一、照明控制系統(tǒng)的概述

1、照明系統(tǒng)控制方式

照明控制可分為開關控制和調光控制，調光控制又包括連續(xù)的調光控制(被控光源的光通量可連續(xù)的變化)和不連續(xù)的調光控制(被控光源的光通量只能在若干固定的預設值之間變化)。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。對于熱輻射光源來說，既可以實現開關控制，也可以實現調光控制，只需要調節(jié)供給光源的供電電壓即可調節(jié)光通量的輸出。而對氣體放電光源來說，實現調光控制并非那么簡單，不能簡單的控制供給光源的供電電壓，這類光源都有鎮(zhèn)流器，220V工頻電壓經過整流器后再給光源供電，要實現調光控制，必須研制適應具體氣體放電光源的匹配鎮(zhèn)流器。通過控制鎮(zhèn)流器的輸出電壓的頻率和電壓來調節(jié)光源的光通量輸出。

（1）傳統(tǒng)照明控制方式

這種控制方式多以手動控制為主。常見的有以下幾種：其一，利用設置在燈具配電回路中的開關(配電回路中的保護開關或手動開關等)來控制配電回路的通斷，從而實現燈具開關控制；其二，利用設置在燈具配電回路中的手動旋鈕調節(jié)供電回路的電氣參數，從而實現燈光的明暗調節(jié)，即調光控制。              

（2）自動照明控制方式

自動照明控制方式與傳統(tǒng)照明控制方式相比，主要解決的問題是集中控制的問題，自動化程度相對提高，但由于DDC系統(tǒng)本身固有的技術特點，使得DDC在照明控制系統(tǒng)中表現出明顯不足，不僅無法實現調光控制，而且也很難實現燈光場景等預設置和場景管理等功能。

（3）智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制方式使照明自動控制不再依賴于樓宇設備自動管理系統(tǒng)，真正實現了照明控制的獨立。同時該方式不僅具備開關燈控制，而且還能對光源進行調光控制。它是一個集多種照明控制方式、現代化數字控制技術和網絡技術于一身的控制系統(tǒng)。它的出現和發(fā)展，使照明控制和維護管理變得更為簡單，并為建筑照明提供了多種藝術效果。

目前，縱觀國內外研究開發(fā)的智能照明控制系統(tǒng)，按其通信介質主要有總線型、電力線載波型、無線網絡型等。按照網絡的拓撲結構可以分為集中式和分布式。

①　集中式智能照明控制系統(tǒng)

集中式智能照明控制系統(tǒng)主要為星形拓撲，即以中央控制節(jié)點為中心，把若干外圍節(jié)點連接起來的輻射式互連結構。各照明控制器、控制面板等設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)行單元傳送數據包，其結構如圖2-2所示。該系統(tǒng)的優(yōu)點：照明的控制功能高，故障的診斷和排除簡單，存取協(xié)議簡單，傳輸速率較高。其缺點是：因過分依賴中央控制器，故系統(tǒng)的可靠性和經濟性相對較低。

②　分布式智能照明控制系統(tǒng)

分布式智能照明控制系統(tǒng)以中央監(jiān)控為中心，組建控制主干網和多個控制子網，各照明控制器，控制面板等設備均具有中央處理器CPU單元，每個控制器和面板都可以直接連接在子網上。

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現場總線相連接，組建現場總線子網。把照明線路中的開關或控制箱作為現場總線中的一個網絡節(jié)點，然后通過現場總線這個樞紐組成網絡，所有的控制信號、開關燈的狀態(tài)信號以及采集的電量信號都通過現場總線網絡進行通信，這樣，網絡中的每個節(jié)點都可以接受網絡中其他節(jié)點的信息，非常方便地實現節(jié)點間互相監(jiān)測與控制。同時系統(tǒng)具有現場級設備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可完成遠程設備的參數設定、修改等工作，也增強了系統(tǒng)的可維護性?，F場總線網絡系統(tǒng)具有優(yōu)良的系統(tǒng)擴展性，可以非常方便增加網絡節(jié)點，如增加聲音檢測、照度檢測、圖像采集、紅外線信號采集等網絡節(jié)點，通過這些傳感器節(jié)點采集人們活動環(huán)境的變化參數，上傳至中央監(jiān)控主機分析、處理、計算，做出各種控制決策，實現智能化管理，能夠更好的滿足智能建筑的信息集成要求。

