導語：如何才能寫好一篇能源管理系統(tǒng)設計方案，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：能源管理 無線通訊技術 系統(tǒng)設計及應用

目前我國部分高校建立了校園能源管理中心，但在能源管理系統(tǒng)及平臺的建設上還不能適應高校的發(fā)展，究其原因是現(xiàn)有能源基礎設施未能完全納入能源管理系統(tǒng)的管理范圍，同時由于系統(tǒng)建設資金需求較大，增加了建設的成本與難度。針對于此，本文提出將無線通信技術、網絡技術及數(shù)據(jù)采集技術綜合應用于校園能源管理，形成以動態(tài)組網、管理與決策為支持的系統(tǒng)設計方案。

一、系統(tǒng)總體設計方案

1.系統(tǒng)設計的目標與原則

校園能源管理系統(tǒng)是基于WEB的信息化管理平臺，可以實現(xiàn)對各類能源數(shù)據(jù)的采集、存儲、查詢、統(tǒng)計和分析處理，為學校科學規(guī)劃能源使用、合理核算能源成本提供依據(jù)。學校做為教學單位，對能源管理平臺及系統(tǒng)的投入，一定程度上受學?；A設施現(xiàn)狀和資金等方面的約束，因此在整個系統(tǒng)的設計中要予以統(tǒng)籌考慮，并遵循一定的原則。

1.1性能穩(wěn)定，兼容性強。能源管理系統(tǒng)是包括硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和網絡通信系統(tǒng)的集成系統(tǒng)，系統(tǒng)涵蓋學校能源管理的各個環(huán)節(jié)，因此采用的技術和標準要具有良好的兼容性。

1.2功能全面，利于二次開發(fā)。隨著教學科研需求的不斷增長，系統(tǒng)在功能的設計上，要留有二次開發(fā)的余地。二次開發(fā)包括新技術的引入、與校園其它系統(tǒng)的接駁等等，使系統(tǒng)具有良好的擴展性。

1.3架構優(yōu)化，成本合理。由于能源信息化系統(tǒng)建設的資金和技術門檻較高，因此在系統(tǒng)設計之初，應考慮選擇適當?shù)募夹g，優(yōu)化的系統(tǒng)架構，盡量減少基礎設施和用能管線的改造，為高校節(jié)省辦學資金。

2.系統(tǒng)總體架構

校園能源管理系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)管理層、無線網絡傳輸層、數(shù)據(jù)采集層三個部分組成，其架構如圖1所示。數(shù)據(jù)管理層由數(shù)據(jù)處理服務器組成，提供數(shù)據(jù)的通信、存儲、分析及處理，是整個系統(tǒng)的核心；無線網絡傳輸層將能源計量儀表的標準工業(yè)信號打包成數(shù)據(jù)包，并以TCP/IP的形式發(fā)送至遠程數(shù)據(jù)中心；

數(shù)據(jù)采集層含能源計量表具和無線數(shù)據(jù)采集裝置，采用RS485總線組網。[1]

3.硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)包括終端設備、無線傳輸與采集設備和系統(tǒng)服務器三個部分組成。終端設備由輸入輸出設備

圖一 校園能源管理系統(tǒng)架構

和計量表具組成，以二線制RS485總線與數(shù)據(jù)采集控制單元相連接。

無線傳輸與采集設備由無線傳輸處理器和數(shù)據(jù)采集器組成，采用運行速度快、功耗低、采集與通信性能穩(wěn)定的ARM芯片，與RS485接口連接，信息以TCP/IP數(shù)據(jù)包形式無線收發(fā)。[2]

系統(tǒng)服務器安裝無線數(shù)據(jù)收發(fā)軟件、SQLSewer數(shù)據(jù)庫軟件和能源管理軟件，用戶可通過WEB服務器和瀏覽能源數(shù)據(jù)，來實現(xiàn)對能源數(shù)據(jù)的采集、收發(fā)、存儲、分析和統(tǒng)計。

