摘要：隨著照明的不斷發(fā)展，照明控制系統(tǒng)已從傳統(tǒng)控制方式發(fā)展到智能控制系統(tǒng)，本文對(duì)各個(gè)控制系統(tǒng)的控制原理都進(jìn)行了分析，重點(diǎn)對(duì)智能照明控制系統(tǒng)進(jìn)行了探討，分析了集中式智能照明系統(tǒng)與分布式智能照明控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，最后預(yù)測(cè)了智能照明必將取代普通照明。 關(guān)鍵詞：照明 控制系統(tǒng) 智能照明 [align=center]The intelligentized trend of lighting control system Liu Junhua Ye Feng（Southwest Jiaotong University ）[/align] Summary:With the development of illuminate, lighting control system have already developed to the intelligent control system from the tradition control system. This text analysed the principles of lighting control systems, especially introduced the intelligent control system .The characteristics of two intelligent lighting control systems are analyzed .Finally,it is predict that the intelligent lighting control system necessarily will replace the common lighting control systems. Keywords:Illuminate Control system Intelligent lighting 1引言 在當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)全球化和區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化的形式下，隨著信息行業(yè)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展、人們物質(zhì)與精神生活水平的迅速提高，人們對(duì)工作和生活環(huán)境的靈活性、高效性和舒適性要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的工作、居住環(huán)境受到了強(qiáng)有力地挑戰(zhàn)，智能建筑，智能小區(qū)，智能家居等應(yīng)運(yùn)而生，樓宇自動(dòng)化（BA）、通信自動(dòng)化（CA）、辦公自動(dòng)化（OA）、家庭自動(dòng)化（HA）等各種自動(dòng)化系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，人們對(duì)照明的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的照明技術(shù)受到了時(shí)代的強(qiáng)烈沖擊，現(xiàn)代照明技術(shù)發(fā)生了深刻的變化，“智能照明”技術(shù)隨之出現(xiàn)，并迅速地向前發(fā)展，以致形成照明技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。 2 傳統(tǒng)照明控制方式 照明控制可分為開(kāi)關(guān)控制和調(diào)光控制，調(diào)光控制又包括連續(xù)的調(diào)光控制（被控光源的光通量可連續(xù)的變化）和不連續(xù)的調(diào)光控制（被控光源的光通量只能在若干固定的預(yù)設(shè)值之間變化）。按發(fā)光原理劃分，照明光源通?？煞譃闊彷椛涔庠春蜌怏w放電光源，其典型的光源分別為白熾燈和熒光燈。熱輻射光源，即利用電能使物體加熱到白熾程度而發(fā)光的光源；氣體放電光源，即利用氣體或蒸氣的放電而發(fā)光的光源。對(duì)于熱輻射光源來(lái)說(shuō)，既可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制，也可以實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，只需要調(diào)節(jié)供給光源的供電電壓即可調(diào)節(jié)光通量的輸出。而對(duì)氣體放電光源來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制并非那么簡(jiǎn)單，不能簡(jiǎn)單的控制供給光源的供電電壓，這類(lèi)光源都有鎮(zhèn)流器，220V工頻電壓經(jīng)過(guò)整流器后再給光源供電，要實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，必須研制適應(yīng)具體氣體放電光源的匹配鎮(zhèn)流器。通過(guò)控制鎮(zhèn)流器的輸出電壓的頻率和電壓來(lái)調(diào)節(jié)光源的光通量輸出。 自愛(ài)迪生發(fā)明第一個(gè)燈泡開(kāi)始，傳統(tǒng)照明控制方式就己經(jīng)產(chǎn)生，這種控制方式多以手動(dòng)控制為主。常見(jiàn)的有以下幾種:其一，利用設(shè)置在燈具配電回路中的開(kāi)關(guān)（配電回路中的保護(hù)開(kāi)關(guān)或手動(dòng)開(kāi)關(guān)等）來(lái)控制配電回路的通斷，從而實(shí)現(xiàn)燈具開(kāi)關(guān)控制；其二，利用設(shè)置在燈具配電回路中的手動(dòng)旋鈕（傳統(tǒng)調(diào)光控制柜和燈光控制臺(tái)等）調(diào)節(jié)供電回路的電氣參數(shù)（主要是電壓、電流、頻率等），從而實(shí)現(xiàn)燈光的明暗調(diào)節(jié)，即調(diào)光控制〔其原理如圖1所示〕。 [align=center] 圖1傳統(tǒng)照明控制方式原理圖[/align] 傳統(tǒng)方式對(duì)照明控制而言，簡(jiǎn)單，有效，直觀。但它過(guò)多依賴(lài)控制者的個(gè)人能力，控制相對(duì)分散和無(wú)法有效管理，其實(shí)時(shí)性和自動(dòng)化程度太低。 3 自動(dòng)照明控制方式 這種控制方式利用數(shù)字控制技術(shù)來(lái)遙控?zé)艟叩拈_(kāi)關(guān)。通常是控制中心發(fā)出信號(hào)，通過(guò)直接數(shù)字控制器（DDC）來(lái)控制配電回路中的交流接觸器的分合，從而控制配電回路的通斷，實(shí)現(xiàn)燈具開(kāi)關(guān)控制。采用該種方式，解決了傳統(tǒng)方式控制相對(duì)分散和無(wú)法有效管理等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了照明控制的自動(dòng)化但卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制功能。其控制原理如圖2所示。 [align=center] 圖2 自動(dòng)照明控制方式[/align] 自動(dòng)照明控制方式與傳統(tǒng)照明控制方式相比，主要解決的問(wèn)題是集中控制的問(wèn)題，自動(dòng)化程度相對(duì)提高，但由于DDC系統(tǒng)本身固有的技術(shù)特點(diǎn)，使得DDC在照明控制系統(tǒng)中表現(xiàn)出明顯不足，不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，而且也很難實(shí)現(xiàn)燈光場(chǎng)景等預(yù)設(shè)置和場(chǎng)景管理等功能。DDC系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是易于根據(jù)全局情況進(jìn)行控制計(jì)算和判斷，在控制方式、控制時(shí)間的選擇上可以統(tǒng)一調(diào)度安排。不足的是，對(duì)控制器本身要求很高，必須具有足夠的處理能力和極高的可靠性，當(dāng)系統(tǒng)任務(wù)量增加時(shí)，控制器的效率和可靠性將急劇下降。 盡管集散控制系統(tǒng)（DCS ）逐步取代DDC系統(tǒng)，而且實(shí)現(xiàn)了分散控制與集中管理功能，但對(duì)于底層的設(shè)備來(lái)說(shuō)，仍然是傳統(tǒng)的DDC技術(shù)，唯有把現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)管理后，這個(gè)問(wèn)題才能得到根本性解決。 4 智能照明控制系統(tǒng) 二十一世紀(jì)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，數(shù)字控制技術(shù)不斷提高，網(wǎng)絡(luò)化管理正逐漸滲透至各種傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中。進(jìn)入二十世紀(jì)后，隨著人民生活水平不斷提高，人們對(duì)十照明的要求也發(fā)生了很大的改變。尤其在一些中高檔的建筑中，照明不再單純地為滿(mǎn)足人們視覺(jué)上的明暗效果，更應(yīng)具備多種的控制方案，使建筑物更加生動(dòng)，藝術(shù)性更強(qiáng)，給人豐富的視覺(jué)效果和美感。 二十世紀(jì)90年代初，智能建筑己不再簡(jiǎn)單地等同于樓宇設(shè)備自動(dòng)管理。在一些建筑物中的重要場(chǎng)所，簡(jiǎn)單地開(kāi)關(guān)控制己無(wú)法滿(mǎn)足要求。人們開(kāi)始追求多樣化的照明控制方式，使環(huán)境能體現(xiàn)出多種藝術(shù)效果。智能照明控制方式使照明自動(dòng)控制不再依賴(lài)于樓宇設(shè)備自動(dòng)管理系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了照明控制的獨(dú)立。同時(shí)該方式不僅具備開(kāi)關(guān)燈控制，而且還能對(duì)光源進(jìn)行調(diào)光控制。它是一個(gè)集多種照明控制方式、現(xiàn)代化數(shù)字控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身的控制系統(tǒng)。它的出現(xiàn)和發(fā)展，使照明控制和維護(hù)管理變得更為簡(jiǎn)單，并為建筑照明提供了多種藝術(shù)效果。 智能照明控制系統(tǒng)被越來(lái)越廣泛地接受和使用，這類(lèi)產(chǎn)品和生產(chǎn)商更是層出不窮。正確的照明控制方式是實(shí)現(xiàn)照明藝術(shù)性和舒適性的有效手段，是節(jié)約能源的有效措施。綠色照明是指所用照明產(chǎn)品高效率、長(zhǎng)壽命、節(jié)電、節(jié)能、低噪音、低諧波、低電磁干擾。在照明設(shè)計(jì)中，合理和正確地選用照明控制方式，不僅是經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的良好統(tǒng)一，也是一個(gè)實(shí)現(xiàn)“綠色照明”的重要環(huán)節(jié)。 目前，縱觀國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)的智能照明控制系統(tǒng)，按其通信介質(zhì)主要有總線型、電力線載波型、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)型等。按照網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為集中式或分布式?！? 集中式智能照明控制系統(tǒng)主要為星形拓?fù)?