智能照明控制系统开发方案.docx

智能照明控制系统软件开发方案 25 / 25目录一引言31.1编写目的31.2适用范围41.3文档概述41.4参考资料51.5术语、定义和缩写5二总体概述62.1现有系统描述62.2系统建设目标62.3需求概述72.4软件系统主要功能8三系统设计113.1设计原则113.2系统用户133.3接口设计143.4系统功能分析14四实现策略154.1实现本系统功能的方法154.2关键技术154.3开发策略154.4数据存储备份策略164.5技术路线18五运行环境185.1硬件环境185.2软件环境195.3开发工具195.4项目设计依据19六系统的结构和组成19七. 控制原理21八.系统的功能21九. 使用效果22十.售后服务与技术支持2310.1技术培训2310.2现场技术服务2310.3技术资料服务2410.4热线技术支持24一引言1.1编写目的本文档作为XXXXXXXXXXXXXXX有限公司与XXXXXXXXXXXXXXX救援设备有限公司之间就建立XXXXXXXXXXXXXXX救援设备有限公司智能照明控制系统软件开发服务达成共识的基础文件，作为双方界定项目范围、签定合同的主要基础，也作为本项目验收的主要依据。同时，本文档也作为智能照明控制系统软件需求理解达成后继工作开展的基础，供双方项目主管负责人、项目经理、技术开发人员、测试人员等理解需求之用。本文的研究思路是基于智能化管理的理论、利用先进的现代科技技术，将供智能化管理这种优秀的管理模式引入照明控制系统的运作中，其核心在于最大限度提供照明系统的控制和管理水平，减少照明系统运营成本，使XXXXXXXXXXXXXXX救援设备有限公司的照明控制水平得到提高，增强企业竞争力。智能化照明是随计算机、传感器、通讯、网络与自动控制技术而发展起来的综合技术，正以惊人的速度向各个专业领域渗透。智能化是任何电子产品必然的发展方向之一。智能照明控制技术的发展可以使照明更加省电、节能、使用更便捷，在需要的时间给需要的地方以最高效的照明，提升照明环境质量。智能化照明更是使照明进一步走向绿色和可持续发展的重要方向。本智能照明系统是一个集多种控制方式、现代数字控制技术和网络技术、照明技术于一身的控制系统。系统按照煤矿特点，配置灵活、合理，功能丰富, 界面美观友好，操作简便快捷。该智能照明控制系统主要包括“照明状态”、“历史数据” 、“系统设置”三大部分。在本工程项目系统建成后，全矿照明将实现计算机远程自动监控和管理，监控系统通过将自动化控制技术与计算机技术相结合，达到对矿井照明的高效、可靠、全方位的管理。本系统的建设将坚持和把握“可靠性、先进性、扩展性、经济性、易用性”五个关键原则。该系统建成后，可实现一秒钟内全矿所有或部分（按需设置）照明的自动开关，既可节约大量电能，又可延长灯具的使用寿命，从根本上实现了电费、灯具费、维修费等费用大量节省的目标。1.2适用范围本文档适用于所有与本项目有关的软件开发阶段及其相关人员，其中：XXXXXXXXXXXXXXX有限公司方面的项目负责人、公司方项目经理、技术开发人员（包括分析人员、设计人员、程序人员）、测试人员应重点阅读本文档各部分，其他人员可选择性阅读本文档。1.3文档概述本文档主要描述了智能照明控制系统软件总体设计思路。本文档首先从业务背景、系统功能、运行环境等方面概要描述系统，其次从设计原则、功能设计、数据结构设计等方面描述系统的总体设计情况，然后进一步详细描述系统技术实现策略、项目实施以及待确定的问题。1.4参考资料1、李刚,林凌.与8051兼容的高性能、高速单片机C8051FxxxM.北京:北京航空航天大学出版社,2002.2、莫德举,刘丽丽.RFIC卡读写器研发J.仪器仪表学报,2003(8).3、王广涛,杨喜梅.天车对位下料装置改进方法的探讨J.铸造设备研究,2007(4).4、宋汉珍.微型计算机原理M.