绿色校园智能照明控制系统的设计.doc

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1、绿色校园智能照明控制系统的设计摘要随着经济建设的日益发展和社会物质文化水平的不断提高，人们学习，工作，活动，娱乐空间和场所越来越大，所需照明设备种类，数量，规模也越大。大多数学校照明设备可以按作息时间自动关停，但照明亮度、数量，无法随光强度自动调节；照明设备只能人为关停，不能根据有无人自动关停；学校整个照明系统开关控制需要人来通过按钮操作，不能通过上位机操作；每栋楼开关控制都需要人来值守，没法统一监视、管理。针对上述问题，本课题采用的照明灯具全部为白光LED日光灯管，利用传感器采样技术来解决各种模拟量采集问题，运用AT89S52单片机电路设计、接口技术和C语言编程原理来完成

2、各智能节点工作，利用基于ZigBee无线通信技术来解决各智能节点的数据传输和通信问题，采取PC机的方式来完成整个系统控制、管理，监视。同时在计算机上对控制系统进行设计仿真研究，做出实物模型来进行测试、调试和演练，利用单片机开发系统进行软硬设计和实现，到教室现场进行安装和调试，让其在实践中得到检验。关键词：绿色校园；智能照明；控制系统1.前言随着经济建设的日益发展和社会物质文化水平的不断提高，人们学习，工作，活动，娱乐空间和场所越来越大，所需照明设备种类、数量和规模也越大。传统的照明灯具有耗能高、光照舒适度差、照明寿命相对短、不便于控制等缺点，采用新型的照明灯具势在必行。绝大

3、多数学校（还有办公楼，航空站，火车站，大型娱乐场）照明设备都能做到按作息时间进行关停，但照明的亮度，照明设备开停及开停数量都无法随自然光的强度自动控制，照度的一致性也未能到控制；当教室没有人的时候，灯依然还会亮着（管理不善或离开不关灯时），未实现着人的进出进行自动控制。这样就会无辜地费很多能源，不但不节能，还会有很大的经济损失。照明设备的数量多，规模大就使得管理和控制繁杂，由于其铺线多，很难统一集中控制与监视。根据学校照明灯具多，规模大的特点，如何实现既能集中控制，又能减少大量的电线电缆铺设，传统的控制方法如现场总线的方法，使系统的投入成本过大，不经济。如何研究开发智能照明

4、控制系统，采用网络结构，安装接线少，又能集中控制的照明控制系统具有重要的意义。为了实现对灯具和照度的控制，选用何种灯具是基本条件。20世纪70年代，LED主要应用于指示灯、文字和数字显示。第三代半导体材料氮化镓(GAY)的突破，出现了高亮度的蓝光二极管，由此解决了发光二极管的三基色缺少蓝色的问题，就有了红橙黄绿蓝靛紫七种全色，因此解决了大屏幕全彩显示的问题。之后就有了白光半导体照明灯。白光发光二极管的诞生，使LED应用开始走进人们的日常生活。二极管发光效率的不断提高，使得LED的应用从显示领域迈进了照明领域。光效为20lm/W以上的白光LED的出现（白炽灯的发光效率通常在1

5、5lm/W左右），使白色LED成为新型的节能照明光源，具有划时代的意义。LED作为新型发光器件，具有体积小、寿命长、效率高、节能、环保等诸多优点。LED的能量转化效率非常高，理论上，发射相同光通量的耗电量是白炽灯的10%左右，节能效果是荧光灯的50%左右。在发达国家照明用电占发电总量的19%，我国虽仅占10%，但都以低效照明（如白炽灯）为主，因此，我国照明节能潜力巨大。随着经济的发展，我国的照明用电量不断的攀升，绿色节能照明的研究越来越受到重视，LED照明及控制系统就是在这样的形势下发展起来的。据中国绿色照明工程促进项目办公室专项调查，我国照明用电每年在3000亿度以上，且

6、近几年来还不断的上升，LED取代全部白炽灯和部分荧光灯，可节省电能约1/3，与三峡工程全年发电量相当。1.学校智能照明控制电路的总体设计2.1控制电路的总体方案现有的学校教学楼与办公楼灯光照明的很多不足之处，考虑到学校照明节能的重要性，就应改变传统的照明系统。在节能方面，我们可以做到两点：a.根据自然光的条件来合理的调节灯具光照亮度和根据室内人数来调整灯具的开启数量，这样既能保证照明质量，又能有效避免能源浪费。b.关闭教室内无人区域的灯具，只让检测到了有人的区域内的灯点亮。这样做就很直接的减少了电能的消耗，同时延长了LED日光灯管的寿命，减少了灯管的更换及维修费用，符合国家

7、倡导的节能减排政策。信息采集电路所采集到的信息经AT89S52处理后的数据：一部分传输给执行电路，让其做出相应的动作，从而控制LED日光灯；另一部分数据通过串口通信的方式传达给了ZigBee收发节点模块，经CC2430芯片进一步处理后转换为无线电信号，发送到ZigBee节点模块组成的网络中，经过一定的路由，抵达与上位机联接的ZigBee收发协调器模块（本质也是一个ZigBee节点），经处理后通过RS-232串口通信将数据传输给上位机，从而上位机得到了现场的实时信息。上位机得到实时信息后，并以此信息为依据，管理员根据