智慧照明控制系統(tǒng)的特征及在居家、辦公中的應(yīng)用

　　智慧型照明控制系統(tǒng)是提供各式建筑物高操控性并進(jìn)一步提升建筑物至綠能及層次，是節(jié)能與數(shù)碼科技交流匯集的核心產(chǎn)品。該系統(tǒng)規(guī)模彈性十分寬廣，從小至十余回路的無(wú)主機(jī)小規(guī)模場(chǎng)合以達(dá)數(shù)千回路的網(wǎng)路型系統(tǒng)均可遍用。這是因?yàn)楝F(xiàn)代建筑和居室內(nèi)的照明不僅人們的工作、學(xué)習(xí)和生活提供良好的視覺條件，而且要利用造型光色營(yíng)造出具有一定美感的室內(nèi)環(huán)境。于是智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生隨著綠色照明工程計(jì)劃的實(shí)施，智能調(diào)控的半導(dǎo)體情景照明系統(tǒng)也逐步得到了發(fā)展。尤其是實(shí)用易用的新一代數(shù)碼照明控制系統(tǒng)配合各類型建物特性在居家或辦公與商業(yè)或公共空間均可構(gòu)建出各類新型方案。為此本文將對(duì)智慧型照明控制系統(tǒng)架構(gòu)與應(yīng)用模組和特征作研討，又著重對(duì)照明控制系統(tǒng)的'智慧'技術(shù)的實(shí)現(xiàn)作分析，并對(duì)智慧型照明控制在居家丶辦公與商業(yè)等建筑空間中的應(yīng)用作介紹。

　　據(jù)此，首先對(duì)智慧型照明控制系統(tǒng)架構(gòu)作研討。圖1為智慧型照明控制系統(tǒng)示意框圖。它是使用D-bus總線（一對(duì)數(shù)據(jù)通信2C通信線）路貫穿整體建物，經(jīng)由不同位置裝設(shè)的高科技的數(shù)碼開關(guān)或造型精美款式多樣的各種傳統(tǒng)開關(guān)，組合成高科技的控制系統(tǒng)，使用人員可在任一地點(diǎn)控制其他位置的控制輸出裝置。進(jìn)行開?；蛘{(diào)光場(chǎng)景氣氛控制。使用者亦可經(jīng)墻面的彩色觸控屏幕，至手機(jī)上網(wǎng)方式控制；對(duì)于各類建筑物，系統(tǒng)亦可與各類中央監(jiān)控系進(jìn)行整合連線。

　　1 智慧型照明控制系統(tǒng)方案應(yīng)用特征與模組的應(yīng)用

　　從圖1的智慧型照明控制系統(tǒng)示意框圖可看出，整個(gè)照明控制系統(tǒng)通過D-bus總線方式將各個(gè)組成部件作有機(jī)相連，其應(yīng)用特征如下：

　　*紅外控制模組應(yīng)配合紅外線感應(yīng)器使用，白天為常開或常關(guān)，晚上由紅外線控制。其中應(yīng)用了它是一種新型紅外線連鎖控制，本常應(yīng)用于走道或廁所茶水間場(chǎng)臺(tái)，配合節(jié)電控制，其本功能必須需搭配紅外控制模組?？梢佬枰O(shè)定為下列二種模式之一：平時(shí)為開燈狀態(tài)，下達(dá)關(guān)命令時(shí)，將跟隨紅外線動(dòng)作延時(shí)；或平時(shí)為關(guān)燈狀態(tài)，下達(dá)開命令時(shí)，將跟隨紅外線動(dòng)作延時(shí)。

　　*簡(jiǎn)易型觸控開關(guān)為彩色觸控屏操作，它與通信傳轉(zhuǎn)換器配合使用，應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)回路狀態(tài)同步，同一系統(tǒng)可在多處安裝觸控屏。需要說明的是，手機(jī)也可以成為遠(yuǎn)方遙控器。出門在外，通過手機(jī)畫面即可掌握家中的燈光開關(guān)狀況或回家前遙控預(yù)先開啟或屋內(nèi)的照明。

