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基于人体特征检测的智能照明系统 摘要 智能照明控制技术顺应了计算机技术、通信技术、控制技术的发 展潮流，具有节约能源，提高照明质量，延长光源寿命等优点，将会 很快取代传统的照明控制。本文介绍了智能照明系统的发展过程并阐 述了应用智能照明的意义，分析了现有的几种代表性的智能照明系统 ( 如e i b 技术、邦奇电子照明控制系统、f u l l - 2 w a y 照明控制系统) 和已建成的工程案例。针对现有系统智能化程度低、兼容性差和自动 化程度低的缺点，提出了以检测人体位置为中心设计真正智能和真正 自动的智能照明系统。 这一系统除了具备现有智能照明系统的所有功能以外还能够通 过检测人体位置实现“伴随式”照明；能够根据环境、人数等因素的 变化自动切换照明模式；通过控制器和总线适配器分离的设计适应不 同地总线协议，从而实现了控制器的通用化。 本文重点研究了人体位置的检测算法，对人在大厦中位置的各种 可能情况进行了研究，并提出了有效的算法，通过程序进行实现，解 决了基于人体检测智能照明系统的核心问题。 同时还初步设计了智能照明系统的网络和硬件系统。系统采用两 级网络结构，主网采用t c p i p 协议，子网采用c s m a c d 协议：控制 器采用了基于a t c 8 9 c 5 2 单片机的设计；调光控制电路采用基于调光 镇流控制芯片k a 7 5 4 3 的设计；对人体位置的检测采用了包括热释电 红外线传感技术、射频技术、压力传感技术、图像处理技术等多种方 法；同时还具备光照强度检测功能、窗帘升降和百叶开合控制功能。 为今后的进一步研究做了预研。 关键字：智能照明单片机传感器算法人体检测 d 瓜e l l i g e n tl i g h t i n gs y s t e m b a s e do n t e s t i n gmm a n b o d yf e a t i 瓜e a b s t r a c t 1 1 1 eb o o ki n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n to fi n t e l l i g e n tl i g h t i n gs y s t e mi nas y s t e m a t i c w a ya n ds e t sf o r t ht h em e a n i n go ft h ea p p l i c a t i o no fi n t e l l i g e n tl i g h t i n g ，a n a l y z i n g s e v e r a lt y p i c a li n t e l l i g e n tl i g h t i n gs y s t e m sn o wa v a i l a b l e ( s u c ha se i bt e c h n o l o g y a u s t r a l i ad y n a l i t ee l e c t r o n i cl i g h t i n gc o n t r o ls y s t e m ) a n da l r e a d y _ b l l i i te n g i n e e r i n g c a s e s i nv i e wo ft h ew e a k n e s s e so fe x i s t i n gs y s t e m s ：l o wi n t e l l i g e n tl e v e l ，p o o r c o m p a t i b i l i t y , a n dl o wa u t o m a t i o n , t h eb o o kr a i s e sad e s i g nf o rar e a li n t e l l i g e n ta n d a u t o m a t i cl i g h t i n gs y s t e mb a s e do nt e s t i n gt h ep o s i t i o no f h u m a nb o d y b e s i d e sa l lf u n c t i o n st h a tai n t e l l i g e n tl i g h t i n gs y s t e mp o s s e s s e s ，t h es y s t e mc a n a l s ob r i n ga b o u t “a c e o m p a n 卜一s t y l e d ”l i g h t i n gt h r o u g ht e s t i n gt h ep o s i t i o no fb o d y ； i tc a nc h a n g el i g h t i n gm o d e la u t o m a t i c a l l ya c c o r d i n gt oe n v i r o n m e n t , t h en u m b e ro f p e o p l e ；i tc a na