智能照明范文第1篇
摘要：教室作为学生汲取知识、教师传输知识课程的重要场所，能够满足学生的学习要求，教室照明系统十分关键。要想保证教室照明系统实现自动照明，就需要对传统教室照明系统进行改进，运用单片机技术对传统灯具进行有效控制，使其根据教室内部明亮变化自动调节亮度，在改进后也可以有效降低能源资源的消耗，保证资源节约。
关键词：教室;照明;智能控制装置
传统教室使用大量开关人工控制照明亮度，经常会出现忘记关灯的情况，造成大量电能资源浪费。部分教师在夜晚出行要摸黑寻找开关，对于年幼学生和年长教师具有极大威胁。灯泡长时间点亮会严重损坏灯具的使用寿命，也会造成资源的严重浪费。在教室灯光照明系统管理中，要根据实际要求来随意调节灯光照明系统。
一、工作原理
从节能的角度，在教室照明系统改进的过程中，要尽可能加强对照明灯的分区控制，通过这样的措施实现智能控制，可以随时检测出教室内是否有人员活动，又能够判断教室内的发光强度是否满足学生学习需求。智能照明控制系统主要结构包括红外线探测装置、照度计部分[1]。红外线探测装置可以通过红外线对人体进行测量探测范围在5m内视角为90°探测元件，在感受到红外辐射后会提高输出端输出高电平，当人员走出后输出低电平，快速判断是否有人员活动。利用斯密特触发器构成串并联电路，能够实现前置缓冲，增强驱动力，保证与红外探测元件逻辑一致。教室内的发光强度可以对内部的空间亮度进行准确判断，利用光电管探测区域内的光线，当光线较弱时光电输出高电平，通过放大器和比较器对信号进行筛选，并与非门输入端保持一致，实现智能化控制。在照明控制系统设计中，包括智能控制模块和维修模块两部分，而智能控制模块需要通过单片机，移动物体检测传感器进行控制，利用C语言对单片机进行控制，维修模块能够及时判断灯具损坏情况。如果出现损坏可以立即通知维修人员，维修人员对设备故障设备进行快速处理，增强照明系统的整体工作效率。
二、智能控制模块的设计
（一）移动物体检测装置
在移动物体检测中，需要利用红外线传感器对人员活动轨迹进行自动判断，传感器没有探测到移动物体时输出低电平，利用三极管导通控制单片机，打开LED灯。为了保证传感器在检测人员检修后单片机能够立即进行响应，必须要进行并联，保证探测无死角[2]。该系统使用基于RS485和CAN总线的分布式控制系统控制和管理校舍内的电气设备。整个系统由三级和两层网络组成，即教室控制级、地面控制级、主机级、CAN网和RS485网。教室控制等级和地板控制等级使用具有MCS-51-8051单片机作为中央处理器的控制系统。网络部分在教室的同一层使用以RS485标准构建的数据获取网络，地板和监视中心（主控制主机）之间的通信使用CAN网络。所有的教室控制器和地板控制器都必须建立在网络和通信平台上。系统使用计算机的串行端口和单片机的串行通信功能，使用RS485总线网络和CAN总线网络分别实现单片和单片。
（二）LED照明控制
在LED照明控制中，为了使设计更加科学优化，需要对环境发光强度检测之后，对移动物体检测灯具通常在夜晚工作。在照明控制装置设计中可以增加工控设计，保证高于夜晚的亮度值。照明控制装置要充分考虑学生学习和教室上课的需求，对于照明亮度要求比较高，要适量调整亮度。在LED照度范围内，可以将光照度调整到500sd左右。在控制电路设计中，楼道和教室内的环境各不相同，在照度设计中也存在明显差异，楼道临界值应该低于教室内的临界值，有效节约资源。通过对 LED照明强度的自动调整，单片机可以在判断人为移动时控制 LED照明开关的开启和降低。在教室智能照明控制系统维修模块设计中，如果长时间运行很容易导致用电设备损坏，通过构建检修模块能够在发生故障后立即对灯具进行检测，通过单片机向维修人员发出指令，在维修过程中只需切换工作维修模式，就能保证单片机处于维修状态，确保维修人员安全[3]。
三、教室照明控制系统的问题
（一）布局问题
教室内距离窗户远近各不相同，受日光强度的影响也各不相同，不在不同区域内需要安放控制该区域的三盏灯，相邻两区域的装置探测范围都有明显重叠，要保证在有人员活动区域中有足够的光强，当某一个同学单独处于某一区域，只有它周围的灯亮。处于区域重叠时至多有6～9盏灯亮。还有其他人员来到教室时可以选择其他区域，当没有人或者光的强度足够时则灯光立即熄灭，实现智能化控制，达到有效的节能效果。
（二）远红外探测装置的问题
在标准教室内部，如果红外装置没有得到合理控制，每一个装置都能够探测5m范围，造成大面积的重叠交叉，失去了智能控制的效果。为了增强教室内4个装置的覆盖范围，避免相互影响，需要在此装置中安装一定倾斜角度挡板来控制具体的作用范围，还要让两个区域的装置具有明显的交叉，确保人员能够在某一区域时只有此区域的灯光亮而处于两个区域中间时，两个区的中间同时减量，每一个区域接受光照角度不同，要合理优化照度计的设置，为了增强照度计工作准确，效果可以放置在太阳光和灯光无法直射的区域，保证照度计测试负责区域的散射光来提高区域光强的设计效果，最终满足学生的学习需要[4]。
结束语：
综上所述，在教室燈光照明设计中，不同类型的灯光照明控制系统功能比较复杂，对于教室的实用性并不高，要积极针对教室灯光照明智能控制系统进行全面分析，有效提高照明系统的智能化控制水平，重点解决在实际设计中的应用问题，有效节约教室成本管理，及时做好灯具维修，避免电能资源的无效浪费。
参考文献：
[1]阳佩良，杨春宇，梁树英.重庆高校教室冬季照明主观评价调查研究[J].灯与照明，2020，44（04）：8-11.
