绿色校园智能照明控制系统的设计.docx

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15lm/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2. 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 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，管理员根据实际的需要通 过操作上位机发出相关指令，通过 RS-232 串口电路传输给与上位机联接的 ZigBee 收发协调器模块，处理后发送到 ZigBee 节点模块组成的网络中，经过一定的 路由后，室内 ZigBee 节点模块收到此指令后，通过串口通信将数据传输给 AT89S52 单片机处理，再传输给执行电路，让其做出相应的动作，从而控制了 LED 日光灯。

本课题利用 CC2430 为核心芯片的 ZigBee 节点模块，通过一定的组网方式 来实现无线数据传输，从而实现系统的无线网络化网络化控制方式的最大 优点在于管理员可以在远程上位机上实时的得到现场控制信息，以此信息作为依 据从学校的整体出发，同时也可以依据教学楼及办公楼不同用途的整体环境，如 教学楼里的上课、自习、考试及假期等不同情况，对所有的照明灯具进行综合调 控，可以实现照明整体控制和较好的节能效果。