智能照明控制系统及其新技术研究

论文摘要

根据全球对于新能源、节能环保领域的发展趋势,本文开发设计了基于DALI和RFID的智能照明控制系统,在充分满足日常生活中人们对于室内照度的需求后,最大限度的利用室外的自然光照,达到节约能源的目的。对此,本文主要开展了以下几个方面的研究工作。介绍智能控制的基本概念,指出了智能照明控制系统的特点、功能及可行性。同时,详细阐述DALI协议的基本内容、原理及应用,分析在照明控制系统中,应用DALI技术相比于模拟调光技术、总线技术的优势。简单介绍了RFID技术的发展历史和发展现状,详细阐述了该技术的要点和典型运用,并且结合本文讨论RFID技术运用的目的,它在整个系统维护、监控领域起着相当重要的用途。开发设计出基于DALI和RFID的数字可寻址调光镇流器,其中数字可寻址调光镇流器包括EMI电路、PFC电路、调光控制芯片L6438电路、微控制模块电路、电平转换电路及智能调光电路等功能模块,尤其在微控制模块电路中,主要开发DALI接口和RFID接口。通过分析数字可寻址调光镇流器及DALI主控制器的电路原理,指出了上述两种样机元器件选用与电路调试的技术方法。从理论层次上对荧光灯LC串联谐振电路进行研究,分析了荧光灯能够被触发的工作原因。在传统的RS-485照明控制系统的基础上,本系统扩展了照明系统的控制范围,构建了具有三层网络的照明系统,有利于楼宇综合管理系统(Building Management System,BMS对照明控制系统的管理。分析介绍系统的通信与控制原理。管理层与监控层之间采用RS-485总线通讯,而监控层与现场层之间采用DALI通讯。利用监控层的DALI主控制器实现RS-458信号与DALI信号的相互转换,DALI信号的产生采用曼彻斯特编码。从而实现了基于DALI的智能照明控制系统整个网络的集中管理,分散控制。利用Visual Basic语言制作相应的中心控制系统界面,该界面可以观察到系统中所有灯的状态,具有对每个灯进行数字寻址、无级调光、分组、查询状态以及照明预设场景等功能。在室外照度传感器的模型中建立运用了基于遗传算法的智能照明控制系统中的设计方案。用来表征室外自然光照度与室内特定点照度之间关系。提出利用遗传算法,实现对该模型的优化求解的解决方案,分析了在DALI照明控制系统应用遗传算法的原理,以达到充分利用自然光,节约能源的目的。在室内的照明系统的建模中提出基于RFID射频识别技术的智能照明控制系统,针对当今照明控制系统对环境照度变化的响应比较慢的问题,运用RFID射频识别技术,在照明设备和照度传感器之间建立直接的通信来加快环境照度调节的速度,设计了一种新型的智能照明控制系统。为了使该系统的控制更加精准,运用基于自适应领域算法,对新的环境照度进行智能推断。实验结果验证了该模型可以在短时间内将测试地点的照度达到新的目标值,并且该目标值更加适应环境的需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外照明控制发展的历史与现状
• 1.3 课题的意义与选题的依据
• 1.4 课题的目标与主要内容
• 第二章 照明控制中的DALI协议和RFID射频识别技术
• 2.1 DALI技术简介
• 2.2 DALI系统与其它系统的比较
• 2.3 射频识别RFID
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于DALI的三层网络智能照明系统通信网络
• 3.1 三层网络智能照明系统架构
• 3.2 三层网络的通信设计与调试
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于DALI和RFID的数字可寻址调光镇流器
• 4.1 电子镇流器的工作原理
• 4.2 荧光灯的调光技术
• 4.3 基于DALI和射频识别RFID的数字可寻址调光镇流器硬件设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 智能照明系统中室外照度传感器遗传算法的研究
• 5.1 遗传算法在本设计中的运用
• 5.2 室外照度传感器的控制模型建立与仿真
• 5.3 本章小结
• 第六章 基于自适应邻域算法的室内照明智能系统研究
• 6.1 室内照明系统的组成
• 6.2 室内照明系统的建模与算法
• 6.3 实验结果
• 6.4 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士研究生期间发表的论文