一種智能照明與水電監控演示系統方案設計

張海龍

（武漢軟件工程職業學院，湖北 武漢 430205）

1 演示系統方案概述

1.1 演示系統功能說明

智能照明與水電監控演示系統具有實時自動調節燈具亮度、全開全關功能，智能水電表數據采集功能，實現了現智能照明和水電表監控的演示效果。并提供OPC 服務，實現與樓宇自控系統的接口和軟件協議，便于拓展成一個完整的建筑智能化系統，實現集中管理和子系統聯動。

2 演示系統方案設計

2.1 下層控制系統設計

下層控制系統采用 CAN 總線設計，包括網關，數字輸入輸出模塊，模擬輸入模塊，照度傳感器等設備。

CAN 輸入模塊包括照度傳感器，感應光照變化，將采集模擬量發給模擬輸入模塊，后者將亮度值進行量化后，通過 CAN 總線發送給網關。開關量輸入模塊接收開關量輸入信號并由數字輸入模塊處理，通過 CAN 總線發送給網關。CAN 輸出元件通過繼電器輸出，從而控制回路輸出。

CAN 網關實現 CAN/TCP 協議轉換，處理 CAN 模塊數據，通過以太網上傳給 OPC Server，接收配置及控制指令，下發到 CAN元件，實現 CAN 元件控制。

2.2 中層通訊服務設計

中層通訊服務采用 Opc Server 實現。一方面通過Socket，接收網關上傳的數據，提供 OPC 接口給上層集成平臺；一方面通過 OPC接收上層集成平臺的控制、查詢指令，下發網關，實現模塊控制及狀態查詢。

2.3 上層集成平臺設計

上層集成平臺的控制方式支持手動 模式和自動模式配置，只有在手動控制模 式下，控制方式生效，演示系統支持 4 個回路組合控制。上層集成平臺設置手、自 動模式切換，由 OPC Server 下發網關。自動模式 CAN 網關獨立工作，不響應任何指令；手動模式下，CAN 網關接收 OPC Sever 命令，控制 CAN 模塊的輸出，回復當前模式及狀態信息，屏蔽模擬輸入和開關輸出。

3 演示系統方案實施

3.1 實施要求

1）不能影響建筑已鋪設強電線路、弱電布線、水管鋪設、照明燈具等

2）強電與弱電必須物理隔離，兩者的耦合連接必須使用繼電器

3）強電線路的搭建須遵守強電布線安全規定，杜絕接線觸點短路、導線暴露等安全隱患

4）盡量能在有限空間場地鋪設出滿足模擬實際照明情況，可滿足全部功能聯調、性能測試要求的演示系統

5）布線只涉及 CAN 回路，強電線路、水路管道利用建筑已有布線走管，先完成系統聯調，再完成功能測試和性能測試

3.2 物理連線圖

物理連線圖說明：

1）演示環境分為強電、弱電和水表三部分

2）強電包含三個照明回路和智能電表

3）弱電分為 CAN 回路和以太網，CAN 回路包括 CAN 網關、模擬量輸入、開關量輸入及開關量輸出模塊、光感和開關按鈕

4）以太網絡包括 PC 機和串口服務器。

5）水表安裝在水房水管線，通過兩芯 485線與串口服務器相連，須單獨布線。

4 演示系統方案測試

4.1 測試要求

根據物理連線圖進行測試，留意各種線路連接，包括開關量輸入，模擬量輸入，開關量輸出模塊和 CAN 網關連接；開關量輸出模塊與繼電器連接；繼電器與照明回路連接；照明回路與燈具連接；電源回路和繼電器連接；開關量輸入模塊與開關按鈕及報警探頭連接；模擬量輸入模塊和光感連接；12V 開關電源和關量輸入、模擬量輸入、開關量輸出模塊連接；電表與220V 電源回路連接；電表、水表與串口服務器的連接（RS485）；串口服務器與交換機連接；交換機與主機連接等等

4.2 測試步驟

智能照明

1）手動模式測試：a）將 CAN 網關設置為手動模式；b）查詢當前模式：手動；c）執行四路回路狀態控制：開燈或關燈；d）查詢四樓回路狀態：開燈或關燈

2）自動動模式測試 a）將 CAN 網關設置為自動動模式；b）查詢當前模式：自動；c）將光感全部遮住：應亮燈全亮；d）將光感部分遮住：應只亮一盞燈；e）將光感置于光源：應該亮燈全滅

智能儀表

在上傳集成平臺界面，查看 OPC Server 接收到的，由水電表采集并上傳的水電量實時讀數。

5 總結

演示方案須有明確的功能說明、方案 設計和實施要求，并為工程提供可參考的 物理連接圖和設備材料清單。演示方案的 測試必須明確測試要求，并提供可行的測 試步驟。一個經實踐驗證可行的演示方案，為一個完整可行的建筑智能化系統的實 現奠定了可行性基礎。