d j u s t t ob u sa g r e e m e n ti nd i f f e r e n tp l a c e sa n dm a k ec o n t r o l c o m m o n l y - - u s e db yd e s i g n i n gc o n t r o l sa n db u sa d a p t o r ss e p a r a t e l y 1 1 l es y s t e ma d o p t st w o l e v e ln e ts t r u c t u r e m a i nn e tu s e st c m p a g r e e m e n t ， s u b n e tu s e sc s m a c da g r e e m e n t ；c o n t r o la d o p t st h ed e s i g nb a s e do na r c 8 9 c 5 2 s i n g l ec h i p ；l i g h tc o n t r o lc i r c u i tu s e sad e s i g nb a s e do nl i g h ta d j u s t a b l eb a l l a s tc o n t r o l c h i pk a 7 5 4 3 ；t h e t e s to fb o d y p o s i t i o na d o p t s v a r i o u sm e m l s i n c l u d i n g e l e c t r i c - - - r e l e a s e da n de l e c t r i c a ls e n s o rt e c h n o l o g y , r a d i of r e q u e n c yt e c h n o l o g y , p r e s s u r es e u s o rt e c h n o l o g y , p i c t u r ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g y m e a n w h i l e ，i th a st h e f i m e t i o u so ft e s t i n gl i g h ts t r e n g t h , l o w e r i n ga n dr a i s i n gc l l m i n sa n do p e n i n ga n d c l o s i n gl o u v e r s k e yw o r d s ：i n t e l l i g e n tl i g h t i n gs y s t e m , c h i pm i c r o p r o c e s s o r , s e n s o r , a l g o r i t h m h u m a nb o d ys e n s e 浙江工业大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的 研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体己经发表或撰 写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的 法律责任。 作者签名日期：年月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大 学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密囱。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名日期：年 月日 导师签名：厶吖绉啉中( 月9 湎胥杪 基于人体特征检测的智能照明系统 一、智能照明系统的历史与现状 1 1 智能照明的发展史 1 1 1 智能大厦和智能照明的定义 智能大厦( i n t e l l i g e n tb u i l d i n g ) 系指利用系统集成方法，将计算机技 术、通信技术、控制技术与建筑技术有机结合，通过对设备的自动监控，对信息 资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合，所获得的投资合理， 适合信息社会要求并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。一般 而言智能大厦的节能率可达到2 0 一3 0 。 智能大厦已成为当今跨世纪性的开发热点，是社会信息化与经济国际化的必 然产物，是多学科、高新技术的有机集成。楼字自动化( b a ) 、通信自动化( c a ) 、 办公自动化( o a ) 、布线综合化则构成其四大主要特征。前三化即是所谓“3 a ” 智能大厦。 ( 1 ) 楼宇自动化( b a ) ： 是以中央计算机为核心，由消防自动报警和联动灭火系统、空调及通风监控 系统、变配电及备用应急电站的监控系统、电力和照明监控系统、电梯监控系统、 紧急广播系统、保安监视闭路电视系统，巡更对讲系统以及各种特种保安系统、 给水排水监控系统、锅炉监控系统、紧急电话系统、停车场自动监控管理系统组 成，对建筑物内的环境及其设备运行状况进行控制和管理，从而达到一个稳定的 温度、湿度、光度和空气清新的办公室。b a 系统能集中统筹地进行科学管理， 可节省大量人力，又可提高管理水平：建立完整的设备运行档案，加强设备管理， 制订检修计划，确保建筑物内机电系统的运行安全；实现电力用量监察、最优开 关运行和工作循环最优运行等多种能量监管，节约大量能耗，提高经济效益。 ( 2 ) 通信自动化( c a ) ： 是由语音通信、图文通信及数据等三个子系统组成，起到了零距离、零时差 交换信息的重要作用。 ( 3 ) 办公自动化( 0 a ) ： 一种用高新技术来支撑的，辅助办公的先进手段，其包括电子数据处理、 信息管理系统、决策支持系统三项任务。o a 系统的建设，能自动地分析、采集 信息，提供各种优化方案，辅助决策者做出正确迅速的决定。 所谓智能照明系统就是采用计算机技术和通讯技术及数字调光技术相结合， 使照明系统自动化，从传统的普通开关过度到智能化开关。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 基于人体特征检测的智能照明系统 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字智能控 制系统联网。 1 1 2 智能大厦的出现与发展 1 9 8 4 年，美国建成了世界上第一座“智能大厦i - 都市大厦”之后，一大批 智能建筑相继在美国、日本、西欧及亚洲建成。日本在新建的建筑物中6 0 以上 属于智能型建筑。美国自1 9 9 5 年以后新建、改造的办公楼中7 0 以上是智能型 建筑。目前，除单体智能建筑继续发展外，已向“智能化街区”、“智能化大厦群”、 “智能化国际信息城”发展。 1 9 9 8 年，前美国副总统戈尔首次提出“数字地球”的概念；同年，江泽民主 席提出了“数字中国”的战略构想；1 9 9 9 年，原北京市长刘淇提出要启动“数字北 京”工程；很多中小城市也相继提出“数字化城市”的规划，如“数字武汉”、“数字 沈阳”、“数字济南”、“数字青岛”、“数字长沙”等。几年以来，全国各地如上海、 北京、广州、深圳等各大城市相继建成总数达几百座且颇具规模的智能建筑。智 能建筑已大举向写字楼、酒店、图书馆、医院、学校、博物馆、会展中心、体育 场馆、居民住宅区发展。特别是居民住宅智能化发展尤为迅速，目前，在大城市 几乎所有的新建居民小区都对智能化提出了需求。随着“数字城市”的发展已经出 现了一批数字化社区，今后随着居民住宅建设的发展，对智能化、数字化的需求 愈来愈高。 1 1 3 照明控制方式的发展 智能照明系统是智能大厦的一部分。是楼宇自动化( b a ) 的子系统。随着 智能照明的发展，照明控制方式也经历了以下几个阶段： ( 1 ) 传统照明控制方式 这种控制方式多以手动控制为主。常见的有以下几种：其一，利用设置在灯具 配电回路中的手动开关元件( 配电回路中的保护元件和面板开关等) 来控制配电 回路的通断，从而实现灯具开关控制；其二，利用设置在灯具配电回路中的手动调 节元件( 传统调光控制柜和灯光控制台等) 来调节配电回路的电气参数( 电压! 电 流! 频率或电能等) ，从而实现灯光的明暗调节，即调光控制。 樱一筠 ：；二萄 鼍卜1 苎t 量0 ，i b 丝。一 图1 - 1 传统照明控制方式 2 基于人体特征检测的智能照明系统 传统方式对照明控制而言，简单，有效，直观”但它过多依赖控制者的个人能力， 控制相对分散和无法有效管理，其适时性和自动化程度太低” ( 2 ) 自动照明控制方式 这种控制方式利用数字控制技术来遥控灯具的开关通常是控制中心发出信 号，通过直接数字控制器( o d e ) 来控制配电回路中的交流接触器的分合，从而控制 配电回路的通断，实现灯具开关控制。采用该种方式，解决了传统方式控伟0 相对分 散和无法有效管理等问题，实现了照明控制的自动化，但却无法实现调光控制功 能。 ( 3 ) 智能照明控制方式 九十年代初，随着计算机技术和网络技术的飞速发展，智能建筑已不再简单地 等同于楼宇设备自动管理“同时人们对于工作生活环境提出了更高的要求”在一 些建筑物中的重要场所，简单地开关控制己无法满足”人们开始寻求多种的照明 控制方式，使环境能体现出多种艺术效果”智能照明控制方式使照明自动控制不 再依赖于楼宇设各自动管理系统，真正实现了照明控制的独立”同时该方式不仅 具备简单地开关控制，而且还能对光源进行调光控制”。 图1 - 2 自动照明控制方式 1 2 应用智能照明的作用和意义 1 2 1 实现照明控制智能化 采用智能照明控制系统。可以使照明系统工作在全自动状态。系统将按预先 设定的若干基本状态进行工作。这些状态会按预先设定的时间相互自动地切换。 例如：当一个工作日结束后系统将自动进入晚上的工作状态。自动并极其缓慢 地调暗各区域的灯光。同时系统的探测功能也将自动生效将无人区域的灯自动 关闭，将有人区域的灯光调至最合适的亮度。此外，还可以通过编程器随意改变 3 基于人体特征检测的智能照明系统 各区域的光照度，以适应各种场合的不同场景要求。 