　　*動(dòng)力設(shè)備控制 本功能需配合電磁開關(guān)控制模組。注意電磁開關(guān)多應(yīng)用于較大功率之電機(jī)設(shè)備或空調(diào)機(jī)或大功率燈組。本系統(tǒng)不僅可控制照明連同空凋或排煙，其送風(fēng)機(jī)可一起控制。而四回路定址動(dòng)力控制電模組，可控制及監(jiān)控四組外接的電磁開關(guān)，并是編碼設(shè)定，含四組10A電模組，內(nèi)含12組狀態(tài)接點(diǎn)輸入，為數(shù)碼界面、2線式通信。

　　*時(shí)程控制 配合網(wǎng)頁(yè)式時(shí)程控制器在總線上，可以上網(wǎng)方式道行調(diào)整時(shí)間表或強(qiáng)制開關(guān)。通過上網(wǎng)方式修改時(shí)程及遙控。控制方式采用群組為單位，不以個(gè)別回路為單位，最多控制10個(gè)群組。而網(wǎng)頁(yè)式時(shí)程控制器功能為：可通過網(wǎng)頁(yè)方式連線即可規(guī)劃時(shí)程（以周為單位）；它每周可使用2種時(shí)間表進(jìn)行不同時(shí)程規(guī)劃；亦可控制對(duì)象為12群，控制全棟多區(qū)回路，并可通過網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)端監(jiān)視調(diào)整設(shè)定及遙控某一群；又可獨(dú)立操作，無(wú)需依賴電腦及網(wǎng)路。

　　*遙控器操作 在客廳內(nèi)或家庭劇院內(nèi)，手持一只遙控器即可操作所有的設(shè)施。包含影音電視、音響、DVD、窗簾、投影機(jī)及燈光與空調(diào)，其中燈光是空間氣氛最重要的設(shè)備，在遙控器上點(diǎn)選[觀賞]、[休息]、[聚會(huì)] 、[寧?kù)o]、[熱情]、[溫馨]等，營(yíng)造完全不同鳳格的空間感。

　　*配合傳統(tǒng)型開關(guān) 傳統(tǒng)型開關(guān)造型及材質(zhì)選擇揮多元，便于配合裝修設(shè)計(jì)需要。傳統(tǒng)型開關(guān)便於日后維護(hù)更控；配接回路方式類似傳統(tǒng)作業(yè)方式。在回路所在燈光附近可以使用傳統(tǒng)型開關(guān)配合四回路傳統(tǒng)開關(guān)定址電模板或三回路傳憑統(tǒng)型開關(guān)界面器組臺(tái)，傳統(tǒng)型開關(guān)仍可以設(shè)為進(jìn)行群控或場(chǎng)景。

　　*調(diào)光控制 本功能需配合調(diào)光應(yīng)用模組，當(dāng)手動(dòng)調(diào)整旋鈕時(shí)，燈具跟隨旋鈕進(jìn)行調(diào)光，當(dāng)常有場(chǎng)景命令時(shí)依場(chǎng)景指令。調(diào)光應(yīng)用模組輸出高0-10V,需搭配額外之調(diào)光型電子安定器或可控硅。而調(diào)光應(yīng)用模組是配合節(jié)能應(yīng)用或是會(huì)議室、客廳氣氛使用；其位址可設(shè)定1-64,有8組場(chǎng)景設(shè)定，4組DCO~10V輸出連接調(diào)光鎮(zhèn)流器或可控硅，工作電壓為AC 18V/DC 24V,4組O-10vdc輸入端子連接本地調(diào)節(jié)鈕，數(shù)碼界面、2線式通訊，調(diào)光應(yīng)用模組額定容量為300VAC/20A.

　　*日光節(jié)電控制 節(jié)能應(yīng)用：戶外照明強(qiáng)烈時(shí)臨近窗邊或屋頂?shù)臒艋芈房梢宰詣?dòng)調(diào)節(jié)較暗，并依據(jù)時(shí)間表調(diào)節(jié)戶外燈光強(qiáng)度。應(yīng)與溫度控制開關(guān)配合使用。其溫度控制開關(guān)功能為超過一定溫度時(shí)可以通過D-bus總線發(fā)出特別群開或群關(guān)命令，用以控制空調(diào)設(shè)備供電與否，最道用于空調(diào)節(jié)能管理，它內(nèi)含溫度傳感器，控制電源為8A/220VAC.