4.軟件系統(tǒng)

系統(tǒng)以微軟的Visual Studio為開發(fā)環(huán)境，操作系統(tǒng)為Windows 2003 Server，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server2005數(shù)據(jù)庫，C#為開發(fā)語言，利用.NET技術完成系統(tǒng)的開發(fā)。軟件為B/S結構，分為表示層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)服務層，有效地提高了系統(tǒng)的效率和安全性，也使系統(tǒng)的升級變得更為容易。[3]

系統(tǒng)軟件可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢匯總功能、實時監(jiān)控及統(tǒng)計功能、管理與決策功能及異常報警功能。系統(tǒng)根據(jù)校園用戶的不同需求，還可以對用能設施設備及功能管線的異常數(shù)據(jù)和狀態(tài)設置警戒線，出現(xiàn)異常立即對管理人員予以提示，并根據(jù)預案及時予以處理。

二、通信系統(tǒng)的選擇

校園能源管理系統(tǒng)采用了基于GPRS無線網絡的流量測量技術和遠程無線采集技術，不直接接入INTERNET，在GPRS模塊上以SIM卡的形式綁定校園IP，系統(tǒng)外的用戶無法直接訪問，系統(tǒng)信息在校園網絡內部傳遞，使安全系數(shù)大大提高。整個系統(tǒng)采用分布式結構，分為無線網絡的通信和有線網絡的通信。[4]

1.有線網絡的通信

有線網絡的通信為計量終端與傳輸控制器之間的通信，采用RS-485總線連接。RS-485總線在多點互連時使用方便，布線簡單，傳輸穩(wěn)定。

2.無線網絡的通信

采用GPRS技術的無線網絡模塊內嵌通信協(xié)議棧，與計量終端之間采用串口通信來完成數(shù)據(jù)交換。通過GPRS通信模塊可以接收來自系統(tǒng)控制室的組態(tài)信息，也可以通過該模塊將終端數(shù)據(jù)或者從其它設備獲取的數(shù)據(jù)以GPRS無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)回系統(tǒng)控制室。[5]在對GPRS通訊終端進行配置時，預先輸入計量主站的固定IP地址。通訊終端收到數(shù)據(jù)后，把這些數(shù)據(jù)送到固定IP地址的網絡服務器中，通過端口映射轉發(fā)到數(shù)據(jù)中心服務器，完成對數(shù)據(jù)的存儲，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)查詢等功能。[6]

三、結束語

高等學校內的能源用途比較復雜，既有教學科研方面的使用，也有民用與商業(yè)方面的用途，因此網絡設計在本系統(tǒng)中占有重要地位，它對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和傳輸速度起著十分重要的作用。針對于此，要建立對整個校園能耗進行即時監(jiān)測的能源監(jiān)控中心，才能真正起到節(jié)能降耗的作用。校園能源監(jiān)控中心其主要職能是為學校管理者提供監(jiān)控數(shù)據(jù)，對采集的數(shù)據(jù)進行綜合分析，為能源管理人員提供維護和管理的決策依據(jù)?；贕PRS無線通訊技術的校園能源管理系統(tǒng)因其具有組網靈活、終端配置簡單的優(yōu)點，易于實現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控、動態(tài)采集。系統(tǒng)具有架構簡潔易行、維護方便、低成本的特點，符合高校發(fā)展的需要。

參考文獻

[1]《基于RS 485總線的遠程抄表系統(tǒng)采集終端的設計與實現(xiàn)》王宗陽，馬旭東，現(xiàn)代電子技術，2012年4月.

[2]《基于GPRS無線傳輸技術的水資源遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計》，丁瑞國，黑龍江科技信息，2009年3月.

[3]《試論高校校園能源管理網絡平臺的構建》，職業(yè)教育研究，王旭東，2011年3月.