智能照明可将照度自动调整到工作最合适的水平。例如，在靠近窗户等自然 采光较好的场所，系统会很好地利用自然光照明，调节到最合适的水平。当人气 发生变化时，系统仍能自动将照度调节到最合适的水平。总之，无论在什么场所 或天气如何变化，系统均能保证室内照度维持在预先设定的水平。 1 2 2 可观的节能效果 智能照明控制系统使用了先进的电力电子技术，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。当室 外光较强时，室内照度自动调暗室外光较弱时室内照度则自动调亮使室内的照 度始终保持在恒定值附近从而能够充分利用自然光实现节能的日的。除此之外 智能照明的管理系统采用设置照明工作状态等方式通过智能化管理实现节能。 1 2 3 改善工作环境，提高工作效率 传统照明系统中，配有传统镇流器的日光灯以1 0 0 h z 的频率闪动，这种频 闪使工作人员头脑发胀、眼睛疲劳，降低了工作效率。而智能照明系统中的可调 光电子镇流器则工作在很高频率( 4 0 7 0 k h z ) 不仅克服了频闪，而且消除了起 辉时的亮度不稳定，在为人们提供健康、舒适环境的同时，也提高了工作效率。 1 2 4 减少维护费用延长灯具寿命 智能照明控制系统将普通照明人为的开与关转换成了智能化管理，将大大减 少大楼的运行维护费用。比如：灯具损坏的致命原因是电网过电压，要能控制 过电压就可以延长灯具的寿命。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，使灯具免受热冲击，灯具寿命得到延长。智能照明系统 通常能使灯具寿命延长2 4 倍，不仅节省大量灯具，而大大减少更换灯具的工 作量，有效地降低了照明系统的运行费用。 1 2 5 安装便捷，节省线缆 智能照明系统通常采用一线制控制系统以一对u r p5 类线作为控制总线。 将系统中的各个输入、输出和系统支持单元连接起来。大截面的负载线缆从输出 单元的输出端直接接到照明灯具或其他用电负载上而无须经过开关。在整个系 统安装完毕后再通过软件设置各个单元的地址编码从而建立对应的控制关系。 由于系统仅在输出单元和负载之间使用负载线缆连接与传统控制方法相比节省 了大量原来要接到开关的线缆。也缩短了安装施工的时间节省人工费用 4 基于人体特征检测的智能照明系统 二、智能照明系统的现状 2 1 智能照明的现状 2 1 1 国内现有智能照明生产商 根据千家网智能照明频道统计，目前我国主要的智能照明厂商有： 美国路创( l u t r o n ) 电子公司是世界上著名的照明控制产品和系统的专业 制造公司，有近4 0 年研制和生产环境调光产品的历史和经验。自1 9 6 1 年发明并 制造出世界上第一个调光器后，共开发了一万余种照明控制产品。l u t r o n 产品 以品质优良、性能可靠、操作简便而著称于世。产品已销往9 0 多个国家和地区， 在世界很多著名的工程项目中都使用了l u t r o n 的照明控制系统。典型产品有： 照明控制系统g r a f i k 系列、家居智能控制系统h w i 、单路调光器w a l l b o x 澳洲邦奇d y n a t l i t e 智能照明控制系统是微处理器控制技术在照明及能源管 理系统中的先行者，“全数字化”、“模块化结构”和“网络分布式控制”是其有 别于目前普通照明控制系统的最大特点。 奇胜电器诞生于一九二零年，为全球十大电器装置配件品牌之一。c b u s 系 统由澳大利亚奇胜电器公司在1 9 9 4 年初开发，其产品设计和制造工艺满足澳大 利亚及欧洲电气安全和电磁兼容性标准。现今，c b u s 系统己被广泛应用于澳大 利亚、新西兰、日本、英国、马来西亚、新加坡、南非、中国大陆、香港、澳门、 台湾等国家和地区。 真善美集团( g k b g r o u p ) 创立于1 9 9 8 年，是一家专业从事高级建筑电器 研究、建筑材料开发及生产的厂商。 奔日电器：智能照明开关厂家。公司长期以来与全国多家高等院校，科研单 位联手，共同拓展市场，现已建成了须有实力的新产品开发研究机构，拥有先 进技术和现代化管理生产。专业生产智能照明开关，生产的智能遥控照明开关规 格品种是国内最多的产家，以适用各客户需求。 北京莱特空间电子技术有限公司前身为北京电视技术研究所技术开发中心， 公司专门从事研制、生产各类灯光控制设备。根据现代楼宇智能化管理的要求， 将计算机技术引入调光控制系统，自主开发了l t - n e t 智能环境照明控制系统， 该系统为分布式智能照明控制系统。系统应用广泛、控制灵活、节约能源，正在 被广泛地应用到宾馆、饭店、会议厅、智能大厦等各种灯光照明场所。 惠州雷士工业发展有限公司是一家专业照明电器与电气装置产品制造商。 飞利浦：其基础建立于1 8 9 1 年，当时g e r a r dp h i l i p s 在荷兰e i n d h o v e n 建立公 司生产白炽灯和其它电子产品今天，皇家飞利浦电子，在财富全球3 0 强电 子公司中名列第九，2 0 0 1 年销售额为3 2 3 亿欧元。作为飞利浦支柱产业之一的 飞利浦照明，多年来，凭着在科技及市场策略上的不断更新，迄今已取得世界市 场上的领导地位。