二、基于LonWorks技術的照明控制系統(tǒng)

基于LonWorks智能節(jié)點的照明控制系統(tǒng)主要是以Neuron芯片作為智能控制節(jié)點，控制下屬的各類執(zhí)行單元。

智能節(jié)點Neuron芯片一方面可以進行現場數據的采集和處理，另一方面也可以通過傳輸線路與其他控制節(jié)點連接，與上位控制機進行通信，實現了規(guī)模的擴展。構成LonWorks控制網絡的Neuron智能節(jié)點由神經元芯片、傳感器、控制設備、收發(fā)器和電源等組成，。 

三、智能照明控制器硬件設計思路

LonWorks節(jié)點可以分為兩種：基于神經元芯片的節(jié)點和基于主機的節(jié)點。本設計選擇基于神經元芯片的節(jié)點方案。

LonWorks電力線節(jié)點的硬件設計主要有以下幾個方面內容：神經元芯片控制模塊(ControlModule)的硬件設計，相當于普通單片機硬件設計的最小系統(tǒng)；基于神經元芯片的I/O接口電路設計，設計實現滿足項目需求的I/O接口電路硬件；其他附屬硬件電路設計，包括Service電路、復位電路等等。

1、控制模塊電路設計

    所謂的控制模塊是在進行基于LonWorks技術的設備開發(fā)時候的一個通用模塊，它把神經元芯片、存儲器、收發(fā)器、I/O以及網絡端口等集成在一起，實現設計的即插即用，達到高效、低成本開發(fā)的目的。

控制模塊電路的一個重要功能是實現神經元芯片到電力線收發(fā)器的通信，神經元芯片的5個通信端口可以配置與多種傳輸介質接口(網絡收發(fā)器)相連接，且可實現較寬范圍的傳輸速率。它有三種工作方式，分別是單端、差分以及專用工作方式。

2、I/O接口電路設計

LonWorks節(jié)點的I/O接口電路是節(jié)點與傳感器、執(zhí)行器以及控制器相連的物理硬件接口。

四、遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計分析

1、系統(tǒng)原理

LonWorks技術提供了LON網絡設備和Internet連接設備，從技術上支持了遠程監(jiān)控和與Internet無縫連接，為實現遠程通信提供良好的條件。LonTalk協(xié)議提供一種方案解決LonWorks網絡與Interent的連接問題，稱為LonTalk/IP通道。在這種方案中，鏈路層的協(xié)議數據單元可以在口網絡上傳輸，完成了LonWorks地址到對應的職地址映射。按OSI標準術語來說，就是LonTalk協(xié)議進入了IP網絡。

    基于LonWorks技術實現一個遠程通信系統(tǒng)，在進行系統(tǒng)設計時，要選擇與輸入輸出部件相匹配的LonWorks設備。首先，連接LonWorks現場控制網絡和Internet需要信號傳輸介質?，F有的傳輸介質主要有雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜和無線電波等，這些傳輸介質都可以實現LonWorks網絡信號的傳輸。

由于Internet的數據通信協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議，而基于LonWorks的現場總線控制系統(tǒng)中，采用的通信協(xié)議為LonTalk協(xié)議。Echelon公司的i.lom產品就是一個能將控制網絡和Internet無縫的連接在一起，取得突破性的產品。它為日常設備的訪問提供一個可靠的、安全的Internet通道。我們的實驗系統(tǒng)將采用

i.lon 100 Internet服務器作為IP遠程網絡接口，使用其數據交換和Web服務器功能。

可以用一個電力線節(jié)點來代替LonWorks現場控制網絡，通過該節(jié)點采集數據(模擬量或數字量)，通過網絡傳送至PC：或由PC發(fā)送控制信號至節(jié)點，這樣基本可以反映出LonWorks網絡的數據采集、傳輸能力和質量。在遠程監(jiān)控端直接接入局域網PC機，不考慮Internet上數據傳輸的特性。

2、遠程監(jiān)控系統(tǒng)的結構

在該實驗系統(tǒng)中，由于電力線節(jié)點并不支持信號直接從PC機上輸入，因此PC機與電力線節(jié)點的數據類型交換需要通過i.lon 100Internet服務器來完成的。此外，還用到i.lon 100Intemet服務器的調制解調作用，由于將信號轉變?yōu)檩d波信號加載到電力線上，故PC機與電力線之間還需要對信號進行調制解調。