电器让其做出反应。智能照明系统有了很多传统照明不能拥有的优点，在未来必将成为照明界的主导。第三章 ddc智能照明实验系统的子系统设计3.1ddc控制器的介绍ddc(direct digital control)直接数字控制，通常称为ddc控制器。ddc系统的组成通常包括中央控制设备(集中控制电 脑、彩色监视器、键盘、打印机、不间断电源、通讯接口等)、现场ddc控制器、通讯网络、以及相应的传感器、执行器、调节阀等元器件。它代替了传统控制组件，如温度开关、接收控制器或其它电子机械组件,及优于plc等，特别成为各种建筑环境控制的通用模式。ddc系统是利用微信号处理器来做执行各种逻辑控制功能，它主要采用电子驱动，但也可用传感器连接气动机构。ddc系统的最大特点就是从参数的采集、传输到控制等各个环节均采用数字控制功能来实现。同时一个数字控制器可实现多个常规仪表控制器的功能，可有多个不同对象的控制环路。所有的控制逻辑均由微信号处理器，并以各控制器为基础完成，这些控制器接收传感器，常用融点或其它仪器传送来的输入信号，并根据软件程序处理这些信号，再输出信号到外部设备，这些信号可用于启动或关闭机器，打开或关闭阀门或风门，或按程序执行复杂的动作。这些控制器可用手操作中央机器系统或终端系统。ddc控制器是整个控制系统的核心。是系统实现控制功能的关键部件。它的工作过程是控制器通过模拟量输入通道(ai)和开关量输入通道(di)采集实时数据，并将模拟量信号转变成计算机可接受的数字信号(a/d转换)，然后按照一定的控制规律进行运算，最后发出控制信号，并将数字量信号转变成模拟量信号(d/a转换)，并通过模拟量输出通道(ao)和开关量输出通道(do)直接控制设备的运行。ddc控制器的软件通常包括基础软件、自检软件和应用软件三大块。其中基础软件是作为固定程序固化在模块中的通用软件，通常由ddc生产厂家直接写在微处理芯片上，不需要也不可能由其它人员进行修改。各个厂家的基础软件基本上是没有多少差别的。设置自检软件和保证ddc控制器的正常运行，检测其运行故障，同时也可便于管理人员维修。应用软件是针对各个空调设备的控制内容而编写的，因此这部分软件可根据管理人员的需要进行一定程度的修改。它通常包括以下几个主要功能： 1、控制功能：提供模拟p、pi、pid的控制特性，有的还具备自动适应控制的功能。 2、实时功能：使计算机内的时间永远与实际标准时间一致。 3、管理功能：可对各个空调设备的控制参数以及运行状态进行再设定，同时还具备显视和监测功能，另外与集中控制电脑可进行各种相关的通讯。 4、报警与联锁功能：在接到报警信号后可根据已设置程序联锁有关设备的启停，同时向集中控制电脑发出警报。 5、能量管理控制：它包括运行控制(自动或编程设定空调设备在工作日和节假日的启停时间和运行台数)、能耗记录(记录瞬时和累积能耗以及空调设备的运行时间)、焓值控制(比较室内外空气焓值来控制新回风比和进行工况转换)。 评价一个ddc控制器的功能主要看其容量和配套的软件。ddc控制器的容量是以其所包含的控制点的数量来衡量的，即其可接受的输入信号或可发出输出信号的功能和数量。也就是说其有几个模拟量输入点，几个开关量输入点，有多少个模拟量输出点和多少个开关量输出点。点数多少是评价一个ddc控制器的重要指标，一般来讲点数越多表明其功能越强，可控制和管理的范围越大，当然其价格也会越高。3.1.1ddc控制器的功能及应用专门使用的ddc系统具有很多优点，以下列出其中最重要的几点：1. 操作：终端ddc系统是建筑物管理的有力工具，它的操作系统可方便地管理一个或多个岗位，可及时按客户要求或程序要求作出反应，ddc系统允许控制器在操作时间内同时具有其它功能，这一点是区别于传统系统的。ddc系统可以单个终端获得整个建筑操作的所有信息，这就具有很强的故障诊断能力。2. 降低费用：一个良好设计的ddc系统可在能源和人力方面降低费用。由于所有区域都经中心调度和控制可通过能量的转移而使之不会浪费，而且，系统可自动启动或停止机械设备，使其在不必要时不运转。它还可通过操作终端自动诊断和处理许多问题，而无需维修人员亲临现场，从而省去许多费用，降低维修成本。处于不同位置的多个建筑，可由一个中心控制室统一管理和监控，而不必单独控制，从而节省了人力。3. 提高舒适性：由于ddc系统比传统系统具有更高的精确度，温度可保持在更接近于设定值的值，为此改善居住环境。4. 无需校准：多数ddc系统无需校准，可减少维修保养费用，并长期保持精度，而传统系统校准后就开始降低精度。5. 改善控制方式：ddc系统允许更复杂的控制方式以完成整栋大楼的基本管理，这样可减少执行费用并改善其居住的舒适性。ddc系统可根据建筑各部分的实际制冷量，调节冰水(寒水)机组的供冷量，以达到冷却水温要求又不致过冷，当建筑冷量需求变化时，还可随之调整冰水(寒水)机组。6. 提高房产价值：一套配有ddc系统的设备比未配ddc的设备具有更高的价值，它经常作的一个完整施工计划的重要组成部分，当一栋建筑预售时，预购者常之考虑该建筑是否装有最新管理系统。7. 更优越的控制：由于ddc系统可完成各种逻辑功能，可按建筑操作的客观情况作出复杂而精确的控制。因而更具优越性。8. 高度灵活的控制：建筑物的各种参数往往不是一成不变的，新的客户或旧客户的新要求往往需要改变大楼的控制要求，多数ddc系统可按新要求重新编写程序，而不必改变硬件。而且，ddc系统是模式化系统，便于以后大楼扩建，如大楼改建时，该系统可随之扩展。9. 改善居住条件：许多大楼的所有者使用ddc系统以鼓励租期已到的客户留在大楼中，当客户看到他们住处具有成效管理系统时，他们对大楼就更满意。10. 改善维护和服务：整栋建筑采用ddc系统后，维护工作可通过系统自动做到，并纪录需要服务的设备和地点，如需要，ddc系统还可纪录各部分机械的运转性能曲线和各房间的温度变化，这些在分析和诊断机械系统或控制器问题时十分有益，因为系统能发展操作中的许多偏差，故许多问题可在客户察觉前解决。3.1.2ddc控制器hw-5201hw-ba52xx系列ddc控制器采用lonworks现场总线技术，内置neuro3150芯片和ftt-10a双绞线收发器，支持自由拓扑网络结构，具有网络布线简单、配置灵活、使用和维护简单、可靠性高等特点。可完成对楼控系统及各种工业现场标准开关量信号与模拟量信号的采集和控制。hw-ba5201 ddc控制模块是建筑设备管理系统的一部分，它采用lonworks现场总线技术与外界进行通讯，具有网络布线简单、易于维护等特点。它可完成对楼控系统及各种工业现场标准开关量信号与模拟量信号的采集，并且对各种模拟量以及开关量设备进行控制lon插口跳线按键图ddc控制模块hw-ba5201外形图功能：hw-ba5201具有11个ui口、4个do口、2个uo口、2个ao口,主要用于空调机监控、新风机监控、水系统的供回水压差监控、热交换器监控、以及模拟量或开关量