今天，飞利浦供应的照明产品有各种普通灯泡，节能灯泡，石 英灯泡以及各种适用于消费者和工商场合的灯具，品种齐备。依靠自身雄厚的技 术，产品优势，飞利浦为中国各类建筑项目提供了很多专业照明设计和高品质的 基于人体特征检测的智能照明系统 灯具。 松下电工( 中国) 有限公司于1 9 9 7 年9 月成立，1 9 9 8 年7 月开展活动。自 1 9 9 9 年8 月开始正式经销在华合资公司生产的产品。典型产品有照明、电工电 器、小家电 韩国爱默尔( m r e n g ) 电子株式会社是世界领先的照明控制系统制造商， 从】9 8 7 年开始有近2 0 年研制和生产环境调光产品的历史和经验。迄今m r e n g 已经在全球已经完成1 0 0 0 多个照明控制项目，包括2 0 0 2 年日韩世界杯大丘主体 育场、韩国仁川机场、广州的大学城、广州正佳广场、武汉沃尔玛超市、华纳影 城等大型项目。t l c 2 5 0 0 系列产品是m r e n g 从2 0 0 2 开始历经3 年开发的最新 一代产品，它具备d a l i 、d m x 5 1 2 、o p c 、会议系统、9 2 0 1 l b g 等多种接口， 包含彩色液晶触摸屏、液晶标签面板等先进的现场设备，属于目前世界上最先进 的照明控制产品。主要产品有：照明控制系统t l c 2 5 0 0 系列、照明控制系统 t l c 2 0 0 0 系列、无线安全家庭防盗系统网。 2 1 2 智能照明系统的结构和实例 智能照明控制系统按网络的拓扑结构，大致有以下两种型式，总线式和以星 形结构为主的混合式。按照控制方式又可分为中央集中控制系统及分布式控制系 统两种。从通讯方式来看又分为布线式、无线射频式、电力载波式。 国内有影响的照明系统控制网络f 总线协议) 基本都采用总线型分布控制，而 按总线是否开放可分为两类：封闭协议和开放协议。封闭协议有c b u s 和 d y n a l i t e 等；开放协议有e i b ，d a l i ，x 一1 0 和h b s 。上述总线协议，除x l o 协议外，基本采用都采用了布线技术与射频技术的结合。 1 e m 系统 ( 1 ) 、i n s t a b u se i b 欧洲安装总线系统介绍 1 9 9 0 年，由s i e m e n s 公司牵头，联合其它六家德国电气产品制造商组成联 盟，制定了e i b 技术标准并成立了中立的非商业性组织e i b a ( e ma s s o c i a t e ， 欧洲安装总线协会) 。 e i b a 协会的成立极大的推动了e i b 标准的发展，迄今为止，已有一百多家 制造厂商业成为了e i b a 的会员，按照开放的e i b 标准生产能够相互兼容和交互 操作的各种元器件，各类产品品种多达6 0 0 0 多种，几乎覆盖了建筑中各个行业 和各种用途的需要。i n s t a b u s 是英文i n s t a l l a t i o nb u s 的简称，它是西门子公司全 球注册商标并授权个合作伙伴使用。 e i b 系统是一个二线制的总线型式的智能控制系统，主要用于对照明系统 遮阳系统末端空调系统的控制，也可用于消防保安等系统中的联动控制。 系统所有的单元器件( 除电源外) 均内置微处理器和存储单元，由一对信号线 ( 双绞线) 连接成网络。每个单元均设置唯一的物理地址并用软件设定其功能， 通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过组地址和输出组件建立对应联系。 当有输入时，输入单元将其转变为e i b 总线信号在e i b 系统总线上广播，所有 的输出单元接收并做出判断，控制相应回路输出。 e i b 系统通过两根总线连接成网络。总线上不仅为每个组件提供2 4 伏直流 电源，还加载了控制信号。e i b 通过系统编程使控制开关与输出回路建立逻辑对 应关系，因此在设计时更加简单、灵活。 6 基于人体特征检测的智能照明系统 图2 - 1e i b 总线结构 7 基于人体特征检测的智能照明系统 ( 2 ) 西门子i n s t a b u se i b 欧洲安装总线系统基本灯光控制功能 西门子i n s t a b u se i b 具备以下基本灯光控制功能：灯光开关控制；普通灯光 控制；日光灯调光控制；灯光场景控制；本地遥控控制；灯光亮度和恒照度控制； 红外线移动感应灯光控制；灯光定时控制；应急灯光控制；灯光中央监控。 灯光开关控制功能 通过i n s t a b u se i b 的开关模块对灯光进行开关控制，其开关的控制方式是事 件型的，即每一路的开关能受到多个条件的控制，如：受到房间灯光单独控制条 件控制，房间灯光总开总关控制条件控制：楼层灯光总开总关功能；大楼灯光总 开总关功能。每一路的开关能通过编程软件设置多种参数来实现复杂功能：灯光 延时开关参数；楼道控制功能参数：逻辑控制参数。西门子i n s t a b u se i b 系统常 用开关模块有：n 5 1 28 路每路1 6 a 开关控制模块；n 5 1 04 路每路1 6 a 开关控制 模块；n 5 6 74 8 路每路8 a 开关控制模块。 