[2]王贺，薛鹏，梁青璇，赵梦静，赵一凡.高校教室LED照明效果与不同场景光环境需求研究[J].照明工程学报，2020，31（06）：106-112.
[3]宋涛.区域中小学教室照明整体提升工程实施方案的探索和研究[J].中国现代教育装备，2021（06）：12-14+32.
[4]杨靖宇.2019年五台山风景名胜区中小学校教学环境卫生状况调查[J].中国药物与临床，2021，21（05）：853-854.
普罗斯电器（中国）有限公司
智能照明范文第2篇
一、单片机的智能照明系统方案设计
伴随着我国科学技术的不断发展, 智能照明系统具有多样化, 智能化等诸多优势, 相对于以往的照明系统控制系统在实际应用中的优势, 其更加符合节能降耗的发展原则。单片机的智能照明系统方案设计主要是综合用户的实际需求以及实际环境的参数, 从而来形成具体的响应, 并在一定程度上融合了现代化计算机技术, 将这些先进技术充分发挥出来, 让其能够让智能化照明系统能够变得更为可靠, 更为节能, 为照明行业做出实际贡献。在基于单片机的智能照明系统设计当中, 能够充分的融入无限短距离移动设备通讯技术和嵌入式技术等相关先进技术, 然后在去确定在智能化照明系统中所加入的嵌入式处理器中心控制等相关网络技术, 能够让智能照明系统在远距离照明控制中的作用越发凸显, 这样能够充分的满足用户对于照明系统智能化的实际需求。在单片机智能照明系统设计当中, 对于整个智能化照明系统设计, 必须要在一定程度上去单独优化设计方法, 其中主要包含了协调器节点, 传感器节点和内容服务节点以及服务器节点等几部分。在实际优化设计方法当中各个节点必须要结合起来进行相应的数据通信联系, 然后通过传感器节点对于传感器接口的数据进行相应的传输和接受, 并且将上传的数据传入到中继器节点当中, 在一定程度上然后由中继器节点充分按照组别进行不同位置的传感器节点进行具体的分析, 然后在将以JSON格式文件的形式来保存在中继器节点中储存器当中, 然后充分运用现代化网络技术来把中继器节点当中的相关文件上传到基于云计算平台网络服务器节点。协调器节点和内容服务器节点自身带有控制信号的文件将其发送到中继器节点当中, 然后充分利用串口来对文件格式进行接收和分析, 并且通过移动网络无线通信方式将分析出的控制信号传输到传感器节点当中, 并且让传感器节点来控制智能照明系统的发光强度。
二、基于单片机智能照明系统设计的重点
(一) 智能照明系统软件设计
对于智能照明系统软件设计过程中, 必须要先确定软件的基本功能, 然后将各照明系统软件进行划分为多个部分, 并要确定软件总体的具体结构, 从而保证在实际智能照明系统中的科学性欲合理性。在一定程度上要求各软件功能程序都能够去实现模块化和子程序的设计。一般对于软件程序编程之前, 设计人员需要先画出智能照明系统软件设计的流程图, 然后在设计软件程序编写当中奠定基础, 在后续的实际实施中能够节约设计时间。最后就是要对整个照明系统资源进行分配, 比如ROM。定时器, RAM以及中继器等, 特别是要做好ROM和RAM的合理配置。
(二) 智能照明系统硬件设计
智能照明系统硬件中传感器节点的设计。照明系统再设计过程中大多选用的是cc2530芯片进行设计, 其自身具有结构单一, 耗能低等诸多特点, 并且还可以实现在线编写程序的flash储存器, 这样能够在一定程度上去减少材料的成本而建立起相应的网络节点、在传感器实际设计过程中, 主要分为功能储存器模块的设计和系统CPU以及电源管理模块和无线通信模块等方面;在实际设计中选择使用cc2530芯片, 其能够在实际运用中维持低耗能的模式, 还可以作为芯片开发环境当中的通信协议为软件系统中的时钟和计数器提供相应的依据。与此同时cc2530芯片还具有很多的外部设备, 其能够在一定程度上充分满足设计人员对于各种高级性能的应用程序的设计需求, cc2530芯片自身还具有相对较多的I/O引脚, 在其每一个端口中都是可以让mcu分配所对应的寄存器来实现相应的实际功能的, 这样能够在一定程度上智能照明系统硬件配置得到优化, 从而保证智能照明系统的性能。
三、结语
总而言之, 基于单片机的智能照明系统设计能够让智能照明系统的自动化和智能化进行实际的优化提升, 通过对人体信号的检测来转换成单片机可识别的电平信号, 从而来提升智能照明系统的发光强度, 还能够在一定程度上减少电力的消耗, 从而达到节能等目的, 促进经济的可持续发展。
摘要：本文主要是通过基于单片机的智能照明系统进行相关的设计, 基于单片机智能照明系统设计主要是通过人体信号的检测, 将其转换成单片机可以在一定程度上去识别的电平信号, 在某种程度上去维持系统的正常运行, 还需要让其能够达到节能降耗等思想理念, 这样能够为我国电能源的消耗做出相应的贡献, 从而促进社会经济的可持续发展。
关键词：单片机,智能照明系统,系统的设计
参考文献
[1] 张仁朝, 谢谨.基于Atmega128单片机的智能照明系统设计[J].科技广场, 2010, 2010, 2010 (8) :130-133.
