LED照明智能控制系统设计[1]

　　0 引言

　　在20 世纪90 年代后半期，白光LED 引起业界人士的极大关注，半导体照明这一概念应运而生。所谓半导体照明，就是一种基于半导体LED新型光源的固态照明，在同样的照度下，LED 灯的电能消耗和寿命比白炽灯和荧光灯都有明显的优势，因此它是一种典型的绿色照明。正是基于LED光源的高节能、长寿命、保安全、利环保等优良性能和巨大的发展前景，我国于2003 年成立了跨部门、跨地区、跨行业的“国家半导体照明工程”，促进中国半导体照明产业的发展，进一步拓展LED的应用市场。在未来的生活中，半导体光源将无处不在，LED 将引领21 世纪照明领域的新潮流。

　　随着大功率LED 照明应用的普及，人们对LED 照明的高效控制和功能多样化的要求也不断提高，LED 智能照明系统应运而生。LED 智能照明系统充分利用电子技术、通信技术和计算机网络技术，将建筑物内的各种 LED 照明器具有机的连接在一起，是一个集节能安全光源、自动人体感应检测、现代化数字控制技术和网络技术于一身的能够实现有效管理的控制系统。

　　1 校园照明现状分析

　　目前，校园建筑的照明灯具控制大多采用手动开关，对一些照明时间较长、照明设备较多的场所，如学校的教学楼、图书馆等，其照明系统的使用浪费现象屡见不鲜。由于缺乏科学管理，经常出现没有及时开关灯具的现象，有时在借助外界环境能正常工作和夜晚室内空无一人时，教学楼教室里也是灯火通明，从而造成大量的能源浪费和使用上的不便。另外，不必要的使用，也会缩短灯具的使用寿命。

　　因此，结合照明行业发展趋势和校园照明现状，研究一种适合于高校校园的LED 照明智能控制系统就十分必要了。

　　2 采用LED照明的校园智能控制系统架构设计

　　从高校校园环境分析可知，校园照明主要分为室内照明和室外照明。室内照明控制区域包括教学楼、公寓、行政中心、信息中心、图书馆、室内游泳馆等，室外照明包括校园道路、体育场和园区景观等。要对整个校园的LED 灯具智能管理和控制，必须采用先进、成熟的控制系统，该控制系统不仅要具有多级管理平台，能够对整个系统的灯具进行监控，而且要求系统可靠、操作简便、便于线路检修。由于高校校园建筑和照明方式的多样性，而且时间仓促，所以本次设计将室内照明的教学楼照明和校园景观照明作为研究的重点内容。

　　1）系统网络设计

　　校园LED 智能照明控制系统采用总线模块化系统结构，各系统设备均配置独立的CPU 和存储器，即某个子系统模块出现故障，只是与该模块相关的功能失效，而不影响网络其他子系统模块的正常运行，既有利于快速故障定位，又提高了照明控制系统的容错水平。系统采用树状主干网子网的结构，组成一个分布式校园照明控制网络，各子系统通过分控制台核心部件ARM 芯片的网络功能连接到主干网中，系统架构如图1 所示。系统提供开放的通信协议，可根据校园各建筑设备配备情况设计子网数量，既能满足控制要求，又能减少故障波及面，网络规模可灵活地随系统大小进行扩展。