高校智能照明系统研究与设计

张连福

在高校规模不断扩大的背景下，其照明用能进一步增加，为降低此项能耗，应当采用智能照明控制系统。基于此点，文章首先简要阐述了高校应用智能照明系统的重要意义，在此基础上从系统的硬件和软件两个方面对高校智能照明控制系统的设计要点进行论述。期望通过本文的研究能够对高校能耗的降低有所帮助。

【关键词】高校 智能照明系统 设计

1 高校应用智能照明系统的重要意义

在建设节约型社会的背景下，高校构建智能照明控制系统是顺应时代发展的必然选择，其意义具体体现在以下方面：

1.1 降低电费支出

高校智能照明系统可大幅度减少灯具使用时间和能源消耗量，相比较普通照明系统而言，可节省20%-25%的能源。智能照明系统以保证学生正常学习为前提，自动化开启或关闭照明设备，能够减少学校电费支出，节省办学经费。教学楼照明系统是高校照明系统的重要组成部分，应着重开发一套教学楼智能照明控制系统，增强照明设备的自动化控制能力。

1.2 提高照明设备智能化管理水平

高校智能照明系统引入先进的科学技术，利用电子感应技术、电磁调压技术等对照明电路中因不平衡负荷带来的额外功耗进行改善，能够实现灯光调节、智能调光、延时控制等功能，可为教学楼内师生提供更加舒适的光照，促使照明设备管理更加科学化和智能化。

1.3 促进高校智能楼宇建设

智能照明系统是智能楼宇的重要组成部分，该系统能够独立运行，对照明设备进行自动化控制，同时也能够对接其他子系统，成为楼宇智能化控制系统中的组成模块，提高高校楼宇管理的智能化水平。

2 高校智能照明系统的设计要点

2.1 系统总体设计方案

节能降耗是本系统设计的主要目标，在对系统总体设计方案进行确定的过程中，必须将该目标的实现作为前提，通過软件与硬件的设计，来确保系统各项基本功能的实现。在系统的硬件设计上，采用性能较为先进且技术比较完善的CAN控制芯片，在考虑性价比和扩展性等因素之后，经过比选，最终决定选用AT89S51单片机与CAN控制相连接的控制方式，CAN总线收发器选用的是飞利浦公司自主研发的TJA1050型高速收发器，LIN总线收发器选用的是与CAN总线收发器兼容的TJA1020型产品。网关选用的MC68HC908GZ32芯片，其能够同时与CAN和LIN进行书库通信。传感器的主要作用是进行照度检测，选用的是TI公司的TSL230产品。软件设计方案采用C语言进行相关软件程序的编写，并应用当前较为流行的模块化编程方法。下面重点对系统的硬件设计与软件设计进行分析。

2.2 系统的硬件设计

2.2.1 红外探测模块

为实现对相关数据的采集，本系统在硬件设计中选用的红外检测模块，型号为HN911L，这是一款低功耗的芯片，其工作电压仅为DC6V，探测范围可以达到10m以上，适用于高温和寒冷的环境，该模块在运行过程中，能够对人体辐射出来的红外线信号与周围的环境辐射信号进行有效的区分，由此可确保传感器的运行可靠性。该检测模块的内部电路结构如图1所示。

2.2.2 传感器的布设

热释电红外传感器是红外检测模块的主要组成部分，按照相关规定要求，红外检测模块只可以在室内进行布设，由此使得模块的误报率与安装位置和布设方式有着极大的关联，在对红外传感器进行布设时，必须符合如下要求：传感器的布设位置应当远离空调、火炉等控制器变化敏感的区域；在传感器探测范围以内不得设置大型的盆栽、家居、屏风等阻隔物；传感器不可直接面对玻璃窗，如必须设置在有玻璃窗的地方，则应将窗帘拉上；不得放置在气流活动比较强烈的区域内。由于红外传感器对径向一定的物体反应敏感性较低，对横向移动的物体敏感性较高，因此，为防止红外探头出现误报的情况，应当选择一个适宜的位置进行安装。

2.2.3 CAN总线设计

为对CAN收发器TJA1050进行有效的保护，避免系统运行过程中该设备受到过电流的冲击，系统硬件设计中，在CAN收发器的引脚处可串联一个阻值为5Ω的电阻，主要起限流的作用。同时为进一步调高CAN总线节点的EMI，在CANH和CANL与地极之间可并联2个30pF的电容。

2.2.4 LIN网络节点设计

在LIN总线当中，网管为主机的主要节点，通过网关可以使LIN与CAN进行连接，由于网络节点设计中并未使用本地唤醒，因此无需在其外部上拉电阻。

2.3 系统的软件设计

在本系统中，软件设计的主要目的是实现智能照明控制系统的控制功能，具体的设计要点如下：

2.3.1 初始化

该项功能主要是由程序初始化模块来完成，具体包括如下内容：CPU时钟初始化、变量定义、定时器初始化、I/O端口初始化以及A/D采样初始化等等。

2.3.2 控制程序设计

在本系统中，控制程序的设计是软件设计的重点，其最终目的是实现系统的各项基本功能，如自动控制和通信等功能。当红外检测模块探测到高校教学楼内有人时，控制系统会自行将该区域内的照明灯具开启，当红外探测模块检测不到人体温度时，便会在一定时间内将照明灯具关闭，由此便可达到灯具的智能化控制。

3 结论

综上所述，随着我国各大高校的办校规模不断扩大，校内的照明能耗随之增大，为有效解决这一问题，本文提出一种智能照明控制系统，并从硬件和软件两个方面对该系统的设计进行分析。目前。本文设计的智能照明控制系统已在某高校进行应用，自该系统应用后，照明用能大幅度降低，由此可见，该系统具有一定的推广使用价值，可在各大高校内进行推广应用。

参考文献

[1]刘礼斌.浅谈电气照明节能设计中智能控制系统的应用[J]科学与财富，2016（06）：280-280

[2]陈义清.智能照明控制系统在高校图书馆照明节能设计中的应用[J].现代建筑电气，2013，4（06）：14-18

作者单位

黑龙江科技大学 黑龙江省哈尔滨市 150022