北京:高等教育出版社,2005.5、秦宪礼,刘新蕾,沈斌.基于无线射频通信的多功能瓦斯报警矿灯的研制J.工矿自动化,2008(6).6、赵松杰,李兰忖.基于AT89C52的天车智能遥控系统研究与设计J.自动化仪表,2008(9).7、陈光宇,刘树勇.一种新型控制与保护开关在天车改造中的应用J.低压电器,2008(5).1.5术语、定义和缩写1、C/S （Client/Server，客户机/服务器）模式又称C/S结构，是软件系统体系结构的一种。C/S模式简单地讲就是基于企业内部网络的应用系统。2、XP，极限编程（Extreme Programming）是一门针对业务和软件开发的规则，它的作用在于将两者的力量集中在共同的、可以达到的目标上。3、TCP，Transmission Control Protocol 传输控制协议TCP是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层（Transport layer）通信协议，由IETF的RFC 793说明（specified）。二总体概述2.1现有系统描述XXXXXXXXXXXXXXX有限公司在与XXXXXXXXXXXXXXX有限公司就制作智能照明控制系统软件开发方案开发达成共识之前，没有关于智能照明控制系统软件系统。2.2系统建设目标本智能照明控制系统利用先进电磁调压及电子感应技术，对照明情况进行实时监控与跟踪，自动平滑地调节电路的电压和电流幅度，改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗，提高功率因素，降低灯具和线路的工作温度，达到优化供电目的照明控制系统。随着计算机技术、通信技术、自动控制技术、总线技术、信号检测技术和微电子技术的迅速发展和相互渗透，照明控制技术有了很大的发展，照明进入了智能化控制的时代。实现照明控制系统智能化的主要目的有两个：一是可以提高照明系统的控制和管理水平，减少照明系统的维护成本;二是可以节约能源，减少照明系统的运营成本。具体目标如下：1、节省能源和降低运行成本。2、可实现照明的快捷控制。3、节省施工和施工简易性。4、节省设计费用，以及维护保养费用。5、系统具有较高的抗干扰能力及较高的稳定性、可靠性。6、采用高速数据交换技术，具有最佳的实时性。7、采用模块化面向对象设计技术，功能强、集成方式灵活，可适应不同应用规模需求。8、有强大的查询及数据输出功能。9、查询时间段可任意设定。10、开放性，整个系统是一个开放系统，兼容性强。11、灵活性，系统组件方式灵活，功能配置灵活，功能全面，配置方便。12、高安全性和可靠性，系统具有完善的安全防范措施，对所有操作人员赋予操作权限，并有完善的密码管理功能，人员注册、设备操作均有详细的记录。13、系统方便扩展和升级，系统采用分层模块化结构，便于系统的扩容和升级，灵活的数据配置软件，只需通过配置数据库即可将新增监控对象加入系统。2.3需求概述2.3.1功能全面实用本智能照明控制系统可以根据环境变化、客观要求、用户预定需求等条件而自动采集照明系统中的各种信息，并对所采集的信息进行相应的逻辑分析、推理、判断、并对分析结果按要求的形式存储、显示、传输，进行相应的工作状态信息反馈控制，以达到预期的控制效果。2.3.2灵活的模块化设计本系统所有功能均采取模块化设计，可根据客户的需求灵活配置各模块，极高的数据处理能力，完善的数据备份机制，保证数据有效、准确，界面友好统一，任何用户稍加培训就可以轻松上手。2.3.4先进的技术开发体系本系统在设计开发过程中引入有着极其严格的过程管理，全面引入面向对象设计思想，对项目进行全面控制和管理，以保证软件系统的开发质量及可维护性。2.3.5软件系统具有拓展性软件系统可根据煤矿工作者、应用软件管理者的实际需求对已有的数字化功能进行调整，也可以进一步开发新的功能，以满足软件应用人员管理的需要。