智能建筑照明节能控制系统研究

智能建筑照明节能控制系统研究

王东

身份证号码: 654225198408191517

摘要:随着科技水平的提高，促进智能建筑的发展。智能建筑照明节能控制条统是智能建筑发展中的重要组成部分，其良好的经济适用性和绿色环保性与可持续发展战略非常吻合，建筑从业人员须秉持智能建筑照明节能控制集统的设计原则，对包括检测模块、控制电路及无线通信模块等在内的硬件以及检测模块的较件进行优化设计，为智能建筑照明节能控制系统的安装和具体应用提供科学指导，促进建筑行业绿色发展。

关键词:智能建筑;照明节能;智能控制系统

引言

在节能领域，建筑照明的能耗一直处于非常关键的位置。智能照明近年来迅速发展，已逐渐成为现代化城市建设的重要组成部分，为推进节能减排和节约电力资源，推广智能照明是一项非常重要的举措

1 智能建筑照明节能控制系统的总体架构

设计的智能建筑照明节能控制系统是一种数字化、分布式现场控制系统，核心组成包括单片机、开关模块、智能传感器、液晶显示屏等。系统信息采集电路中包含若干传感器，如光照传感器、热释电红外传感器等,用于实时获取智能建筑内的温度、光线波长等数据。所得数据首先由单片机进行处理，然后将处理结果经ZigBes收发节点发送至上位机。这样一来，管理员可以通过上位机的液晶显示屏直观地了解整个智能建筑内的现场环境信息。根据实际需要，管理员在液晶显示屏上编辑并发送控制指令，指令从上位机发出，经ZigBee收发节点再发送到下位机(单片机)。单片机将操作指令转化成相应的控制命令，并控制执行电路作出相应动作，从而实现对节能灯具的开关控制。

2 智能建筑照明节能控制系统的设计原则

2.1环保性

环保性原则是建筑照明节能设计的基础原则，在照明设备选择过程中，应全面考量材料性能、光照性能及能耗情况等要素，确保照明系统内各设备具有绿色环保优势，避免设备在使用过程中产生有毒有害物质，威胁业主人身安全，或使周边生态环境受到破坏。

2.2适用性

智能建筑照明节能控制系统设计的目的是保证建筑正常照明，不能为了节约用电而损害建筑的正常使用。设计人员必须深入考察建筑照明的范围、条件、负荷及功能等，优化控制系统的供配电及控制方案，确保建筑得到充分的照明，保证照度、色度、均衡性及显示指标等全部达标，同时合理控制眩光问题

2.3 安全性

照明系统运行水平与建筑内部人员生命财产安全联系密切，设计人员应乘持安全性原则，提高照明系统设计水平。通过反复论证照明系统设计方案，判断方案内容是否科学合理，及时处理方案中存在的各项问题，优化调整方案内容，强化系统运行安全性和稳定性，避免照明系统在运行过程中出现安全事故，如短路火灾或灯具坠落等导致诱发人员伤亡。

3 智能建筑照明节能控制系统设计方案

3.1 硬件设计

智能建筑照明节能控制系统中的主要硬件有检测模块、控制电路及无线通信模块三种。核心模块是检测模块及控制电路，要求科学设定模块位置:检测模块在室内安装，可以对检测光线强度，判定室内是否有人;灯光开关是控制电路的安装位置，控制电路负责对灯光开关进行控制，确保能源得到充分利用。(1)检测模块。在设计期间，设计人员需要综合考量照明需要和照明情况。在检测模块中，光照检测及红外检测模块是设计重点 。(a)光照检测模块。模块的核心组件是光敏电阻，可以准确检测光照强度，控制灯具的启闭。光敏电阻阻值和光照之间是反比例关系，如果光照良好，光敏电阻阻值很小，所分得的电压很小，会有低电平信号输出，灯光变暗;反过来，如果光敏电阻阻值很大，所分得的电压很大，会有高电平信号输出，灯光变亮。(b)红外线检测模块。块采用红外线技术感知人体辐射能量及空间温度，应用的红外传感器是人体感应式的，借助红外线检测及专业芯片对感应信号实施强化处理，对单片机进行控制，可以合理控制灯具启闭。(2)控制电路。控制电路在整个系统中发挥重要作用，控制电路的软件开发主要利用美国KeilSoftware公司出品的Keilp Vision3集成开发环境，该开发环境采用C语言工具，支持多开发平台，具有良好的扩展性，可以支持ARM7、ARM9以及最新的Cortex-M3处理器，具有软件调试功能。控制电路的核心功能是时间控制，单片机通过专业的时钟芯片获得时钟信号。同时，时间显示也是控制电路的重要功能，可借助专业液晶屏幕清晰呈现时间。(3)无线通信模块。无线通信技术随着通信技术的发展，应用性能持续优化。为达到信息化和智能化建设目标，在智能建筑照明节能控制系统中须引进无线通信技术。LoRa 无线通信技术最为常用，其以控制电路连接检测模块，实现双方通信。LoRa无线通信技术应用期间须选择专业模块，保证无线通信畅通。

