高校智能照明系統研究與設計

張連福

在高校規模不斷擴大的背景下，其照明用能進一步增加，為降低此項能耗，應當采用智能照明控制系統。基于此點，文章首先簡要闡述了高校應用智能照明系統的重要意義，在此基礎上從系統的硬件和軟件兩個方面對高校智能照明控制系統的設計要點進行論述。期望通過本文的研究能夠對高校能耗的降低有所幫助。

【關鍵詞】高校 智能照明系統 設計

1 高校應用智能照明系統的重要意義

在建設節約型社會的背景下，高校構建智能照明控制系統是順應時代發展的必然選擇，其意義具體體現在以下方面：

1.1 降低電費支出

高校智能照明系統可大幅度減少燈具使用時間和能源消耗量，相比較普通照明系統而言，可節省20%-25%的能源。智能照明系統以保證學生正常學習為前提，自動化開啟或關閉照明設備，能夠減少學校電費支出，節省辦學經費。教學樓照明系統是高校照明系統的重要組成部分，應著重開發一套教學樓智能照明控制系統，增強照明設備的自動化控制能力。

1.2 提高照明設備智能化管理水平

高校智能照明系統引入先進的科學技術，利用電子感應技術、電磁調壓技術等對照明電路中因不平衡負荷帶來的額外功耗進行改善，能夠實現燈光調節、智能調光、延時控制等功能，可為教學樓內師生提供更加舒適的光照，促使照明設備管理更加科學化和智能化。

1.3 促進高校智能樓宇建設

智能照明系統是智能樓宇的重要組成部分，該系統能夠獨立運行，對照明設備進行自動化控制，同時也能夠對接其他子系統，成為樓宇智能化控制系統中的組成模塊，提高高校樓宇管理的智能化水平。

2 高校智能照明系統的設計要點

2.1 系統總體設計方案

節能降耗是本系統設計的主要目標，在對系統總體設計方案進行確定的過程中，必須將該目標的實現作為前提，通過軟件與硬件的設計，來確保系統各項基本功能的實現。在系統的硬件設計上，采用性能較為先進且技術比較完善的CAN控制芯片，在考慮性價比和擴展性等因素之后，經過比選，最終決定選用AT89S51單片機與CAN控制相連接的控制方式，CAN總線收發器選用的是飛利浦公司自主研發的TJA1050型高速收發器，LIN總線收發器選用的是與CAN總線收發器兼容的TJA1020型產品。網關選用的MC68HC908GZ32芯片，其能夠同時與CAN和LIN進行書庫通信。傳感器的主要作用是進行照度檢測，選用的是TI公司的TSL230產品。軟件設計方案采用C語言進行相關軟件程序的編寫，并應用當前較為流行的模塊化編程方法。下面重點對系統的硬件設計與軟件設計進行分析。

2.2 系統的硬件設計

2.2.1 紅外探測模塊

為實現對相關數據的采集，本系統在硬件設計中選用的紅外檢測模塊，型號為HN911L，這是一款低功耗的芯片，其工作電壓僅為DC6V，探測范圍可以達到10m以上，適用于高溫和寒冷的環境，該模塊在運行過程中，能夠對人體輻射出來的紅外線信號與周圍的環境輻射信號進行有效的區分，由此可確保傳感器的運行可靠性。該檢測模塊的內部電路結構如圖1所示。

2.2.2 傳感器的布設

熱釋電紅外傳感器是紅外檢測模塊的主要組成部分，按照相關規定要求，紅外檢測模塊只可以在室內進行布設，由此使得模塊的誤報率與安裝位置和布設方式有著極大的關聯，在對紅外傳感器進行布設時，必須符合如下要求：傳感器的布設位置應當遠離空調、火爐等控制器變化敏感的區域；在傳感器探測范圍以內不得設置大型的盆栽、家居、屏風等阻隔物；傳感器不可直接面對玻璃窗，如必須設置在有玻璃窗的地方，則應將窗簾拉上；不得放置在氣流活動比較強烈的區域內。由于紅外傳感器對徑向一定的物體反應敏感性較低，對橫向移動的物體敏感性較高，因此，為防止紅外探頭出現誤報的情況，應當選擇一個適宜的位置進行安裝。

2.2.3 CAN總線設計

為對CAN收發器TJA1050進行有效的保護，避免系統運行過程中該設備受到過電流的沖擊，系統硬件設計中，在CAN收發器的引腳處可串聯一個阻值為5Ω的電阻，主要起限流的作用。同時為進一步調高CAN總線節點的EMI，在CANH和CANL與地極之間可并聯2個30pF的電容。

2.2.4 LIN網絡節點設計

在LIN總線當中，網管為主機的主要節點，通過網關可以使LIN與CAN進行連接，由于網絡節點設計中并未使用本地喚醒，因此無需在其外部上拉電阻。

2.3 系統的軟件設計

在本系統中，軟件設計的主要目的是實現智能照明控制系統的控制功能，具體的設計要點如下：

2.3.1 初始化

該項功能主要是由程序初始化模塊來完成，具體包括如下內容：CPU時鐘初始化、變量定義、定時器初始化、I/O端口初始化以及A/D采樣初始化等等。

2.3.2 控制程序設計

在本系統中，控制程序的設計是軟件設計的重點，其最終目的是實現系統的各項基本功能，如自動控制和通信等功能。當紅外檢測模塊探測到高校教學樓內有人時，控制系統會自行將該區域內的照明燈具開啟，當紅外探測模塊檢測不到人體溫度時，便會在一定時間內將照明燈具關閉，由此便可達到燈具的智能化控制。

3 結論

綜上所述，隨著我國各大高校的辦校規模不斷擴大，校內的照明能耗隨之增大，為有效解決這一問題，本文提出一種智能照明控制系統，并從硬件和軟件兩個方面對該系統的設計進行分析。目前。本文設計的智能照明控制系統已在某高校進行應用，自該系統應用后，照明用能大幅度降低，由此可見，該系統具有一定的推廣使用價值，可在各大高校內進行推廣應用。

參考文獻

[1]劉禮斌.淺談電氣照明節能設計中智能控制系統的應用[J]科學與財富，2016（06）：280-280

[2]陳義清.智能照明控制系統在高校圖書館照明節能設計中的應用[J].現代建筑電氣，2013，4（06）：14-18

作者單位

黑龍江科技大學 黑龍江省哈爾濱市 150022