小區(qū)智能照明管理系統(tǒng)研究論文
當(dāng)前階段我國(guó)能源短缺、污染等問題嚴(yán)重制約了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。從各方各面都能夠看出，不僅降低了工業(yè)生產(chǎn)的效率，同時(shí)也限制了人們生活水平的提升。因此目前階段實(shí)施低碳發(fā)展對(duì)于保證我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常重要�；谖锫�(lián)網(wǎng)的小區(qū)智能照明管理系統(tǒng)的構(gòu)建能夠有效的降低小區(qū)的能源損耗，實(shí)現(xiàn)小區(qū)的低能耗發(fā)展�？偨Y(jié)來說，電力載波技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)照明系統(tǒng)中一方面擴(kuò)展性較好，而且智能化高。而后期的維護(hù)和管理過程中難度也大幅降低。
1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
基于物聯(lián)網(wǎng)的小區(qū)智能照明管理系統(tǒng)的建設(shè)核心結(jié)構(gòu)包含前端智能控制階段、集中控制器以及遠(yuǎn)程控制端等部分。首先節(jié)點(diǎn)以及集中控制器發(fā)揮了主要的作用，在小區(qū)照明系統(tǒng)中能夠通過載波通信實(shí)現(xiàn)小區(qū)的照明。整個(gè)系統(tǒng)在發(fā)揮作用的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)有效的效果，而且可靠性較高，安全性較高，能夠根據(jù)天氣、環(huán)境的明暗自動(dòng)的調(diào)節(jié)燈光的明暗，進(jìn)而有效的降低小區(qū)能耗的損失等，實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的理念。
整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)小區(qū)智能照明管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，硬件在其中發(fā)揮了重要的作用。前段控制器主要包含微控制器、PLC數(shù)據(jù)傳輸模塊以及光敏感傳感器等，PWM和繼電器與照明設(shè)備所在相電力線連接。MCU主要負(fù)責(zé)的任務(wù)為控制前端設(shè)備的作用和數(shù)據(jù)信息，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析總結(jié)。光敏感傳感器的作用主要是收集小區(qū)中的光照強(qiáng)度，根據(jù)小區(qū)內(nèi)部的光照強(qiáng)度來確定具體的照明系統(tǒng)的能耗等。這種智能化的設(shè)備在一定程度上有效的實(shí)現(xiàn)了我國(guó)小區(qū)的穩(wěn)定性，降低了小區(qū)照明系統(tǒng)的能耗。首先，智能化的小區(qū)照明管理系統(tǒng)也存在一定的電能檢測(cè)模塊，即能夠?qū)螣舻碾妷�、電流進(jìn)行準(zhǔn)確的審核和檢查。對(duì)于可能出現(xiàn)的一系列問題采取了有效的措施，能夠有效保證小區(qū)照明系統(tǒng)的穩(wěn)定性，將可能出現(xiàn)的故障等及時(shí)的找出并處理，保證小區(qū)的照明系統(tǒng)穩(wěn)定性。其次，集中控制機(jī)器的選擇主要由內(nèi)核以及微控制器、PLC數(shù)據(jù)傳輸模塊構(gòu)成，微控制器的主要作用為通過PLC電力載波器與實(shí)際的GPRS進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)一定的`通信效果，在小區(qū)照明系統(tǒng)當(dāng)中能夠發(fā)揮出有效智能化效果。再次，采取GPRS模塊能夠?qū)崿F(xiàn)TCP/IP協(xié)議，集中控制器一方面能夠發(fā)揮出數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔眯Ч�，將�?shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析；另一方面還能夠發(fā)揮出有效的控制效果，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信，對(duì)于遠(yuǎn)程的控制和智能化的管理來說起到了基礎(chǔ)性的作用。最后，在智能調(diào)光系統(tǒng)的構(gòu)件上，LED照明設(shè)備的調(diào)光系統(tǒng)主要分為可控硅調(diào)光、模擬調(diào)光兩種形式。在小區(qū)照明的過程中，能夠根據(jù)實(shí)際的小區(qū)明暗狀況，通過PWM脈沖技術(shù)來實(shí)現(xiàn)光照的調(diào)節(jié)，一方面對(duì)電壓、電流進(jìn)行控制；另一方面選擇恰當(dāng)?shù)恼{(diào)光檔位，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的調(diào)光模式。比如當(dāng)?shù)搅艘雇頃r(shí)，那么PWM的占比將會(huì)達(dá)到最高，此時(shí)LED燈光會(huì)接收到控制器所傳來的指令，在燈光的光強(qiáng)度設(shè)定上達(dá)到最高，這樣將環(huán)境亮度調(diào)整到恰當(dāng)?shù)姆先藗兂鲂械牧炼�。通過這種PWM調(diào)節(jié)方式，如果在白天那么其占比幾乎為零，LED燈光就不會(huì)發(fā)出燈光，通過這種智能化的管理和照明系統(tǒng)模式，有效的實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的理念，大大降低了小區(qū)的照明損耗。
2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
小區(qū)智能照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要分為兩大部分，一部分為集中控制器程序；另一部分為前端控制器程序。
2.1前端控制器程序