智能照明范文第3篇
现阶段, 世界能源危机不断涌现, 受此影响, 城市道路照明体系大幅度的电力耗费开始受到人们的重视, 如何通过智能控制系统来实现高效率、低耗能的路灯照明系统成为了当前的研究重点。尤其是随着近年来电能价格的上涨, 庞大的道路照明电费开销给地方财政增加了极大的负担, 为此, 笔者就城市路灯照明智能控制系统进行了以下思考:
一、智能控制城市路灯的必要性
路灯是城市居民必不可少的照明工具, 而与大城市相比, 中小城镇的路灯控制要求又有其不同的特点。如中小城镇人口不多, 午夜过后经营活动非常少, 秉承着不浪费电力资源的原则, 除了几个关键位置的路灯需要常亮以外, 其余的都可以关闭[1]。此外, 很多小城镇都有赶早集的习惯, 所以需要在此之前将有关的路灯打开, 以方便商贩和市民, 为此, 实现城镇路灯的科学管理与控制势在必行。
二、基于单片机的路灯智能控制系统构成分析
通过对现有的路灯控制系统进行分析, 笔者认为对其的划分主要可分为通信模块、时钟信号模块、远程控制模块及现场控制模块等多个模块。从整体上来看, 又可采用功能执行、远程监控及现场数据采集等多个部分进行上述模块的分类。如下图1所示, 计算机构成了远程监控, MC68HC908GT16为现成部分所选的单机片控制芯片, TSL2561为光强监测芯片, 通信模块接口为标准RS232接口。
三、远程监控端工作原理
上文中提到, 现场及远程监控两部分是组成该智能控制系统的主要成分。在利用操作控制、数据及路灯线路模块的基础上, 远程监控计算机能对路灯进行管理、控制。数据模块的主要功能是编号和储存已经收录进系统的路灯;操作控制模块主要是往控制现场进行指令的发送, 并对控制现场所反馈的信息进行接收;路灯线路模块则是将各路灯状态及结构图等信息以图形的方式显示给路灯管理人员。控制中心与单片机通过RS232串行通信端口进行通信, 远程计算机可以向单片机发送控制指令, 也能够接收单片机采集到的数据信息, 从而使系统能够更好的对路灯进行控制。为了进一步简化系统结构, 可将广播式通信添设于单片机与远程计算机之间, 通过对总线的控制, 远程计算机可朝着单片机发送指令信息, 当信号传送至单片机后便会开展识别、分析工作, 以此对相关指令是否执行进行确认。
四、现场控制系统工作原理
(一) 光强测量模块功能
光强测量模块中的感应器件能够采集路灯周围广兴强度, 并将其通过A/D转换模块转换为可用的数字信号, 再传输至单片机完成处理分析, 从而获取路灯的即时工作状态。在路灯周围的环境出现变化时, 系统将控制路灯与周围环境同时发生变化, 以实现自动适应[2]。例如, 当周围环境光线强度较高时, 单片机会适当控制电路, 降低对路灯的电流输入。当周围光线强度较弱时, 单片机则会适当提高路灯的输入电流。这样一来就可以使路灯长期处于工作状态和电力损耗平衡的状态下。
(二) 实时时钟模块功能
在选择时钟模块时, 必须要对系统的性能要求和硬件设备参数进行综合的考虑。本文所采用的芯片为DS12887。时钟信息主要提供给单片机、通信模块以及采集部分, 以确保各设备保持准确一致的信号周期、除此以外, 管理人员还能在单片机中根据实际路灯应用环境以及时钟周期来设计定时功能, 来完成对路灯开关时间的控制, 从而实现健身操作人员工作量的目的。
(三) 通信模块功能
单片机在现场监控中接收到的信息可通过通信模块将其传输至远程计算机进行分析和储存;在对路灯的远程监控中, 远程计算机可以将控制指令通过通信模块传输至单片机, 最后由单片机操控不同模块完成指令。此外, 在出现故障时, 工作人员还可以将故障检测设备接入到通信模块中对控制系统进行检测分析, 能够很好的帮助工作人员完成对故障的快速抢修, 这样一来, 就可以使城镇路灯照明系统的稳定性进一步得到增强。
五、城镇路灯控制系统工作流程
当路灯通电完成后, 系统首先会进行自我检查, 检查项目包括各软件模块是否存在故障, 时间是否同步等。自检通过以后, 系统正式开始工作。单片机根据预设指令控制光强监测装置采集路灯周围环境信息, 并将其发送至单片机。单片机再将接收到的反馈信息上传至远程计算机, 以此对路灯的工作状态进行进行实时记录和监控。值得一提的是, 单片机根据时钟模块所提供的信息来设置定时开关的功能, 因此可以控制路灯在白天时处于关闭状态, 从而达到节约用电的目的;在经过设定的时间数以后, 单片机再控制路灯开启, 使其为夜间提供照明服务。在此期间, 光强测量模块可以为路灯照明的强度提供有效的数据支持, 以实现降低电能耗损的目的。在阴雨天气等光线强度小于预设阈值时, 光强测量模块还可以向单片机发送开启路灯的请求, 以保证市民的正常生活不受影响。此外, 远程计算机还能随时对各炉口路灯的工作状态进行监测, 并将其实时工作状态通过数据库的功能进行记录, 从而为之后的照明支持、电力调度以及照明系统改造提供数据信息支持。