特别的是，西门子n 5 6 7 系列4 路8 路开关模块内置场景功能，可无需借助 其他设备实现场景功能。使用起开十分方便灵活。 普通灯光调光 通过i n s t a b u se i b 的调光模块对能对多种光源进行调光控制：如白炽灯调光， 2 2 0 v 卤素灯调光，1 2 v 低压卤素灯调光，调光的功率范围每路可从2 5 0 w 到 8 k w 。每一路的调光能通过编程软件设置多种参数来实现复杂功能：如调光范 围，调光时间等等。西门子i n s t a b u se i b 系统的常用普通灯光调光模块有：n 5 2 7 5 0 0 w 通用调光器；n 5 2 82 5 0 w 通用调光器；a q l 31 3 0 0 w 通用调光器。 日光灯调光 西门子i n s t a b u s e i b 系统能提供多种日光灯调光控制器，日光灯调光器控制 器控制开关和调节1 - 1 0 v 调光信号给日光灯电子调光整流器。该类设备同样可以 设置各种复杂的控制参数。常用的日光灯调光控制设备有n 5 2 51 路1 - 1 0 v 调光 器控制器，n 5 2 63 路1 1 0 v 调光器控制器，n 5 2 6 e8 路1 - 1 0 v 调光器控制器。 西门子光源集团欧司朗( o s r a m ) 能提供全系列的1 - 1 0 v 调光设备。有控 制荧光灯调光的1 - 1 0 v 设备，控制紧凑型荧光灯调光的1 - 1 0 v 设备，控制白炽 灯或连接电子式变压器低压卤素灯调光的1 - 1 0 v 设备。控制l e d 调光的1 - 1 0 v l e d 调光器。 灯光场景控制 西门子i n s t a b u se i b 系统能提供强大的场景功能，场景中可控制灯光调光 开关，也可把窗帘升降温度控制组合在场景中，用户可自己定义场景( 记忆功能) ， 场景变换可通过面板任意控制，灯光场景也可通过定时控制。常用场景控制设备 有n 3 0 0 单房间场景控制器和n 3 4 1 多房间大场景控制器。 本地遥控控制 西门子i n s t a b u se i b 系统能提供红外线或射频遥控方式，有多种带红外线接 收面板可供用户选择。特别的是，带红外线接受面板具有独立红外遥控通道，可 设置为同面板通道不相同，如一个四联带红外接收面板和手持红外遥控器最多可 实现开关2 4 路灯或调光控制1 2 路调光的功能。 对应一些大空间或有墙壁阻隔的情况，西门子可提供高性价比的射频接收面 板u p l 4 0 ，可通过手持射频遥控器来实现无阻隔的遥控。射频编码学习接收采 用特殊方式，绝无串扰的可能性。 射频遥控方式具有很多优点：如在办公室应用中多个房间共用一个射频接收 面板，在家居中无需要在很多房间设置红外线接收面板，在会议室内或宾馆大堂 基于人体特征检测的智能照明系统 避免人挡住红外线接收面板而无法遥控的情况。 光感控制 西门子i n s t a b u se i b 系统能提供强大的光感控制功能，系统可根据室外光线 强度对室内的灯光作出自动调节，如自动关闭靠窗的灯光或调光靠窗的灯光来达 到节能和舒适的效果。西门子i n s t a b u se i b 系统可提供a p 2 5 4 室外光线温度传 感控制器，该控制器能控制多个通道，可实现复杂的光线控制功能。 灯光恒照度控制 西门子i n s t a b u se i b 系统能提供强大的灯光恒照度控制功能，以达到舒适的 效果。系统可根据室内光线强度对室内的灯光做出自动调节，如调暗办公室靠窗 的灯光道3 0 ；如调暗中间的灯光道6 0 ，达到节能和舒适的效果。西门子 i n s t a b u se i b 系统能提供g e 2 5 2 g e 2 5 3 g e 2 5 4 灯光恒照度控制控制器，该控制器 能实现灯光恒照度控制功能。 红外线移动感应灯光控制 西门子i n s t a b u se i b 系统能提供强大的光感功能，红外线移动感应器感应人 的移动和探测环境光线亮度值，当环境光线亮度值低于设定值并有人移动时打开 灯光，当人在室内活动时，灯光持续打开，人离去后自动关闭，可以实现节能的 效果。常用红外线移动感应灯光控制设备有：u p 2 3 0 红外移动感应“联开关组 合面板：u p 2 5 5 墙装红外移动感应面板；u p 2 5 8 吸顶红外移动感应器。 灯光定时控制 西门子i n s t a b u se i b 系统能提供强大的定时控制功能，在公共建筑中，可通 过定时器定时开关灯光和变换场景；可实现复杂的定时开关功能，即按周、年、 节假日编排；夏令时自动调整。西门子有多种可供选择：r e g 3 7 1 双路定时器， r e g 3 7 2 四路定时器，r e g 3 7 3 十六路定时器。更独有n 3 5 0 e8 0 路网络化定时器， 可通过网络远程设置定时。 应急灯光控制 西门子i n s t a b u se i b 可以通过多种方式实现应急灯光的控制。如可以设置开 关设备在总线断电时触点打到闭合状态来实现应急照明的自动启动，也可以通过 开关量输入可连接消防信号，在收到消防报警信号时可自动关闭普通照明，自动 打开应急照明。可实现e i b 设备通过输入模快同安防系统的开关输出模块联动， 在晚间提供摄像机足够的照度。