3.2 软件设计

(1)集中控制器的程序设计。(a)在主机向下位机发送操作命令后，集中控制器可以监听GPRS模块是否正常接收该操作命令。如果顺利接受，则单片机按照GPRS 网络协议处理该操作命令，并且利用通信串口把处理结果反馈给主机。同时，单片机自行判定该操作命令是否有效，如果有效则执行该操作。(b)在前端传感器上传数据后，集中控制器可以监听 zigBee网络模块，判断该数据是否正常获得。如果获得数据，则将该数据发送至单片机，单片机对数据进行解析处理，并将数据解析结果转化为符 合GPRS 协议的数据帧格式保存。(c)根据灯具的型号、功率等，灵活设定对灯具的控制时间。由于智能建筑中节能灯具的数量较多，并且分布在不同的楼层和房间，为了进一步提高控制效果，需要利用集中控制器建立控制网络，并将每一个节能灯具作为该网络中的一个节点，以便于实现协调控制。(2)单灯控制器的软件设计。单灯控制器在接收到信息后，第一步要提取信息包含的数据帧，并执行一个判断程序“该数据帧是否发送至自身节点?”,如果判断结果为“y”，则对后续的协议进行解析;如果判断结果为“N”，则将该信息转发到路由器。监测到的数据帧发送到自身节点时，要进行格式分析。如果格式错误，则将其丢弃，如果格式正确，则对其展开解析。数据帧被分解后，可以得到源地址、目的地址、命令段、校验段等若干部分。在单灯控制软件设计中，只需要对命令段包含的命令内容进行分析，从而明确下一步的操作。根据解析和判断结果，大体可以得到“所有灯体全部开/关”“指定灯体开/关”和“指定温体降温设备开/关”等几种操作命令。当命令执行完毕后，还会将信息反馈至单片机重新进入监测状态，直到单片机发出下一条新的命令，达到循环控制的效果。

3.3 加强自然光利用

在建筑照明设计阶段，应加强自然光利用，以此实现节能目标，这也是最简单的节能设计方法。为提高自然光利用水平，充分发挥自然光的作用，应做好针对性研究。在早期阶段，我国采取了一系列的将自然光引进室内，其中应用最广泛的是利用玻璃幕墙引进自然光。在社会不断发展下，这种传统的引光方法存在的局限性逐渐显现，我国的自然光引进技术仍有很大上升空间。

结语

随着电能紧缺问题的不断加剧，节能理论已深入人心，将节能理论应用在建筑照明设计阶段具有积极意义，不仅能够降低照明系统运行损耗，还能够提高照明效果。在设计工作过程中，设计人员应秉持环保性、适用性、安全性原则，加强建筑照明节能设计，在充分发挥照明系统作用的基础上，降低照明系统运行能耗，减少业主电费支出，积极打造环境友好型社会。

参考文献

[1]陈忠兴、建筑照明电气节能设计应用实践[J].光源与照明，2022(5)42-44.

[2]帅品格.地铁车站照明系统节能研究与应用[J].南昌:南昌大学，2022.

[3]朱静宜.基于云计算的建筑照明节能智慧管控平台设计[J].计算机时代，2021(8):60-62.