结束语:
综上所述, 在城镇照明中应用该智能控制系统, 能够有效的减少人力资源方面的投入, 使电力资源的利用率大幅提升, 同时还能使人为操作可能造成的不稳定因素大大降低, 从而提升整个城镇路灯照明系统的智能化, 现代化水平。这对于节能降耗和城镇可持续发展有着积极的推动作用。
摘要：随着我国社会经济和城市建设的快速发展, 路灯照面系统逐渐成为衡量城市现代化程度的一个标志。近年来, 城市路灯照明智能控制系统开始受到广泛的关注, 本文设计并分析的是一种给予单片机的城市路灯照明智能控制系统。笔者首先阐述了智能控制城市路灯的必要性, 然后对该设计进行了具体的分析, 最后说明了整个系统的工作流程。
关键词：路灯,单片机,智能控制
参考文献
[1] 何勃.智能化控制系统在城市路灯照明中的应用[J].企业技术开发:中旬刊, 2015, 34 (11) :54-54
智能照明范文第4篇
智慧城市是信息技术和知识经济发展的重要产物。改革, 信息化, 工业化一体化后, 城市化逐步接近智慧城市发展的深度, 依托信息技术的发展和信息系统的建设, 充分利用信息资源。在这个阶段, 运输, 加工技术和应用技术已成为城市信息化的高级阶段。在智能城市建设中, 信息技术的应用包括物联网, 云计算和移动互联网, 信息技术, 应用层, 数据处理平台层和通信层相结合。终端层实现了各种资源的优化配置, 资源互动, 城市建设, 信息融合, 城市化, 为人类提供了良好的生存环境。
2、智能LED照明技术
智慧城市建设的主要目标是提高整个城市的效率, 交换数据共享, 构建开放平台, 共享信息资源, 提高信息利用率。例如, 利用城市公交系统软件引入道路拥挤等信息共享, 可以方便人们出行, 减少等候时间。物流业的发展以及就业和住房租赁等大量公共信息也实现了更好的资源配置。通过这种方式, 城市资源可以最有效地共享和使用。
在智能城市建设中, 政府服务的智能化建设是指利用现代通信技术和计算机网络技术, 实现政府服务内容的公共关系。自动化办公系统打破了时间和地理的界限, 大大提高了政府工作的能力和效率。过去, 在临时领导小组的紧急会议上, 处理了城市的公共安全问题。在智能LED时代, 现代技术如通信和网络技术可以用来保护城市居民的生活和财产。如果出现问题, 可以在紧急动员和统一管理的背景下, 通过各种系统的合作和资源共享来运作。它极大地改善了CITYUNDEADES抵御自然灾害和恐怖活动的能力。通过对客户需求、业务运作和市场占有率的分析, 公司利用智能LED处理技术, 具有信息利用价值, 了解市场趋势, 市场预测, 提高公司核心竞争力。
在城市的各个领域, 各种方便的人们对生活的定义不断地产生大量的数据。如何挖掘数据挖掘的潜在价值, 将有价值的信息应用到城市建设和管理的智慧中去。这是国家和地方政府正在研究的热点问题。与数字城市相比, 智能城市建设的变化、数据收集的多级意识以及智能LED融合技术为智能城市提供了多种运营信息。因此, 我们可以将智慧城市视为基于数字城市的升级。这种升级的关键是数字信息的智能处理。
3、智能LED照明技术在智慧城市建设中的应用
智能LED照明技术为城市建设指挥做出了巨大贡献, 主要应用于建筑照明控制, 室内照明, 户外道路照明和景观照明。
3.1 建筑照明控制 (LED) 制造商开发了一种新型灯笼智能照明系统, 它结合了LED照明技术和无线互联网技术。
基于LED照明, 照明可以为人们创造更多的便利。例如, 通过移动电话定位, 可以提示用户输入和退出信息。在及时采集颜色后, 可以实现自动切换, 并根据用户的生活习惯和户外环境的变化自动调节光线。你可以建立一个定期提醒, 以确保日常生活。例如, 晨光的逐渐改变可以改善使用者的睡眠。连接到互联网的照明可以提供更智能的应用, 例如天气信息, 新闻, 电子邮件和股票信息, 以满足用户的需求。
3.2 智能LED水平提出了对中国能源结构调整的较高要求。
同时, 智能LED技术还必须使员工在运行和维护方面得到更好的培训, 更需要高效的人员培训。但传统的模拟器是基于二维图像的训练过程, 往往过于抽象, 非专业或新手难以理解, 无法展示真实的设备结构和动作过程, 所以训练过程变得枯燥乏味。
3.3 数据是信息系统的来源, 但报告复杂且枯燥, 因此管理人