，即以中央控制?jié)點(diǎn)為中心，把若干外圍節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)的輻射式互連結(jié)構(gòu)。各照明控制器、控制面板等設(shè)備均連接到中央控制器（CPU）上，由中央控制器向照明控制器等末端執(zhí)行單元傳送數(shù)據(jù)包，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn):照明的控制功能高，故障的診斷和排除簡(jiǎn)單，存取協(xié)議簡(jiǎn)單，傳輸速率較高。其缺點(diǎn)是: 因過(guò)分依賴(lài)中央控制器，故系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較低。雖然采用多種改進(jìn)措施后，可提高中央控制器和系統(tǒng)的可靠性，但其價(jià)格上的劣勢(shì)仍十分突出。 [align=center] 圖3 集中式智能照明控制系統(tǒng)[/align] 分布式智能照明控制系統(tǒng)以中央監(jiān)控為中心，組建控制主干網(wǎng)和多個(gè)控制子網(wǎng)，各照明控制器，控制面板等設(shè)備均具有中央處理器CPU單元，每個(gè)控制器和面板都可以直接連接在子網(wǎng)上。系統(tǒng)將原控制中心的控制功能分散至靠近末端的控制設(shè)備，通過(guò)一種訪問(wèn)控制策略，決定設(shè)備與監(jiān)控中心信息傳輸?shù)捻樞颍浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。 [align=center] 圖4 分布式智能照明控制系統(tǒng)[/align] 為了組建分布式智能照明控制系統(tǒng)，一般是把照明控制器和面板之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線相連接，組建現(xiàn)場(chǎng)總線子網(wǎng)。把照明線路中的開(kāi)關(guān)或控制箱作為現(xiàn)場(chǎng)總線中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線這個(gè)樞紐組成網(wǎng)絡(luò)，所有的控制信號(hào)、開(kāi)關(guān)燈的狀態(tài)信號(hào)以及采集的電量信號(hào)都通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，這樣，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以接受網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的信息，非常方便的實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間互相監(jiān)測(cè)與控制。這樣就可以脫離于中央監(jiān)控主機(jī)而獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)也解決了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的每個(gè)控制量一根線的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式帶來(lái)的種種弊端，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)采用總線連接方式替代一對(duì)一的連線，減少了由接線點(diǎn)造成的不可靠因素。同時(shí)系統(tǒng)具有現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的在線故障診斷、報(bào)警、記錄功能，可完成遠(yuǎn)程設(shè)備的參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性?，F(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有優(yōu)良的系統(tǒng)擴(kuò)展性，可以非常方便增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如增加聲音檢測(cè)、照度檢測(cè)、圖像采集、紅外線信號(hào)采集等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)這些傳感器節(jié)點(diǎn)采集人們活動(dòng)環(huán)境的變化參數(shù)，上傳至中央監(jiān)控主機(jī)分析、處理、計(jì)算，做出各種控制決策，實(shí)現(xiàn)智能化管理，能夠更好的滿(mǎn)足智能建筑的信息集成要求?，F(xiàn)場(chǎng)總線是數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送。采用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的控制電纜，大大地減少了電纜敷設(shè)工程費(fèi)用，降低了系統(tǒng)及工程成本。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)既是一個(gè)開(kāi)放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布式控制系統(tǒng)，它把單個(gè)分散的測(cè)量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通信息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與測(cè)控系統(tǒng)｝。 因而研究基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)成了研究測(cè)控新技術(shù)和新發(fā)展的重點(diǎn)。