同样有多种开关量输入设备可供选择：2 路开关 量输入设备u p 2 2 0 1 3 ，4 路开关量输入设备u p 2 2 0 0 2 ，4 路开关量输入设备 g e 2 6 2 。 灯光中央集中控制和远程控制 该功能为通过r s 2 3 2 串口连接中央监控软件监控整个大楼的灯光。 ( 3 ) 欧洲安装总线e i b 技术简介 传输技术特点 e i b 是一个基于事件控制的分布式总线系统。系统采用串行数据通讯进行控 制、监测和状态报告。所有总线装置均通过共享的串行传输连接( 即总线) 相互 交换信息。数据传输按照总线协议所确定的规则进行。需发送的信息先打包形成 标准传输格式( 即报文) ，然后通过总线从一个传感装置( 命令发送者) 传送到 一个或多个执行装置( 命令接收者) 。 9 基于人体特征检测的智能照明系统 e i b 的数据传输和总线装置的电源( d c2 4 v ) 共用一条电缆。报文调制在 直流信号上。一个报文中的单个数据是异步传输的，但整个报文作为一个整体是 通过增加起始位和停止位同步传输的。 异步传输作为共享通讯物理介质的总线的访问需要访问控制，e i b 采用 c s m c a ( 避免碰撞的载波侦听多路访问协议) ，c s m c d 协议保证对总线的 访问在不降低传输速率的同时不发生碰撞。 虽然所有总线装置都在侦听并报文的传输，但只有具体相应地址的装置才作 出响应。为了发送报文，总线装置必需首先侦听总线，等待其他总线装置正在发 送报文完毕( 这称为载波侦听c a r r i e rs e n s e ) 。一旦总线空闲，从理论上说，每个 总线装置都可以启动发送过程( 这个称为多路访i h i ( m u l t i p l e a c c e s s ) 。 如果两个总线装置同时开始发送，具有高优先级的总线装置无需延迟可继续 传送( 这称为碰撞避免c o l l i s i o n a v o i d a n c e ) 。同时低优先级的总线装置中止传送， 等待下次再试，如果两者具有相同的优先级，那么物理地址较低的可以优先。 拓扑结构 系统最小的结构称为线路，一般情况下( 使用一个6 4 0 m a 总线电源) 最多 可以有6 4 个总线元件在同一线路上运行。 附c ；惹婉设备 璐就糨境瓣壁龟瓣 图2 - 2 拓扑结构 如有需要可以在通过计算线路长度和总线通讯负荷后，通过增加系统设备来 增加一条线路上总线设备的数量，最多一条线路可以增加到2 5 6 个总线设备。 一条线路( 包括所有分支) 的导线长度不能超过1 0 0 0 m ，总线装置与最近的电源 之间的导线距离不能超过3 5 0 m 。为了确保避免报文碰撞，两个总线装置之间的 导线距离不能超过7 0 0 m 。 总线电缆可与2 2 0 v 供电电缆并行敷设，并可形成回路和分支。总线导线不 需要终端连接器。当总线连接的总线元件超过6 4 个时，则最多可以有1 5 条线 路通过线路耦合器( l c ) 组合连接在一条主线上。上图所述结构称为域。每条 线路可以连接6 4 个总线元件，一个域包含1 5 条线路，故可以连接1 5 6 4 个 总线元件。 1 0 基于人体特征检测的智能照明系统 图2 - 3e i b 回路分支结构 安装总线可以按主干线的方式进行扩展，干线耦合器( b c ) 将其域连接到 主干线上。总线上可以连接1 5 个域，故可以连接超过1 4 0 0 0 个总线元件。 下面以一个办公大楼为例，说明e i b 系统拓扑图的实际结构。 围圃哩匝 抽 图2 - 4e i b 系统结构设计 四攫 艘路1 连接所露蜜袋e i b 驱动嚣 的屯气控制精和锪艟麟饭 量接 艟路1 连接所褒蜜袭曰b 驱磅爨 豹电气控制箱和镏能瓣甑 ：接 艘踌2 连接所有蜜羧目b 琵谚纛 的电气控制甜和智照箍板 接 ，线路2 遴按所察安装翻e 驱动嚣 的电气控制糖和智能硒板 基于人体特征检测的智能照明系统 图1 6 为e m 系统拓扑图的一个实例。 具体说明如下： 该系统由2 根支线构成，通过r s 2 3 2 接口与中控电脑连接，中控电脑可 监视和控制整个办公大楼，并通过e i b 网关与其他系统连接。 三层与四层的各个照明箱及现场面板开关通过e i b 总线电缆连接成支线 1 ，并在支线1 上配备一个6 4 0 m a 电源n 1 2 5 2 1 。 一层与二层的各个照明箱及现场面板开关通过e i b 总线电缆连接成支线 2 ，并在支线2 上配备一个6 4 0 m a 电源n 1 2 5 2 l 。 二根支线分别通过一个线路耦合器n 1 4 0 0 3 连接至主线上构成一个系统， 并在主线上配备一个1 6 0 m a 电源n 1 2 5 0 1 。 各个照明箱中分别分散安装有各种驱动器模块，采用标准d 矾安装方式， 每个模块均为标准模数化的模块。 现场安装有各种面板开关，采用标准8 6 盒安装方式。 i p 网络拓扑 2 0 0 3 年，e i b k系统诞生新的p 网络拓扑结构，e i b k n x 系统的主干 线为1 0 m 的i p 网络。 该方式很适合主干线有大量控制数据( 状态信息) 同可视化软件或网关进行 通讯，能保证这些信号的稳定和高效传输。 i p 网络拓扑结构使用e i b n xi p 路由器耦合器实现不同线路控制信号的 逻辑连接和跨线路信号的路由。 