员很难理解设备名称和特定资产之间的关系, 并了解和跟踪设备资产的变化, 在这种情况下, 企业管理者难以保护数据中心设备资产。因此, 企业必须要有统一规划平台, 全面实施数字化, 信息化, 智能化管理, 控制与控制一体化, 进而迈向智能管理领域。基于DCS的统一现场总线技术实现了集中控制和辅助集成, 大大减少了辅助车间操作人员的数量, 提高了工作人员的工作效率。通过使用智能仪器和设备管理系统, 可以实现智能仪表在事件日志中的配置、调试、检测和诊断以及数据库管理, 可以大大降低维护人员工作的难度和强度。对三维视觉作业过程监控系统进行了展示和研究, 用于生产设备技术方案, 主要设备, 智能LED技术内容与物流的关系。通过文本介绍, 视点转换和动作模拟来模拟操作过程。用户以被动方式熟悉设备的操作流程。智慧城市建设智能集成、信息技术和政府致力于医疗、公共基础服务如交通、通信, 旅游和商业发展中使用教育, 环境保护, 计算机软件和网络技术。这导致了一些大规模的数据服务, 如电子商务和新兴行业。在LED数字显示应用于智能城市建设的过程中, 智能驱动方案可以根据环境光的条件调整显示亮度。控制系统与城市监控系统和传感器系统相结合, 确保人们在激活服务区域的屏幕密度后可以播放新闻内容, 实现自动检测。LED快速且易于调节。结合通信技术, 将不同灯具的实际应用作为通信节点, 将通信网络通信技术和照明技术相结合, 实现灵活的控制系统, 降低专用网元的应用成本。结构和视觉空间传输模式。实现了通信区域和范围的控制, 并且避免了无线通信中的拥塞和同信道干扰。
结束语
综上所述, 智能城市的建设离不开智能LED技术的支持, 而智能LED技术涉及到智能城市的建设和城市管理的各个方面。我们一直在寻找解决各种城市疾病的方法, 如环境问题、交通问题和健康问题。政府也在考虑如何在未来建设, 如何管理, 如何在施工与管理之间进行选择。智能LED不仅是智能城市建设的动力, 也是智能城市建设和管理的重要技术手段和科学基础。
摘要：随着城市建设的不断扩大, 人口压力不断加大, 城市交通拥堵, 电力短缺, 环境恶化等疾病逐渐显现, 严重制约着城市的发展。因此, 有必要找到一种新的发展观作为城市建设的起点, 建设智慧城市和数字城市。以城市照明系统为例, 在分析智能LED照明技术的基础上, 探讨了智能照明技术在智能城市建设中的应用。
关键词：智能LED照明技术,智慧城市,应用
参考文献
[1] 裴国智.智能LED照明技术及在智慧城市建设中的应用研究[J]工程技术:全文版2016
[2] 刘芳娇, 王琦, 胡海华.智能LED照明技术及在智慧城市建设中的应用研究[J]通讯世界2016
[3] 张俊虎.浅析智能LED照明技术及在智慧城市建设中的应用研究[J]科研00021-00021
智能照明范文第5篇
太阳能是一种绿色能源, 取之不尽、用之不竭。自然光的导入可采用光纤。光纤是近年新兴气的高科技照明方式, 透过光纤的传输, 可以将自然光导到任意区域里。这也是光纤最特殊的地方。作为一种节能、高效、安全、维护费用低的绿色照明技术, 光纤照明越来越广泛的应用于工业、科技、医学及景观设计中, 是未来隧道照明的趋势。
本文利用光纤和LED混合照明对隧道进行照明设计, 以高效的方法达到照明节能的效果, 节约能源, 保护环境。
1 隧道照明的特点
隧道照明是为了保证隧道内交通顺畅而设置的功能性照明, 其照明的目的是为了给驾驶员在隧道行驶过程中提供一个安全、舒适的视觉环境, 保障交通运行, 提高运输效率。由于隧道是一个半封闭空间, 在行车视觉特性上要比其他照明复杂得多, 它不仅需要24小时不间断照明, 而且白天照明要比夜间照明更复杂隧道照明的。特点主要体现在以下几个方面。
1.1 分段式照明
分段式照明是隧道照明最显著的特点。车辆通过隧道, 白天和黑夜的视觉环境变化不同。黑夜隧道内只是隧道外视觉环境的延续, 在白天则经历突然从亮到黑和由黑到亮的急剧变化过程, 产生视觉的“黑洞效应”和“白洞效应”, 为使视觉适应隧道外和隧道内亮度的急剧变化, 一般将长隧道划分为5个照明区段:接近段、入口段、过渡段、中间段和出口段 (如图1所示) 。不同区段的视觉现象不同, 应设置不同的亮度, 各区段的长短和亮度值随设计车速、隧道外亮度等而变化。
1.2 加强照明
由于隧道白天与夜间的照明要求不同, 因此入口段及出口段的照明是由基本照明和加强照明两部分组成。有研究表明, 对于长度不大于3000m的中长隧道, 加强照明所需的用电量约占整个隧道照明用电量的50%, 而且随着长度的减少, 加强照明所占的比例将更大。
1.3 非恒定照明