　　*空調(diào)溫度節(jié)電控制 也與應(yīng)溫度控制開關(guān)配合使用。它在27℃ 以上開始供，電23℃溫度過低即斷電，正常工作范圍在23℃至27℃之間。節(jié)能應(yīng)用：當(dāng)室外氣溫到達(dá)27℃度以上時(shí)，才開放該區(qū)之空調(diào)供電，當(dāng)戶外溫度低于24℃暫?？照{(diào)供電。

　　*中控系統(tǒng)整合控制應(yīng)與通信轉(zhuǎn)換器配合使用。本系統(tǒng)提供通信開放協(xié)定（MODbus），供各型樓宇自控系統(tǒng)整合，可同步回應(yīng)主系統(tǒng)目前各回路狀態(tài)和接受系統(tǒng)控制命令。其通信轉(zhuǎn)換器可提供RS485~RS232轉(zhuǎn)換功能，最大16節(jié)點(diǎn)LT定址（回路數(shù)64回），具備RS485或RS232界面之D-BUS網(wǎng)關(guān)，通訊速度為9600波特。

　　*多處操作 全系統(tǒng)容許在多處所對(duì)指定回路道行操控。在數(shù)碼開關(guān)上或觸控螢?zāi)簧希梢酝斤@示對(duì)應(yīng)回路的on/off狀態(tài)，按一次為開，再按一次為關(guān)。

　　*場(chǎng)景控制 對(duì)指定之各回路決定為開或?yàn)殛P(guān)，或預(yù)約調(diào)光度以營(yíng)造一種空間氣氛。按一次同群組成員為開，部份為關(guān)，部份會(huì)調(diào)節(jié)強(qiáng)度。

　　*群控操作 采用同開同關(guān)操作，例如上班時(shí)，按上班按鈕，將所有辦公室及門廳照明開啟，下班時(shí)，再按下班按鈕即可開關(guān)。

　　LT4500輸出高0-10V,需搭配額外之調(diào)光型電子安定器或可控硅。各分回路通過設(shè)定方式結(jié)合為一群組，按一次同群組各回路一齊開一齊關(guān)。

　　智慧型照明控制系統(tǒng)除上述應(yīng)用特征與模組外，還有配平面圓形照明監(jiān)控軟件、專用定時(shí)器、變壓器及16迥路彈性照明控制器等。

　　于是我了們更要剖析的是在智慧型照明控制系統(tǒng)的'智慧'在技術(shù)上如何實(shí)現(xiàn)的？

　　2 智慧型照明控制系統(tǒng)的'智慧'技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

　　當(dāng)今DSP、16位單片微控制器等芯片均是實(shí)現(xiàn)'智慧'技術(shù)核心的有效選擇，然而從高性價(jià)比的角度出發(fā)，其Spartan-4 FPGA型芯片是作為智慧'技術(shù)核心的的選擇是比較理想。這是為什么吶？由于現(xiàn)場(chǎng)可編程陣列（field programmable gate array,FPGA）是一種嵌入式IC,使用計(jì)算元件可配置矩陣，以硬件的邏輯進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)微處理器和DSP的固定計(jì)算功能不同，F(xiàn)PGA設(shè)備重新布置內(nèi)部結(jié)構(gòu)以執(zhí)行計(jì)算任務(wù)。FPGA在設(shè)計(jì)上是完全平行的，因此很多應(yīng)用子系統(tǒng)可以使用專門硬件資源，獨(dú)立同步運(yùn)行。在FPGA構(gòu)造當(dāng)中，將軟件代碼轉(zhuǎn)化成高度優(yōu)化的硬件的實(shí)施方法被稱作合成。由于可能有多種硬件實(shí)施方法可以滿足要求，F(xiàn)PGA編譯器可以進(jìn)行復(fù)雜的優(yōu)化、路徑選擇和確認(rèn)。設(shè)計(jì)采用信息流的形式。LED燈光控制系統(tǒng)的主芯片采用Spartan-4 FPGA芯片，片上擁有豐富的存儲(chǔ)器資源和用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)運(yùn)算的硬件乘法器資源，這些邏輯資源為復(fù)雜的情景照明控制和智能控制策略提供了充足的硬件基礎(chǔ)，同時(shí)FPGA性能穩(wěn)定，幾乎不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。圖2 為Spartan-4 FPGA型芯片在智慧LED燈光系統(tǒng)中應(yīng)用框圖。