2.3.6软件系统成本低，维护费用少。降低企业软件系统的运行风险及维护费用。2.4软件系统主要功能2.4.1登陆首页打开软件后，软件首页即呈现“照明状态”页面，界面清晰，呈现设备名称、照明状态、声控状态、红外状态、节能状态、开关状态。此“照明状态”界面，是本系统的核心功能。页面下方为“照明状态”、“历史数据” 、“系统设置”、“用户登录”版块。2.4.2用户登陆用户需登录才可进行“照明状态”、“历史数据” 、“系统设置”的具体操作。点击 “用户登录”，即进入登录页。输入用户名、密码，并确认密码，点击“登录”，成功登录后即可进行“照明状态”、“历史数据” 、“系统设置”的相关操作。如未进行用户登录，点击 “历史数据” 、“系统设置”，页面自动跳入“用户登录”页面。登录后，“用户登录”按钮变为“用户退出”按钮。用户完成“照明状态”、“历史数据” 、“系统设置”的相关操作后，点击“用户退出”按钮，即可完成安全退出操作。2.4.3照明状态用户输入用户名及密码登录后，点击“照明状态”，即可进行“照明状态”的具体操作。点击“开关”，即可开启或关闭各矿道照明。可点击页面下方的“首页”、“上一页”、“下一页”、“尾页”，查看、控制各页面照明状态。2.4.4历史数据用户点击“历史数据”，如未登录，页面自动跳入“用户登录”页面。输入用户名及密码登陆后或已登录，页面中可显示各设备名称，点击设备名称可以查看该设备的历史数据。例如，点击“矿道左01”选择页面左下方的年、月、日，即可查看当日每隔一个小时照明系统的状态、声控的状态、红外的状态、节能的状态。也可点击“首页”、 “上一页”、“下一页”、“尾页”，查看相应时间段各项指标的数据。页面下方设有“照明状态”、“历史数据”、“系统管理”、“用户退出”板块，可快捷进入各版块。2.4.5系统设置用户点击“系统设置”，如未登录，页面自动跳入“用户登录”页面。如输入用户名及密码登陆后或已登录，主页面呈现照明设备接入设置、用户设置、数据还原、接口设置、历史数据检测设置、数据备份、数据压缩。页面下方设有“照明状态”、“历史数据”、“系统设置”、“用户退出”板块，可快捷进入各版块。点击 “照明设备接入设置”，即可进入照明设备接入设置页面，查看各矿道接入情况。也可点击“首页”、“上一页”、“下一页”、“尾页”，查看其它矿道照明设备接入情况。页面下方设有“照明状态”、“历史数据”、“系统管理”、“用户退出”板块，可快捷进入各版块。点击 “用户设置”，即可进入用户设置页面。页面中呈现各用户名，可点击“修改”或“删除”对已有用户进行修改。点击“取消”，即可返回上一页面。点击“用户设置”页面中的“添加”即进入用户添加页面，填写用户名、密码、确认密码，点击此页面中的“添加”，即可完成用户的添加操作。点击“取消”，即可返回上一页面。点击 “数据还原”，即可进入数据还原页面。选择“浏览”，选择数据备份文件所在的路径，点击“确定”，即可完成数据还原的操作。点击“取消”，即可返回上一页面。点击 “接口设置”，即可进入接口设置页面。点击启用，填写端口、Ip地址。填写完成后，点击“确定”，即可完成对接口的启用设置。点击“历史数据监测设置”， 即可进入历史数据监测设置页面。填写单位：秒、分、小时，点击“确定”，即可完成历史数据监测频率的设置。点击 “数据备份”，即可进入数据备份页面。选择“浏览”，设置数据备份文件的路径，点击“确定”，即可完成数据的备份。点击“取消”，即可返回上一页面。点击 “数据压缩”，即可进入数据压缩页面。点击“确定”，即可完成数据压缩的操作。三系统设计3.1设计原则3.1.1设计依据本方案在设计过程中始终遵循系统应具备高可靠性、先进性、实用性、可扩展性及开放性原则，以满足智能照明控制系统整体的需要。