隧道照明中出、入口段和过渡段的照明要求并非恒定不变的, 出、入口段需要的加强照明水平的变化规律与洞口外天然光的变化规律是同步的, 即洞外天然光强度大, 则要求出口段的加强照明辐射出更多的光通量, 反之亦然。对于过渡段的路面亮度最好是能根据人眼暗适应曲线的特点从入口段结束点的路面亮度逐减过渡到中间段的路面亮度。
2 隧道照明的组成
光纤和LED混合照明系统主要由聚光器、光纤、放射装置、LED照明系统和照明控制系统组成。其工作原理是透镜聚光器根据太阳运动轨迹将太阳光汇聚后经光纤传输, 为隧道洞口段提供加强照明, LED作为基础照明。在隧道洞内中间段则全部采用LED照明。在当隧道洞外光线较暗、夜间或隧道发生紧急情况时, 开启LED照明, 保证隧道正常运营安全。
2.1 聚光器
聚光器通过跟踪传感器、控制电路、传动装置和驱动电机, 提高了日光聚光器的跟踪精度。当光纤的输入端置于聚光器的焦点处时, 可提高太阳光的入射能量密度。能够实现对太阳光的追踪采集, 紫外线及有害射线的过滤, 阳光的聚焦耦合等功能。
2.2 光导纤维
用于将光从光源传输到灯具的材料被称为光导纤维。光纤按使用方式的不同, 分为端光光纤和侧光光纤两类。端光光纤, 又称尾光光纤或点发光光纤, 导光光纤束是由高折射率的透明芯材和低折射率的透明皮材经过独特工艺复合而成, 光在芯皮界面发生全反射而将光线从一端传递至另一端, 光束传到端点后, 通过尾灯进行照明。侧光光纤, 又称通体发光光纤, 将芯皮界面以一定的工艺进行规律性加工后, 光纤全反射被破坏, 光线从边上均匀逸出, 光纤本身就是发光体, 利用光晕来达到装饰的效果。本系统在隧道的出入口段选用端光光纤, 过渡段选用侧光光纤。
光纤在传输光时, 单位长光纤的光能衰减量用公式 (1) 表示:
从表1中看出, 如采用光能衰减量为-20d B/km的石英芯光纤在隧道出口段长为60m的光能损耗仅为24%, 相当于光通过厚度为6mm的普通玻璃的光损耗。因此, 从光损耗的角度上看, 在隧道60m长的出、入口段, 如果将天然光引入到出入口段作为补充加强照明之用是合理的。
2.3 放射装置
放射装置的作用是固定导光光纤纤尾, 形成多样的发光形式。实质上, 它就是一个灯具, 只不过灯具不用供电, 通过光纤来供光, 能均匀向周围投射弥散的自然光, 出光柔和。
2.4 LED照明系统
目前, 国内隧道光源多采用荧光灯、高压钠灯等。大多存在光带窄、能耗高、质量稳定性差、寿命短等问题。因此, 采用新型照明光源对保证隧道经济安全运行有着十分重要的意义。LED作为新型照明光源除满足隧道对光源光效、光通量、寿命、工作特性、光色、显色性和配光控制难易程度等要求外, 还能节约运行和维护成本, 实现稳定经济运行, 因此本系统采用LED作为基础照明的光源。
2.5 照明控制系统
控制系统由光亮度检测器、车辆检测器、隧道本地控制器、隧道照明控制屏、隧道监控中心计算机等构成。控制流程如图所示, 人工控制级别最高, 其次为自动控制。应急照明作为基本照明一部分, 不受照明控制柜控制。在火灾等危险状况时, 无论照明状态是什么, 照明控制系统应将照明开到最大限度, 以利于救援。
3 隧道照明设计方案
3.1 入口段和出口段的混合照明设计
隧道入口段和出口段的照明要求较高, 同时这两个照明段的位置临近隧道口, 具有利用天然光的先天优势, 可将出口段和入口段照明对称布置。因此, 采用光导纤维作为照明光源既可以节约能源, 又符合出入口段路面亮度随洞外亮度变化而变化的规律。
日光跟踪聚光光纤采光系统只有当太阳照射大地时才能发挥作用, 当太阳被云遮挡时, 该系统的采光效果失效。因此, 在白昼时, 当发生太阳被云遮挡的情况, 有时天空还很明亮, 天空或地物的亮度还很大, 此时应对隧道出口段采用LED光源进行加强照明, 以提高交通安全性和舒适性。尤其当太阳被厚云遮挡而时隐时现时, 就要求LED照明光源立即进行起动、减弱或关闭, 并能进行亮度自动调整。节约电能, 保证隧道出口段合理的照明水平。
3.2 过渡段侧光光纤照明设计
天然光光纤照明系统在隧道照明中的应用照明中, 宜采用石英光纤与侧光光纤结合的综合照明技术, 即采用光传输效率高的石英光纤将洞外采集的光传输到过渡段起始点, 过渡段的照明则采用侧光光纤进行传输及照明。虽然侧光光纤的传光效率随着传输距离的增大而减弱, 但这正与过渡段路面亮度需要逐减降低过渡到中间段的路面亮度的照明特点相吻合, 故在过渡段采用石英光纤与侧光光纤综合照明技术可以充分发挥不同光纤的特点和性能。