[4]《基于ZigBee的熱軋企業(yè)能源管理系統(tǒng)設計與應用》，畢鋒，劉毅敏，電子設計工程，2013年1月.

[5]《基于GPRS無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集器設計》，曾孝平，吳建軍，自動化與儀器儀表，2009年4月.

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關鍵詞 能效監(jiān)測；SOC；RN8316

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0015-03

能源作為世界發(fā)展和經濟增長最基本的驅動力，是人類賴以生存的基礎。但隨著人口的日益增加和能源的不斷消耗，能源匱乏問題日益突出。電力作為重要的能源形式，在終端能源消費中所占比重不斷增大，因此，建設更加安全、可靠、環(huán)保、經濟的電力系統(tǒng)，不僅能在很大程度上化解資源、環(huán)境和投資壓力，而且還將帶來巨大的節(jié)電效益、經濟效益、環(huán)境效益和社會效益[1-2]。國內外研究和實踐證明，通過實施需求側管理、用能服務及能效監(jiān)測，可以優(yōu)化終端用戶用電方式、緩解電力供需的矛盾和提高系統(tǒng)可靠性、減緩電網設施的投資壓力、提高耗能企業(yè)的能源利用水平、減少能源的消耗、提高能源利用率、緩解能源的供需矛盾[3]。

隨著微電子技術和設計制造技術的發(fā)展，集成電路設計從晶體管的集成發(fā)展到邏輯門的集成，現(xiàn)在又發(fā)展到IP（Intellectual Property）的集成，即片上系統(tǒng)SOC（System-On-Chip）[4-6]。與單功能芯片相比，SOC芯片具有集成度高、體積小、印制電路板（PCB）空間占用少、功耗低、抗電磁干擾能力強、可靠性高、成本低等優(yōu)勢。同時，可以有效地降低電子、信息系統(tǒng)產品的開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期，提高產品的競爭力[7]。

1 RN8316（SOC）簡介

圖1 RN8316系統(tǒng)框圖

RN8316是深圳銳能微公司提供的一款低功耗、高性能、寬電壓、高集成度、高精度的三相MCU芯片，產品系統(tǒng)框圖如圖1所示。該產品內嵌32位ARM Cortex-M0核，最高運行頻率可達29.4812MHz，最大支持224Kbytes FLASH存儲器、16Kbytes SRAM和16Kbytes EEPROM，內置單cycle乘法器（32bit*32bit）、CM0內嵌系統(tǒng)定時器、2個DMA控制器，支持外部中斷等多種喚醒方式，提供完善的集成開發(fā)軟硬件環(huán)境。該芯片支持高速GPIO，可與不同電壓外設器件連接，最大支持10位ADC，8*32位的LCD，支持芯片電源電壓及外部電壓檢測。通信接口最大支持6路UART，2個7816口，1路I2C和1路SPI。同時，RN8316還集成了RTC、看門狗和加密處理器。

2 硬件電路設計

電力能效監(jiān)測終端主要由電源模塊、計量單元、存儲單元、載波模塊、通信模塊、直流模擬量采集等部分組成。系統(tǒng)的結構框圖如圖2所示。

圖2 電力能效監(jiān)測終端設計框圖

2.1 電源模塊設計

為保證終端能夠穩(wěn)定工作，并具有良好的電磁兼容特性，電源模塊采用三路電源供電，分別為主電源8 V、兩路12 V輔助電源，之間相互隔離。主電源VDD8V通過LDO降為VDD5V和VDD3.3V電源，主電源5 V為SOC、紅外、電能質量監(jiān)測模塊供電，主電源3.3V給計量芯片供電。一路ZB12V輔助電源用于載波電路供電；另一路AUX12V輔助電源為遙信電路供電，同時通過LDO降為AUX5V，為RS485、直流模擬量電路供電。電源電路設計如圖3所示。

