PDF《计算机智能照明系统的设计》

计算机智能照明系统的设计 戴天丁月华 文贵华 (华南理工大学计算机应用工程研究所 ! #$%#) 摘要现有的节能照明系统主要是通过单片机对电压进行调整,缺乏和计算机进行有效地 通信,不能充分发挥计算机处理大量数据的优越性和计算机智能设定安排解决步骤的功能.

本文 提出了利用计算机和单片机通信进行方便及时的对单片机采集的数据处理分析,利用计算机软件 系统及时智能地控制调整系统,使照明系统达到节能的效果. 关键词 照明系统 单片机 ! 引言 随着计算机技术不断的深化发展,智能设备越 来越影响人们的日常生活.而在我国现代化的进程 中,人们对电能的需求越来越依赖.照明系统占据 了很大一部分的电能消耗,人们希望能够合理的利 用照明电能,在不降低照明质量的同时,能够很好 的节约对电的利用.于是人们创造出各种各样的智 能仪器来控制,调节照明用电.从&

# 世纪 '

# 年代 末最简单的模拟电路的设计,到&

# 世纪 (# 年代的 单片机的普及控制,人们已经能够利用微型控制器 来对照明用电进行很好的控制,节约了电能,效果 很好. 而随着 &

# 世纪 (# 年代计算机技术和网络技术 得到进一步的发展,许多应用单片机来进行简单控 制和简单显示的系统越来越难以满足人们日益增长 的要求.以往的系统由于只是简单的代替人们手工 来进行控制,而没有智能分析和强有力的办公自动 化的能力.结合人们对自动化的需求,本文对以往 的智能照明系统进行了改进,增加了智能显示,智 能分析,智能设置和自动生成报告的功能. 系统的总体框架 传统的照明控制系统只有单片机模块,最多可 以传递数据给计算机系统,计算机与单片机进行简 单的交换. 在设计照明系统的时候,保留了原来系统的功 能,又重点扩充了计算机系统的数据处理功能,增 加了对单片机传递的数据进行有效的分析,把数据 记录在数据库里面,并将数据与数据库里面的以往 数据进行比较,实时的对电路的状态进行监控,通 过发指令给单片机智能地对电路进行调整,还可以 按照不同的照明系统的不同要求有效的设置控制程 序,保留在数据库里. 整个计算机智能照明系统分为两个部分:一个 部分是单片机检测控制部分,另一个部分是应用计 算机的应用程序部分.如图 所示. 图 智能照明系统框架图 单片机检测控制部分与照明电路紧密的联系, 是控制的关键部分.而应用计算机的软件则是将单 片机传回的数据进行分析和存储,方便人们及时地 检查系统的历史,很容易地发现一些没有出现而又 有预示的异常,这样就很好的起到了预防为主的 功能. # 系统的控制检测设计 系统控制检测模块的硬件部分与传统的设计相 似,关键的技术部分是协助计算机来控制,依次整 个控制软件有着与以往系统不同的特点,不但要对 ― ! ― ・建筑电气 ・ 《电气应用》! # 年第 !$ 卷第 ! 期 万方数据 电路出现一些异常进行实时的处理,在有一些默认 预设控制步骤的同时,还着重的设计其命令控制方 式,系统的流程如下: 指令!单片机分析处理!单片机控制调压硬件 动作 这样,以往系统智能在不同的场合下进行特点 的处理,而该系统可以通过计算机端的步骤设置根 据不同的场合进行不同的改变控制,必要的时候可 以烧入存储器芯片,单片机就可以根据不同的工作 环境灵活地改变步骤. 该照明系统安排了几个回馈检测,用于对照明 电路的实时监控.如:检测电压,检测电流,检测 温度,这些数值反映了一个照明系统的具体状态. 在单片机中设置了紧急处理,当出现过大的电流电 压和高温的时候,系统自动地关闭,并保持向计算 机软件系统发出通知,由计算机软件系统来处理和 发出警告. ! 系统的软件系统设计 照明系统的软件部分是区别于以往系统的一个 重要的部分,软件系统不但能显示出照明系统的各 种状态,而且能够分析采集的数据,自动地根据算 法做出判断,实现复杂的控制动作安排,还可以自 动生成分析文档. ! # 软件系统的功能模块设计 智能计算机照明系统的应用软件部分分为几个 模块,如图 ! 所示. 图!系统的功能模块 其中分析模块是系统的一个特点.可以根据历 史的数据和正常设置的数据对当前的系统进行监 测,当系统出现异常情况时,软件系统首先是判断 系统处于何种状态,然后在数据库中寻找早已安排 好的处理方法,直接发命令给单片机对照明系统进 行控制.比如说硬件出现过热,本系统可以先安排 关闭等待,过一段时间再打开,并且做好记录,人 们只要查看记录本,就可以及时的更换有问题的硬 件.而以往的系统由于只有单片机进行实时的控 制,并没有很强的计算功能和存储功能,对一些可 以解决的异常,不能智能地解决,而只是简单的关 断电源,或者根本只能在系统不能工作的时候才由 人来解决. ! $ 通信的协议设计和数据库的设计 通信中传递的参数主要有两种,一种是控制参 数,一种是状态参数(如电压,电流,温度值) , 协议的设计强调实用性和简短性,本系统所采用的 通信消息格式如下: #$% 消息类型 数值 % 数值 % 数值 ! #$ 说明:在系统中,主要传递的信息有电压和电流,电压的范围在 之间,电流的范围在 ( ) 以内,于是传递信息的开头 和结尾用 #$% 和 #$ 做.消息格式中有两个数值 %,这样可以保 证传送的准确度. 消息的类型主要是说明消息内容是控制消息还 是状态消息,状态消息主要有电压,电流和温度, 标号如表 %.单片机所采集的数据存放在数据库 里,表!是数据表的数据字典. 表#消息类型内容 类型 相位 ) * + 电压 电流 温度 -, 表$数据字典 类型 长度 时间