一融b 2 x o 勖刚蹬缱l | 耋组 图2 - 5e i b i p 网络拓扑a 1 2 基于人体特征检测的智能照明系统 西门子可提供e i b k n xi p 路由器耦合器：n 1 4 6 。同时西门子合作伙伴：德 国i p a s 公司可提供用于i p 网络的e i b k n x 可视化软件i p a sc o m b r i d g e s t u d i o 。 p 网络拓扑有以下几种拓扑方式： i p 路由器n 1 4 6 作为干线线路路耦合器，连接不同的域。此方式中不同的 e m 线路通过e i b 双绞线线路耦合器n 1 4 0 连接在一起。 p 路由器n 1 4 6 作为支线线路耦合器，连接不同的线路。 一 e 瞎2 x o 8 鞭绶绫电缝 图2 - 6e i b i p 网络拓扑b 基于人体特征检测的智能照明系统 图2 7e i b i p 网络拓扑c 口路由器n 1 4 6 作为干线线路耦合器和支线线路耦合器( 另一种连接方式) 总线元件 总线元件分为两类：传感器和驱动器。 传感器负责探测建筑物中智能面板的操作；光线，温度，湿度等信号变化； 定时器的定时时间到达等信号。 驱动器负责在接收传感器传送的总线信号并执行相应的操作，如开闭和调节 灯光的亮度；上下遮阳电机调节百页等；开关空调风机，调节水阀门等。 总线电源及技术参数 每条双绞线e i b 线路都有自己独立的电源，这就保证即使某条线路断电， e m 系统的其他部分仍能正常工作。 e i b 总线电源为它所在线路上的每个总线装置提供直流2 4 v 安全超低电电 压s e l v ( s a f e t ye x t r al o wv o l t a g e ) 。 根据每条总线上的总线设备数量，可以选择1 6 0 m a 或3 2 0 m a 或6 4 0 m a 的 e i b 总线电源。e i b 总线电源还有限压和限流保护装置并提供2 0 0 m s 的短暂断电 缓冲。 总线负载与其所连的总线装置种类相关，总线装置需在大于2 1 5 v 的直流电 压下工作，总线装置的功耗一般为1 5 0 r o w ，但如果有额外耗电的应用单元( 如 发光二极管l e d s ) ，其功耗可能增加到2 0 0 m w 。如果在短距离( 例如在同一个 控制盘) 内联有超过3 0 个总线装置，那么电源必需安装在这些装置附近。在一 条线路内允许连接最多两个电源，两个电源之间必需相隔至少2 0 0 m ( 导线长度) 的距离。 ( 4 ) d a l i 全新的照明控制标准和e i b d a l i 网关功能介绍 d a l i ：d i g i t a l a d d r e s s a b l el i g h t i n gi n t e r f a c e 中文简称为数字编址灯光控制界 面，它是全新的照明控制标准。它是全球主要照明厂商发起的协会和数字照明控 制的国际标准，它是统一的通讯标准，d a l i 将逐步取代1 1 0v 控制设备。 1 4 基于人体特征检测的智能照明系统 d a l i 是一个数据传输的协议，它定义了电子镇流器与设备控制器之间的通 信方式，设计应用d a l i 的目标是为了优化一个智能型的灯光控制系统，制定一 个系统结构简单；安装方便；操作容易，功能良优的灯光控制系统，可用于一个 房间内的灯光控制，还可以与灯光控制系统接口。 d a l i 系统与e i b 总线系统不同，不是将它扩展成具有各种复杂控制功能的 系统，而仅仅是作为一个灯光控制子系统，通过网关( g a t e w a y ) 接口集成于e l i 3 系统中，可接受e i b 控制命令，或回收d a l i 系统的运行状态参数。 将组合开关与调光控制于一体的d a l i 镇流器，通过d a l i 接口连接到2 芯 控制线上，通过e i b d a l i 网关( 作为m a s t e r ) 可对每个镇流器( 作为s l a v e ) 分别寻址，这意味调光控制器可对连在同一条控制线上的每个荧光灯的亮度分别 进行调光，一个单段d a l i 数据控制线上可对6 4 个镇流器分别编址，每个镇流 器内可设置1 6 个灯光场景，同一个镇流器还可以编在一组或在多个组，最大编 数组为1 6 。 西门子光源集团欧司朗o s r a m 是d a l i 标准的制定厂商之一，能提供全 系列的d a l i 设备。有控制荧光灯调光的d a l i 设备，控制紧凑型荧光灯调光的 d a l i 设备，控制白炽灯或连接电子式变压器低压卤素灯调光的d a l i 设备，控 制r g b 三基色的l e d 调光的d a l i 调光器。 将组合开关与调光控制于一体的d a l i 镇流器，通过d a l i 接口连接到2 芯 控制线上，通过e i b d a l i 网关( 作为m a s t e r ) 可对每个镇流器( 作为s l a v e ) 分别寻址，这意味调光控制器可对连在同一条控制线上的每个荧光灯的亮度分别 进行调光，一个单段d a l i 数据控制线上可对6 4 个镇流器分别编址，每个镇流 器内可设置1 6 个灯光场景，同一个镇流器还可以编在一组或在多个组，最大编 数组为1 6 。 |