前端控制器程序的工作原理主要是根據(jù)系統(tǒng)的初始化、看門狗電路、讀取電力載波PLC技術(shù)的綜合作用效果等。當(dāng)PLC模塊將MAC地址進(jìn)行總結(jié)發(fā)送之后，MCU會(huì)自行中斷，然后采集相應(yīng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，對(duì)過程中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所收集到的相關(guān)信息數(shù)據(jù)來進(jìn)行自動(dòng)調(diào)光系統(tǒng)，判斷當(dāng)前開關(guān)燈強(qiáng)度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，其主要的工作形式和工作原理是基于監(jiān)控中心而存在的。微控制器的主要模式為電力載波模塊收集到PLC數(shù)據(jù)信息之后，根據(jù)實(shí)際的載波協(xié)議進(jìn)行指令的判斷，同時(shí)對(duì)其是否為本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行判斷。微控制器具備自我調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)分析的功能，在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的搜集之后，能夠?qū)⑺占臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行自定義協(xié)議解析，然后通過子函數(shù)的處理模式，將操作結(jié)果逐級(jí)的返回到控制端。通過自定義的協(xié)議有效的保證了數(shù)據(jù)的正確性，在傳輸?shù)倪^程中通過自定義的控制程序等能夠有效的防治數(shù)據(jù)幀的丟失，實(shí)現(xiàn)了照明系統(tǒng)的智能化[1]。
2.2集中控制器程序
集中控制器程序在設(shè)計(jì)的過程中主要含有微控制器系統(tǒng)中的模塊初始化技術(shù)、PLC載波技術(shù)等，系統(tǒng)的初始化包含系統(tǒng)時(shí)鐘初始化、向量中斷控制寄存器初始化以及FLASH初始化等工作形式。系統(tǒng)在完成初始化之后，會(huì)通過特定的模塊指令向?qū)嶋H進(jìn)行工作的服務(wù)器進(jìn)行指令的傳遞，通過指令構(gòu)建服務(wù)器與中心控制器之間的聯(lián)系。在這一過程中往往會(huì)由于信號(hào)的不穩(wěn)定現(xiàn)象而出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的中斷等現(xiàn)象，因此基于這一問題。小區(qū)智能化照明系統(tǒng)在進(jìn)行信號(hào)傳輸和信號(hào)連續(xù)傳遞的過程中，會(huì)支持系統(tǒng)自動(dòng)連接的模式，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開定時(shí)器，然后進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)，判斷PLC以及GPRS模塊的串口數(shù)據(jù)是否接收情況良好。如果接收情況不佳，那么會(huì)繼續(xù)進(jìn)行請(qǐng)求的傳遞，不斷的進(jìn)行循環(huán)，一直等到數(shù)據(jù)信息符合一定的要求之后，系統(tǒng)調(diào)用GPRS數(shù)據(jù)處理程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行解析。最終實(shí)際的服務(wù)器如果收到的數(shù)據(jù)信息來自載波串口，那么載波協(xié)議會(huì)解析該指令，對(duì)指令的具體要求進(jìn)行分析和總結(jié)，然后將所定義的具體工作形式和工作內(nèi)容進(jìn)行上傳，保證指令的有效性。反之，系統(tǒng)會(huì)再次進(jìn)入到循環(huán)狀態(tài)，只到搜索到GPRS的數(shù)據(jù)信息[2]。
3基于物聯(lián)網(wǎng)的小區(qū)智能照明管理的核心技術(shù)
3.1電力載波技術(shù)
當(dāng)前階段，基于物聯(lián)網(wǎng)的小區(qū)智能照明管理的核心技術(shù)為電力載波技術(shù)，電力載波技術(shù)主要是基于已經(jīng)存在的電力線路，通過相應(yīng)的載波調(diào)解機(jī)制，通過數(shù)字化信號(hào)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的信號(hào)傳輸以及信號(hào)控制。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，電力載波技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)非常顯著，一方面可靠性和穩(wěn)定性非常高；另一方面穿墻性能好，所產(chǎn)生的輻射較小，能有效的發(fā)揮出小區(qū)照明管理系統(tǒng)的作用效果，且小區(qū)照明管理系統(tǒng)的負(fù)荷變化程度不大[3]。
3.2自定義通信協(xié)議
當(dāng)前階段智能照明系統(tǒng)移動(dòng)端和服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)協(xié)議通信（制度，小區(qū)照明系統(tǒng)發(fā)展過程中，能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部通訊協(xié)議的設(shè)定，保證系統(tǒng)通信間的準(zhǔn)確性、可靠性。最主要的是通信指令是自定義的，自定義主要是根據(jù)實(shí)際的服務(wù)器位置、照明系統(tǒng)的位置、照明的具體強(qiáng)度等數(shù)據(jù)因素來確定指令，進(jìn)而構(gòu)建系統(tǒng)完善的小區(qū)智能照明系統(tǒng)管理體系[4]。
4結(jié)束語
綜合所述，文章主要分析探究當(dāng)前基于物聯(lián)網(wǎng)的小區(qū)智能照明系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展，通過電力載波技術(shù)，將小區(qū)照明系統(tǒng)與移動(dòng)終端進(jìn)行連接，這樣管理人員在進(jìn)行管理的過程中就能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)當(dāng)前照明系統(tǒng)存在的問題，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并解決問題。同時(shí)還能夠提升小區(qū)照明系統(tǒng)的節(jié)能降耗效率，根據(jù)實(shí)際的需求調(diào)節(jié)燈光的亮度，實(shí)現(xiàn)了小區(qū)智能化的管理，在未來小區(qū)發(fā)展過程中是值得進(jìn)行推廣和普及的[5]。
作者:白瑋莉 單位:四川省建筑設(shè)計(jì)研究院
參考文獻(xiàn)：
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