侧光光纤照明将光能均匀的分配到整个光传输装置上, 在隧道纵向上是连续的, 提高了亮度均匀度, 避免频闪效应和眩光干扰。侧面发光照明所产生的线光源形成一条较明亮的光带, 提醒驾驶者注意路面方向的变化, 使隧道具有良好的视觉引导性。
3.3 中间段LED照明设计
中间段距洞口较远, 太阳光反射到隧道拱顶效率较低, 难以满足隧道照明要求, 且中间段对亮度要求不高。所以对于中间段, 如果采用太阳光照明, 一方面需要大量增加设备;另外一方面由于中间段长度过大, 使用太阳光照明效果较差, 所中间段根据照明要求全段LED照明。可对中间段的LED灯进行无级调光控制, 可以实现“按需照明”和节能度目的。
3.4 接近段减光设计
接近段采用减光措施, 可降低接近段隧道口处亮度, 增加视觉适应时间, 相对减少隧道内亮度水平。可以在隧道口采用百叶天棚、端墙和遮光棚等, 将入口段延伸出隧道洞口之前, 同时入口段上部的构架还为光导装置的安装提供了有利条件。其他减光措施还包括采用削竹式洞门的形式、采用暗色不反光粗糙材料装饰洞口和大幅破面绿化等, 研究表明选用上述2种或3种处理方式, 隧道外亮度可降低10%~50%, 可以大大节约光纤和LED混合照明系统设备的数量, 减少前期投入。
4 结语
据相关统计数据统计, 我国照明耗电占全国发电总量的12%, 而公共照明占照明总耗电的30%。在“低碳经济”背景下, 要建设资源节约型、环境友好型社会, 公共交通的节能降耗也是节能减排工作的重要内容。本文设计的宗旨就是利用光纤与LED混合照明来达到节能与舒适的效果。白天使用光纤照明系统进行隧道口的加强照明, 节约能源, 并且可自适应调节, 无需复杂的控制系统, 亮度会随着光线变化而变化。采用响应快的LED灯具作为补充照明, 也起到了节能的效果。从未来发展看, 随着光纤照明系统效率增长和费用减少的趋势己经出现并将持续下去, 合理使用光纤照明独特特性, 采用太阳光光纤照明系统, 直接将太阳光引入隧道进行照明, 将成为公路隧道照明节能减排的重要支撑技术之一!
摘要：目前光纤照明已经运用到建筑室内、地下空间, 但在隧道照明工程中还有待开发。文章提出了如何将太阳光通过太阳光跟踪聚光系统, 利用光导纤维引入隧道和LED照明系统互相补充, 解决隧道分段照明问题达到节能减排的效果, 并初步阐述了光纤和LED混合照明技术的设计思路及其实施的可行性。
关键词：光纤,LED,隧道混合照明,节能
参考文献
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智能照明范文第6篇
关键词：建筑电气节能设计;照明节能设计;控制要点
1导言
建筑电气及照明是人类生活不可或缺的需求，同时，建筑电气照明系统是建筑物的主要组成部分。随着建筑行业的迅猛崛起，建筑的结构和功能逐渐繁杂，对照明系统设计的要求也越来越高。如果建筑电气及照明系统设计不合理，就会消耗大量的能源，只有将节能理念贯彻始终，才能最大限度地降低能源的消耗，为人类打造一个绿色、环保的生活环境，有利于建筑行业的长远发展。
2建筑电气节能设计控制要点
2.1变压器选型
设计人员应根据施工要求，在满足相关条件的情况下，应选择性能好、以低能耗材质为主的变压器。在确定变压器的数量、容量等参数时，应确保变压器负荷率保持在最佳状态，通常情况下为70%～85%。不同季节下，负荷会产生相应的变化，要根据季节等因素，选择专用变压器，有效解决负荷变化问题，避免因轻载运行而增加能耗。
2.2供配电系统节能设计
对于供配电系统节能设计，还需要综合考虑建筑物中的配电房、开闭所等，一般需要根据不同类型建筑物的用电指标对整个建筑物进行负荷用电量的估算。在设计阶段需要重点明确项目建设中有没有用电量较大的设备，如消防水泵、厨房设备、舞台的声、光、电设备等。如果有的话就需要对其用电量进行单独核算，避免电力的过度浪费，也需要保证各种用电设备的合理配置，避免存在漏项问题，确保估算用电量接近实际用电负荷。如果出现建筑物与配电房之间供电距离较远的情况，需要合理控制电压损失，其控制方式有增大导线截面积等。但是，一般情况下，低压线路的供电半径应该控制在250m以内。尤其是开闭所和配电房位置的设置要严格遵守相关工程技术规范。
2.3合理的降低电能损耗
2.3.1减少线路损耗
在供配电系统的设计过程中，需要选择电导率比较小的材质作为导线，目前铜芯的节能效果比较好。在负荷较大的建筑物中应用铜芯导线，在负荷量较小的建筑物中使用铝芯导线，对于线路的设计要尽可能地选择直线，通过减少导线长度来降低线路损耗，而低压线路最好不走回头线，以此来降低线路上的电能损耗。对于变压器的设置最好使其接近负荷中心，以此来缩短供电距离，从而实现降低线路损耗的效果。
