楼宇智能照明控制系统设计选题背景和意义及调研综述

楼宇智能照明控制系统设计选题背景和意义及调研综述1.1选题背景和意义随着信息控制技术的发展,现代化建筑中的楼宇自控设备和不同功能的系统越来越多,越来越复杂。但无论何种建筑,也不论该建筑的智能化程度有多高,照明控制一直在其楼宇自控系统中占据十分重要的位置。目前，我国照明用电占建筑用电的20%-30%，该项目是一种基于单片机89C51和CAN总线的智能照明系统硬、软件设计。该系统可根据对光强度的不同需求，均匀调节环境内光照强度，实现室内照明的人性化、个性化。传统的控制方法是将被控制的设备用连线引入控制室,这样不仅造成电力电缆铺设过多,增加了投资成本,而且还大大增加了灯回路的辐射干扰,对空间电磁环境造成了污染。智能照明控制系统为现代化建筑楼宇照明提供了新途径—微机型灯光控制系统。它采用网络控制技术,使得照明灯的电力线路可以不再经过控制室,而直接引入顶棚或马道。这种控制方法不仅可以方便地控制灯光的亮度,还减少了电力线路及相应设施投资,减少了灯回路的辐射干扰,而且可以使灯回路采用母线方式布线,线路规整,便于安装维修。但在目前使用的微机型灯光控制系统中,由于网络通信大多采用RS-232、RS-485、20mA电流环等通信方式[1],因而普遍存在通信距离短、数据传输速度慢、误码率高、可靠性差等问题[2]。CAN总线是现场总线的一种,具有通信速率高、开放性好、报文短、纠错能力强以及控制简单、扩展能力强、系统成本低等技术特点和一系列优点。CAN是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。其特点有：（1）CAN总线通信接口集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等工作。（2）CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。（3）CAN总线采用了多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线的微机灯光控制系统就是采用现场总线控制技术[3],构成全分散式微机灯光控制系统,有效地解决了微机型灯光控制系统的不足。CAN总线所需的完善的通信协议[4]可由CAN控制器芯片和接口芯片实现,大大降低了系统的开发难度、组成成本,缩短了开发周期。该系统投资少、功能强、可靠性高、便于扩展,特别适合大型的智能办公大厦对灯光设备的控制需要。在市场上具有强劲的竞争力。1.2课题关键问题及难点该课题的关键技术是CAN总线技术。CAN（controllerareanetwork）是一种有效支持分布式实时控制的串行通信网络。CAN总线控制器可工作于多种方式，并采用无损结构逐位仲裁竞争方式向总线发布数据(它废除了站地址编码，代之以对通信数据进行编码，这可使不同节点同时接收到相同的数据，使CAN总线构成的网络测控节点之间的数据通信实时性更强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和灵活性(其次，CAN总线通过CAN控制器接口芯片PAC82C250的2个输出端CANH和CANL与物理总线相连(当系统有错误出现多节点同时向总线发送数据时，系统将不会出现总线短路，损坏某些节点的问题，而且CAN节点在错误严重情况下具有自动关闭功能，保证不会出现RS485网络中因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态。难点在于采用CAN总线技术组网，连接各种类型的照明控制装置，来实现能量管理，实现照明的定时控制和按需求控制等功能。1.3调研综述1.3.1目前国内、国外该项目的研究状况从20世纪60年代开发了白炽灯、荧光灯、高强度放电灯所使用的电子调光器[5]，到20世纪90年代以来，国外以计算机技术为基础开发出灯光自动调光系统、自动关停系统和自动补偿系统，也称“智能照明”的新型照明控制系统，并已有定型产品得以良好的推广和运用，使建筑照明由传统控制走向计算机控制或无人控制的新领域。自1984年美国建成第一座智能建筑以来的十几年中,在世界范围内,智能建筑以一种崭新的面貌和技术,迅速在各地展开。尤其是亚洲的日本、新加坡、台湾等国家和地区,为了适应智能建筑的发展,进行了大量的研究和实践,相继建成了一批具有智能化的建筑。我国在20世纪(以下同)80年代末着手编制建设部的《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92时,也开始涉及到智能建筑的理念,并提到了楼宇自动化和办公自动化,直到90年代初智能建筑这一概念才逐渐被越来越多的人们所认识和接受,尤其是在1993-1995年期间,全国上下许多大中城市的房地产商都将自己开发兴建的建筑标以“智能建筑”,“全智慧型建筑”“3A型智能建筑”,“5A型智能建筑”等等,一时间智能建筑成了房地产商开发销售的热点。近几年，我国高层建筑迅猛发展，这种智能型照明控制系统也已悄然进入了我国建筑行业。目前，上海金茂大厦，山东世界贸易中心等建筑已应用了这种智能型照明控制系统。1.3.2目前项目的发展趋势本世纪80年代以来,随着计算机技术和网络技术的发展,带来了信息科学技术的革命,尤其是信息高速公路热引发了一场新的革命,使人们突破了时间、空间及计算技术的束缚,实现了多个对象间的直接信息交流。信息成为社会经济、科技等赖以发展的一项重要资源,信息化成为一个城市现代化程度的最高标志之一。在国内一些经济发达的大城市如上海、深圳、大连等,纷纷开展自己的信息化建设,建立起集语言、数据、视频图像为一体的多媒体宽带综合业务数字网,并将光纤入户作为远期目标,故纷纷要求各建筑物或建筑群应建立交换间,进行电话、数据、电视信息分配,并规定今后新建灭火系统,大楼一律采用综合布线系统,以避免重建或多次反复布线设计与施工。在这种趋势下照明控制系统也越来越趋向于智能化。现场总线技术被广泛应用到照明系统中，其控制的系统结构也越来越多样化，从最早的集中式，集散式向分散式发展，各控制单元的工作独立性不断提高，系统的可靠性和经济性也不断提高。无线传感网络近几年也被应用到该领域，实现无线控制。1.4主要研究内容智能照明控制系统是一个由中央控制器、主通信干线、分支、信息接口及控制终端等部分构成，是一个对各区域实施相同的控制和信号采样的网络系统。智能照明的控制终端由调光模块、控制面板、照度动态检测器及动静探测器等单元构成，主控制器和终端之间通过信息接口等元件来连接，实现控制信息的传输。研究的主要内容如下:1）通过阅读中英文文献资料、现场调研，深入了解国内外有关网络技术的发展现状、产品现状和该项技术在智能照明领域的应用情况。2）研