由于現(xiàn)場(chǎng)總線適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的方向，它一經(jīng)產(chǎn)生便成為全球工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的熱點(diǎn)，受到全世界的普遍關(guān)注。現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)，導(dǎo)致目前生產(chǎn)的自動(dòng)化儀表、集散控制系統(tǒng)、可編程控制器在產(chǎn)品的體系結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)方面的較大變革、自控化設(shè)備的制造廠家被迫面臨產(chǎn)品更新?lián)Q代的又一次挑戰(zhàn)，因而對(duì)智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)的研究既是對(duì)先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的研究，也是開(kāi)發(fā)市場(chǎng)的需要。 而在照明控制中應(yīng)用最廣泛的是LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線，LonWorks（Local Operating Networks，局部操作網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱(chēng)L0N網(wǎng)，它標(biāo)志著控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的新紀(jì)元。LonWorks是一種完整的、全開(kāi)放的、可互操作的、成熟的和低成本的分布式控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，眾多的制造廠和用戶(hù)紛紛在其控制網(wǎng)絡(luò)方案中采用LonWorks技術(shù)?；贚onWorks智能節(jié)點(diǎn)的照明控制系統(tǒng)主要是以Neuron芯片作為智能控制節(jié)點(diǎn)，控制下屬的各類(lèi)執(zhí)行單元，控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。 [align=center] 圖5 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)[/align] 智能節(jié)點(diǎn)Neuron芯片一方面可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和處理，另一方面也可以通過(guò)傳輸線路與其他控制節(jié)點(diǎn)連接，與上位控制機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模的擴(kuò)展。構(gòu)成 LonWorks 控制網(wǎng)絡(luò)的 Neuron 智能節(jié)點(diǎn)由神經(jīng)元芯片、傳感器、控制設(shè)備、收發(fā)器和電源等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示。各部分的主要作用如下： （1）神經(jīng)元芯片：控制現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的輸入和輸出、信息處理，還可以實(shí)現(xiàn)與LonWorks網(wǎng)絡(luò)的通信。 （2） I/0接口：測(cè)量電路主要負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，控制電路將控制命令傳輸給執(zhí)行單元，當(dāng)上端指令傳到控制電路后，控制電路負(fù)責(zé)打開(kāi)或關(guān)閉相應(yīng)的燈對(duì)象。 （3）其它電路：控制系統(tǒng)還包括晶振電路為神經(jīng)元芯片提供工作時(shí)鐘。復(fù)位電路可以避免神經(jīng)元芯片工作在低于最小工作電壓的情況出現(xiàn)。 [align=center] 圖6系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖[/align] 5 結(jié)束語(yǔ) 綠色照明已經(jīng)正式列入國(guó)家計(jì)劃,終端節(jié)能優(yōu)先的觀念已經(jīng)深入人心;智能照明控制是節(jié)約能耗及提高物業(yè)管理水平、體現(xiàn)現(xiàn)代化生活方式與優(yōu)化工作環(huán)境的有效手段。在不久的將來(lái),智能照明將取代普通照明,各種優(yōu)越性必然會(huì)得到充分的體現(xiàn)。 參考文獻(xiàn) [1]陳濤,毛信偉.智能照明控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用[J].智能電氣,2004（11）:69-71. [2]王文升.智能照明控制與節(jié)能[J].智能建筑與城市信息.2005,（4）:120-122. [3]丘吉平.基于現(xiàn)場(chǎng)總線的智能照明控制系統(tǒng)分析與探討[J].低壓電器,2005,（7）:19-26. 作者的詳細(xì)聯(lián)系方式 姓名： 劉軍華 工作單位：西南交通大學(xué)電氣學(xué)院 通信地址：四川成都西南交通大學(xué)九里校區(qū)241信箱 郵政編碼：610031 電話傳真：13880604672 E-mail：liujunhua24@163.com 38065125@qq.com 作者簡(jiǎn)歷： 劉軍華（1982－），男，湖南永州人，碩士研究生，主要研究方向：控制理論及其應(yīng)用。 葉鋒（1982－），男，湖北武漢人，碩士研究生，主要研究方向：現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。