2.2 采樣計量單元

采樣計量單元是電力能效監(jiān)測終端的重要單元，設計中采用銳能微公司的RN8302計量芯片來實現(xiàn)對電壓、電流、功率、功率因數(shù)、諧波等數(shù)據(jù)的計量，并輸出有功、無功脈沖。RN8302占用SOC一路SPI，同時SOC配置中斷、復位口從而能夠實現(xiàn)對計量芯片的控制和通信。RN8302管腳資源配置如圖4所示。

圖4 RN8302管腳資源配置

采樣電路中，考慮到生產成本和計量精度，電壓采樣采用電阻分壓采樣的方式，UA/UAN，UB/UBN，UC/UCN為采樣信號，而電流采樣采用電流互感器采樣的方式，IAP/IAN，IBP/IBN，ICP/ICN為采樣信號，電路圖分別如圖5和圖6所示，電壓采樣電路中的1K電阻和電流采樣電路中的5R電阻采用精度1%的精密電阻，電容用于去耦和濾波，以保障采樣精度。同時電壓采樣信號可用于電能質量的監(jiān)測，擴展電力能效監(jiān)測終端的功能配置。

圖5 電壓采樣電路

圖6 電流采樣電路

2.3 遙信電路

電力能效監(jiān)測終端配置兩路遙信端口，使用光耦LVT-816同SOC進行隔離。遙信電路原理圖如圖7所示。

圖7 遙信電路

2.4 RS485電路

在實際工程運用中，由于受到工程人員操作能力，經驗等因素的影響，RS485的A、B端子常常接反，導致不能夠正常抄表。因此，在電力能效監(jiān)測終端RS485電路的設計中，采用了無極性485芯片ECH485NE，A、B端子正反接都能夠正常通信。終端配置兩路RS485電路，分別用于抄表和維護，占用SOC兩路UART端口，485芯片用光耦同SOC進行隔離。RS485電路如圖8所示。

2.5 直流模擬量電路

直流模擬量電路主要針對非電氣量的采集，該能效終端采用瑞薩電子的RL78/G13系列單片機進行控制，SOC通過一路UART端口進行通信，并配置復位腳進行控制。直流模擬量電路通過光耦同主電路進行隔離，終端配置了兩路信號的采集，拓展了數(shù)據(jù)的采集范圍，實現(xiàn)了采集和能效監(jiān)測的多樣化。直流模擬量采集電路圖如圖9所示。

2.6 載波電路

電力能效監(jiān)測終端的載波用于同能效采集服務器進行通信，載波電路占用SOC一路UART端口用于收發(fā)數(shù)據(jù)，占用一路7816口實現(xiàn)載波的設置、復位、事件輸出等功能，并通過光耦同SOC進行隔離，接口標準符合最新國網三相電表規(guī)范，可方便插拔和替換多個廠家的載波模塊，提升了產品的兼容性。載波電路如圖10所示。

3 結束語

本文在智能用電及能效管理的基礎上，根據(jù)電力能效監(jiān)測終端技術標準，采用SOC芯片RN8316，進行了硬件的設計。相對于傳統(tǒng)的基于獨立功能芯片的用電終端，基于SOC的電力能效監(jiān)測終端在功耗，穩(wěn)定性，可靠性等方面表現(xiàn)更加優(yōu)異，并且體積小，所用元器件少，生產成本較低，具有良好的市場前景。

參考文獻

[1]余貽鑫.面向21世紀的智能配電網[J].南方電網技術研究，2006，2（6）：14-16.

[2]陳樹勇，宋書芳，李蘭欣，等.智能電網技術綜述[J].電網技術，2009，33（8）：1-7.

[3]虞斐，孔繁虹，梅生偉，許哲雄.智能電網下的新型能源管理系統(tǒng)設計方案[J].華東電力，2009（7）：1176-1178.

[4]周曉紅.新型智能電表的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].中國高新技術企業(yè)，2011（11）：119-120.