2.3.2减少无功电流
从建筑的供配电系统来看，其中有很多用电设备属于电感性负荷，这些电气设备在具体运行的过程中会产生无功电流，当这些电流经过高低压传输线路时就会产生功率损耗。因此，在具体设计的过程中则需要采用功率因数比较高的用电设备和发动机。另外，在供配电系统设计的过程中，设计人员可以采用电容柜来对系统进行补偿或者集中补偿，从而减少无功电流。通过无功补偿既可以改善电能的质量，提升供配电系统的供电能力，还能够有效地增强建筑物节能减耗的效果。在节能设计方面，采用无功补偿的方式，既可以借助就地补偿电容器来减少线路因为输送超前无功所引起的有功损耗，以此来降低电机轻载、空載运行的概率。因此，在电气节能设计的过程中，设计人员可以选择变频调速器，此时便可以使得电气设备在负载下降时实现自动调节转速，并能够使得电气设备与负载的变化相适应，从而使得电气设备获得更高效的节能效果。
3建筑电气照明节能设计控制要点
3.1科学合理制定照明计划，达成总体节能目标
在设计照明节能系统时，为确保总体的节能成效，必须保证照明方案的科学、合理，如果没有一个科学、合理的照明方案，就无法保障照明的节能效果。照明系统作为建筑电气系统的重要组成部分，在进行设计时，要从全局出发，做到统筹管理，将建筑物的空间架构与光照时间都考虑在内。建筑物内部实际照明需要各有差异，所以在进行设计时要考虑多方需求。例如，在建筑物的公共长廊，选择声控灯，在没有人的时候灯会处于关闭状态，当有人通行时，可以利用声控系统实现转换。此外，在设计建筑电气照明节能系统时，应综合考量建筑物内部的色调与装饰，照明环境会在很大程度上受建筑物内部装修色调的影响，若建筑物内部色调较浅，可使用功率低的照明设施。为此，以能源节省为基础，建筑物内部色调应当以浅色为主。
3.2选择节能光源
在建筑照明设计过程中，设计人员应尽可能选用节能灯具。首先，根据建筑使用需求、用户对光源质量的要求，对照明灯具的瓦数、显色效果、价格等进行比对，合理选择。例如，将传统钨丝灯替换为高压钠灯，不仅提高照明效果，还能降低能耗和费用。其次，根据建筑内部的空间大小、结构等，对灯具的摆放位置、摆放高度以及照射范围等方面进行合理设计。同时，还应对不同类型节能灯具进行比对，如直管荧光灯、高频无极荧光灯等，保证各类节能灯具之间形成有效关联，配合使用，以降低能耗。
3.3合理控制照明系统
照明系统在实际运用过程中需要选用合理的控制方式，这与照明系统所处的环境和照明功能特性有关。通常情况下，如果照明场所的空间范围有限，则需要采取一对一或者二对一的控制方式，如果照明场所的空间范围相对较大，则整个空间范围内配置的照明灯具也就较多。在这种情况下，设计人员需要对照明区域进行合理的划分，结合各个区域的照明特点和实际需求，配置相应的光源，并尽量采用多对一的控制方式。例如，在建筑外部道路的路灯设计中，可引入智能控制系统，通过对光学传感器信号、声学传感信号做出采集，然后自动控制路灯的开关，并对所需要的亮度进行控制，使其更具节能性。此外，对于一些公共走廊、大堂区域等公共区域的照明，可以采用红外感应或者声光控制的方式，也可以采用智能照明控制或感应控制方式，这样就能有效缩短照明系统的使用时间，进而达到照明节能的效果。
3.4智能化照明系统
随着建筑电气照明系统功能的不断发展，当前很多电气设备都可以和互联网系统和人工智能系统进行连接。如果在建筑照明系统中应用智能控制系统，就可以实现对家用电气设备的运行控制，同时也可以监控其运行情况。此外，目前很多智能照明系统不会产生炫光，其灯具发散出来的光线也比较柔和，且分布面积非常均匀，能够实现良好的节能效果。举例来说，目前很多家庭装修中都应用了AISAC-8000智能控制系统，应用该系统能够实现对照明灯具的场景组合、定时控制、远程监控等。应用智能控制系统还可以对家用电气设备中的灯具进行管理和控制，并根据气候和时间的变化不断对其进行调整和控制，这样可以有效节约电能。在智能控制系统的作用下可以借助传感器设备来调节灯具光照强度，通过自然光强度对人工照明强度进行调整，将智能控制系统应用于建筑电气照明节能设计中，能自动调节照明设备，无需浪费大量的人力资源，从而有效降低人工成本。
结束语
总之，电气及照明节能设计效果直接影响到建筑整体能源消耗量。有效地开展节能设计，对电气设备、线路等方面进行优化控制，对照明设备及系统不断改进完善，不仅可提高电气设备及照明设备的使用效率，延长其使用寿命，还能大幅度降低能耗，实现可持续发展。
参考文献：
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