设计依据为：1、民用建筑设计通则GB5035220052、民用建筑电气设计规范JGJ/T16-923、智能建筑设计标准GB/T50314-20004、智能建筑评估标准DG/T08-20015、智能建筑工程质量验收标准GB50339-20036、建筑智能化系统工程设计管理暂行规定（建设部1997-290）7、建筑电气设计规范（JCJ/T16-92）8、智能建筑设计标准（DBJ-08-47-95）9、建筑设计防火规范（GB50045-95）10、装修图纸11、电气图纸3.1.2设计指导思想1、可靠性规范化设计、选型，备用线缆、通道；2、先进性充分采用发挥FULL-2WAY总线系统最新技术及产品优势；3、个性化与通用化相结合简单、通用、易懂的方式实现所有普通及特殊功能；4、灵活性系统硬件及软件易于改变与扩展；5、易维护性输出模块采用集中导轨式安装，并设置手动功能。所有控制区域的灯光回路可实现时间顺序控制、计算机监控、液晶触摸屏控制、现场面板控制及遥控等智能化控制方式。3.1.3设计原则1、集中控制和多点操作功能：在任何一个地方的终端均可控制不同矿道的灯。2、全开全关和记忆功能：整个照明系统的灯可以实现一键全开和一键全关的功能3、技术先进性：选用国际最新的专业厂家产品。4、系统高可靠性：系统软件采用技术成熟的产品。5、系统运行管理方便：软件系统中文化，组态开发，操作方便。6、技术支持能力强：承建单位技术实力强，服务完善。7、系统可扩展性能强：模块化结构有利于扩展与维护。8、投资少：系统选型具有高性能价格比。9、建设时间短：在较短的时间内完成系统的安装调试。3.1.4系统特点该智能照明控制系统功能完善，可靠性、安全性高。系统具有较高的抗干扰能力，采用高速数据交换技术，具有最佳的实时性。系统组态灵活方便，功能强、集成方式灵活。可扩充性，系统软件具有较强的可扩充性和升级能力。灵活性，系统组件方式灵活，功能配置灵活，功能全面，配置方便。高安全性和可靠性，系统具有完善的安全防范措施，对所有操作人员赋予操作权限，并有完善的密码管理功能，人员注册、设备操作均有详细的记录。易用性原则。系统应使用参数化设计，界面友好，操作简便，自动化程度较高。可维护性原则。系统可对采集的数据和错误的数据提供文本文件备份服务，通过查询功能实现对操作日志及操作结果的再现，并且可找到相关文件的保存路径。3.2系统用户3.2.1普通用户该系统的普通用户为智能照明控制系统的使用者，工作人员通过该系统查询、记录、管理照明。3.2.2系统管理员该系统的管理员为智能照明控制系统的管理者，系统管理员通过用户名登陆系统，按照需求进行操作。3.3接口设计接口是提供给其他模块或者系统使用的一种约定或者规范。因此接口必须要保证足够的稳定性和易用性。这是设计接口的基本要求。本系统对外提供一个TCP端口。端口号默认为2001，其它程序可以通过此端口，获取各时间段智能照明系统记录的数据。3.4系统功能分析本智能照明控制系统软件有助于实现矿井的现代化管理；可显示其监控范围内全部被监控状态；能查询各矿道照明情况历史数据；具有完善的操作管理功能。3.4.1本智能照明控制系统可对照明状态进行查看和控制，可任意开启或关闭各矿道照明。3.4.2系统具有对各设备历史数据的存储和查询功能。所有数据能保存在数据库中，以便保存和备份。根据输入的查询时间，可显示各被检测的照明状态的历史记录。3.4.3软件具有对照明设备接入设置、用户设置、数据还原、接口设置、历史数据检测设置、数据备份、数据压缩必须使用密码操作，并具有操作记录。3.4.4页面下方均设有“照明状态”、“历史数据”、“系统设置”、“用户退出”板块，可快捷进入各版块。四实现策略4.1实现本系统功能的方法首先要制作一个仓库设备信息的存储库，以用来存储设备信息。作为主题工作后台。接下来将要再建立一个主表，也就是设备信息表，作为前台功能展开，以完成各方面操作。4.2关键技术4.2.1 LED调光技术目前对LED调光IC的研究还处于初级阶段，市面上的调光LED停留在小功率的层面。我们必须要开发一套成熟的可以驱动更大功率的LED的调光方案，从而降低整体的成本。