[5]中國化工儀器.我國儀器儀表行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國計量，2011（1）：78-81.

[6]靜恩波.智能電網AMI中的智能電表系統(tǒng)設計[J].電測與儀表，2010，47（7A）：36-39.

[7]趙定遠.SOC與嵌入式系統(tǒng)[J].成都大學學報（自然科學版），2007（4）：305-308.

作者簡介

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關鍵詞：無線傳感器；機房環(huán)境；監(jiān)控；系統(tǒng)設計

傳統(tǒng)的機房環(huán)境感知系統(tǒng)大都基于有線集中監(jiān)控模式，有線集中監(jiān)控不僅結構臃腫、造價高昂，而且可靠性和準確性都比較差。目前，借助全新的技術改進，有線集中監(jiān)控的成本和效率已大為改觀，但仍然難以克服布線方面的困難，而通過無線傳感器網絡，使系統(tǒng)擺脫了對電源線及數(shù)據(jù)線的依賴，實現(xiàn)了“兩線”瓶頸的成功跨越，對機房環(huán)境感知系統(tǒng)而言是一次巨大的技術飛躍。

1 WSN技術概述

WSN由一定數(shù)量的固定或移動式無線傳感器組成，各無線傳感器通過無線網絡進行通訊，共同構成一個節(jié)點群。WSN運用了低功耗無線通信技術、專用計算機技術、微傳感器技術、微型芯片技術、電路設計技術等。每個傳感器節(jié)點由傳感模塊、處理模塊、無線模塊及電源模塊四部分構成，其中傳感模塊的功能是采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，處理模塊的功能是對采集到的相關數(shù)據(jù)進行簡單處理及臨時性存儲，無線模塊負責數(shù)據(jù)的無線交互，電源模塊負責各傳感器節(jié)點的電力供應。WSN能夠實時感知應用現(xiàn)場的環(huán)境數(shù)據(jù)，并將信息進行簡單處理，然后輸送至用戶端，使用戶實時把握監(jiān)控對象的狀態(tài)。無線傳感器網絡不存在布線方面的障礙，并且安裝方便、維護簡單，非常適合在機房環(huán)境中部署和使用。

2 基于WSN的機房環(huán)境感知系統(tǒng)設計

2.1 總體架構

整個機房環(huán)境感知系統(tǒng)由WSN子系統(tǒng)和上層管理系統(tǒng)構成，其中WSN子系統(tǒng)即無線傳感器終端節(jié)點群，采用動態(tài)協(xié)同自組織算法，各節(jié)點依據(jù)搭載的傳感器類型，分別執(zhí)行不同的數(shù)據(jù)采集任務，并借助無線模塊來完成數(shù)據(jù)的轉發(fā)及傳送。上層管理系統(tǒng)運行于監(jiān)控主機上，主要對WSN采集上傳的信息進行分析和儲存，為客戶呈現(xiàn)一目了然的監(jiān)控視圖。WSN子系統(tǒng)與上層管理系統(tǒng)借助Sink節(jié)點和基站相連接，Sink節(jié)點和基站借助串口等接口相連接，傳感器數(shù)據(jù)首先匯集到Sink節(jié)點，然后通過基站上傳至監(jiān)控主機。

2.2 硬件選型

在機房環(huán)境感知系統(tǒng)中，處理器采用嵌入式CPU或單片機MCU；通信單元采用短距、低耗的無線通訊元件，一般以ZigBee協(xié)議進行數(shù)據(jù)交互；傳感器類型由傳感器所屬的功能模塊及被監(jiān)測對象的信號形式來決定，通常包括溫度傳感器、濕度傳感器、浸水傳感器、光強傳感器、煙霧傳感器等。