4.2.2控制器的网络化技术我们的产品既可以单独小规模安装，也可以大范围安装。大范围安装时，可以通过计算机系统集中控制大型建筑里的灯光系统。因此控制器的控制信息交换和通信也是我们需要解决的关健技术之一。4.3开发策略4.3.1 OOP开发策略OOP开发策略是为了解决面向过程程序设计中存在的功能与数据分离而引起的程序复杂性问题而设计的。与SP相比，更易于实现对现实世界的描述。通过对象机制来封装处理与数据，以控制程序的复杂度，通过继承提高程序可重用性和软件开发效率。4.3.2软件实现的管理为了确保工期提高开发效率，需要对人力资源进行有效组织。最好将程序员组成开发小组，以团队承担编程工作。小组组成具有平等协作制、组长负责制和技能互补制三种形式。开发管理人员，对项目开发的进度和工作安排都必须有详细计划，出现软件危机最主要的两个因素就是开发成本难控制和开发计划难落实。4.3.3编程框架编程框架主要是软件的基础构架，为应用程序所包含的业务对象、数据访问和界面逻辑中的基类。编程框架可由建模工具根据设计模型通过正向工程直接生成。 4.3.4软件实现有关问题1、软件实现的报告与审批。2、发挥程序员的独创性。3、功能编程、界面编程以及后台数据库的编程应分开实现。4.4数据存储备份策略4.4.1磁盘阵列技术磁盘阵列技术也称为RAID，该技术可以在定程度上改善硬盘系统的可靠性与可用性。简单的磁盘阵列可以采用在服务器中加装RAID卡和多个硬盘来实现，更好的方法是采用专用的磁盘阵列柜。4.4.2双机容错和集群双机容错技术是国内对于双机容错相关技术的俗称。在国外，一般称为高可用系统。它的基本原理是在同一个计算机应用软件系统上采用两个或两个以上的主机/服务器硬件系统来支持。这样，当主要的主机/服务器发生故障时，就通过相应的技术，由另外的主机/服务器自动接管故障机器所承担的任务。4.4.3磁盘镜像磁盘镜像是指在一个磁盘控制器下挂接两个同样的物理硬盘，一个为主盘，另一个为镜像盘，数据可同时写到两个硬盘中。两个硬盘在工作中完全保持相同的状态，这样，在一个硬盘发生故障时，另一个就能保证系统正常工作，但是，这种方法在磁盘控制器发生故障时，系统仍无法止常工作。4.4.4备份模式每个文件都是由不同的逻辑块组成的，每一个逻辑的文件块存储在连续的物理磁盘块上。但是，组成一个文件的不同逻辑块极有可能存储在分散的磁盘块上。比如UNIX系统，它使用了索引节点或“inode”结构来映射逻辑块地址和相应的磁盘上的物理地址。一个inode包含了指向物理磁盘块的指针。对于比较大的文件来说，一个单一的inode太小，无法映射所有的逻辑块，需要多个块的间接引用包含更多的指针。备份软件通常既可以进行文件操作又可以对磁盘块进行操作。基于文件的备份系统能够识别文件结构，并拷贝所有的文件和目录到备份资源上。这样的系统跨越了存储在每个inode上的指针，顺序的读取每个文件的物理块。然后备份软件连续的将文件写入到备份媒介上。这样的备份使得每个单独文件的恢复变得很快。4.5技术路线4.5.1LED调光线路的研发LED属于半导体元器件，它与传统的电光源有着很大的区别。因此LED的调光必须采用专用的调光线路才能达到最佳的调光效果。我司经过数月来的市场需求调研和产品技术研发，目前已经实现了LED的专用调光线路：先通过CPU调压，然后再将其转化为PWM调节实现数字化的调节，亮度可0%100%调节。且解决了用可控硅调光时对电网产生的影响。经过我们的测试，无论是从调光的效果还是相关的技术指标均达到理想标准，目前在同类产品中属于先进水平。4.5.2控制器功能的实现控制器的作用是连接并控制每个LED灯，控制器接收到面板或者遥控器的指令后就调节。4.5.3系统的整体联机调试。前期我们开发的调光线路、控制器等都属于单元系统。第三步就是通过网络把各个单元系统组成一个完整的大系统。其中包括数据通信、组网技术、计算机管理软件、嵌入式系统等。五运行环境5.1硬件环境服务器端：处理器：奔腾D以上内存：1G以上硬盘：60G以上客户端：处理器 奔腾D以上，内存500M以上5.2软件环境操作系统：XP 或Windows 98 及以上系统应用软件：Office2000中文版，Excel和Word数据库：SQL Server 2000客户端：XP 或Windows 98 及以上系统，.NET Framework 4.05.3开发工具开发工具：Microsoft Visual Studio 2010数据库：Microsoft SQL Server 20005.4项目设计依据1、建筑智能化系统工程设计管理暂行规定（建设部1997-290）2、建筑电气设计规范（JCJ/T16-92）3、智能建筑设计标准（DBJ-08-47-95）4、建筑设计防火规范（GB50045-95）5、装修图纸6、电气图纸六.系统的结构和组成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。它们各有特色，前者灵活性较强，易于扩展，控制相对独立，成本较低。后者可靠性较高，故障诊断和排除简单，存取协议简单，传输速度较高。一般智能照明控制系统都为数字式照明管理系统，它由系统单元，输入单元和输出单元三部分组成。除电源设备外，每一单元设置唯一的单元地址，并用软件设定其功能。通过输出单元来控制各负载回路，各种形式的单元简述如下：、系统单元：用于提供工作电源，源系统时钟及各种系统的接口，包括系统电源、各种接口（PC、以太网、电话等），网络桥。主系统对各区域实施相同的控制和信号采样的网络；子系统则对各分区实施不同具体控制的网络。主系统和子系统之间通过信息等元件连接，实现数据传输。、输入单元：用于将外部控制信号变换成网络上传输的信号；如可编程的多功能（开/关、调光、定时、软启动/软关断等）输入开关、红外线接收开关及红外线遥控器（实现灯光调光或开/关功能）。各种型式及多功能的控制板，（如有的提供LCD页面显示和控制方式，并以图形、文字、图片来做软按键，可进行多点控制、时序控制、存储多种亮模式等），各种功能传感器（如红外线传感器可感知人的活动以控制灯具或其他负载的开关,亮度传感器）,通过对周围环境的亮度的检测，调整光源的亮度，使周围环境保持适宜的照度，以达到有效利用自然光，节约电能。、输出单元：智能控制系统的输出单元是用于接受来自网络传输的信号，控制相应回路的输出以实现实时控制。输出单元有各种型式的继电器。调光器（以负载电流为调节对象，除调光功能外，还可用作灯具的软启动，软关闭）模拟量输出单元，照明灯具调光接口，红外输出模块等。系统一般采用集中控制和管理、分散执行的方式，亦即配置中央监控中心和智能控制照明柜，前者有控制计算机、主通信控制器等设备，用于对整个系统进行控制和管理工作，通过网络将控制命令与各智能控制柜的可编程控制器进行通信联络，同时接收来自智能控制柜内可编程控制器的有关自动及手动工作状态、灯具开/关状态等，并在异常情况下采取处理措施。七. 控制原理CBUS系统是一个二线制的照明管理系统，所有CBUS单元由一对通讯信号线（UTP5）连接成网络，每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设置功能，通过输出单元控制各负责回路，输入地址通过群组地址和输出单元建立对应联系。当有输入时，输入单元将其转换成CBUS信号在系统总线上广播，所有的输出单元接收并作出判断，控制相应输出回路。CBUS系统的控制方式是由计算机设定的，一旦系统设置完成后电脑即可撤除。CBus系统的每个单元均内置微处理器，所有的参数被分散存储在各个单元中，即使系统断电也不会丢失。八.系统的功能目前智能控制系统具有以下功能：1、智能系统设有中央监控装置，对整个系统实施中央监控，以便随时调节照明的现场效果，例如系统设