2.3 軟件設計

⑴無線傳感器網絡。單個傳感器的無線傳輸距離十分有限，無法將采集數(shù)據(jù)直接上傳到主監(jiān)控系統(tǒng)，因此必須將傳感器以某種協(xié)議及技術進行互聯(lián)，形成無線節(jié)點網絡，數(shù)據(jù)在臨近接點之間進行跳轉，從而延長通信距離。機房環(huán)境感知系統(tǒng)的傳感器基本不需要移動，采集的數(shù)據(jù)量也比較小，但對數(shù)據(jù)交互的實時性有一定要求，因此提出一種基于最小跳數(shù)的數(shù)據(jù)轉發(fā)協(xié)議，網絡內任一節(jié)點發(fā)出的信息均沿著最短路徑向Sink節(jié)點傳遞。同時，為避免信息跳轉過程中發(fā)生數(shù)據(jù)沖突、確保數(shù)據(jù)下發(fā)和控制，運用逐跳搜索法獲取最短路徑。

⑵無線傳感器節(jié)點軟件。要想無線傳感器正常運作，軟硬件條件缺一不可，因此必須為傳感器嵌入相應的軟件系統(tǒng)。與傳感器的硬件結構相類似，軟件系統(tǒng)同樣由四大模塊構成。

數(shù)據(jù)采集模塊：激活傳感器驅動程序，將采集到的模擬信號轉換為數(shù)字信號，同時對數(shù)據(jù)進行初步校正，然后輸出數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理模塊：對采集數(shù)據(jù)進行簡單的預處理，比如對數(shù)據(jù)進行濾波，以消除信號雜音，降低寬帶負荷。

數(shù)據(jù)收發(fā)模塊：將處理之后的數(shù)據(jù)向外發(fā)送，或接收來自基站的數(shù)據(jù)，同時對無線模塊的收發(fā)狀態(tài)進行控制和切換。在數(shù)據(jù)收發(fā)之前，需要將數(shù)據(jù)按既定的幀格式進行打包或解壓，以便于數(shù)據(jù)的傳輸或處理。

能源管理模塊：在節(jié)能減耗的設計基礎上，通過軟件來調整無線模塊的工作狀態(tài)，同時控制微處理器的休眠和喚醒。

⑶sink節(jié)點軟件。Sink節(jié)點負責WSN與上層管理軟件之間的通信。本系統(tǒng)中，Sink節(jié)點使用的固定軟件為WSN 節(jié)點操作系統(tǒng)TinyOS，由于Sink節(jié)點同基站之間以串口連接，導致多樓層監(jiān)控中，需要在各樓層分別部署一個基站，部署成本及難度較高。因此可以對TinyOS中的TOS-Base程序加以改進，使Sink節(jié)點能夠支持TCP/IP協(xié)議，這樣只需一個基站就能夠完成整個系統(tǒng)的通信運作。

⑷上層管理軟件。上層管理軟件基于C/S三層架構，能夠實時處理傳感器采集上傳的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)以用戶關心的形成表現(xiàn)出來。上層管理軟件負責網絡中各個節(jié)點的跟蹤管理，并借助后期優(yōu)化處理來彌補WSN自身存在的不足。當監(jiān)測到異常狀況時，軟件可通過聲音、光線、短信、電話等形式進行報警。

本文從總體架構、硬件選型、軟件設計三個方面對基于WSN的機房環(huán)境感知系統(tǒng)進行了設計描述。通過WSN有效解決了監(jiān)控系統(tǒng)設計中的布線煩惱，部署極為方便，實現(xiàn)了實時、準確的機房環(huán)境感知和監(jiān)控，并大大降低了機房監(jiān)控人員的勞動量，具有較高的應用推廣價值。

[參考文獻]

[1]郎嘉暉，孫國防，李慶風.無線傳感器網絡在機房環(huán)境感知中的應用[J].寧波工程學院學報，2013年（3）.

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【關鍵詞】智能照明；控制系統(tǒng)；建筑電氣；應用

現(xiàn)代建筑中的照明不僅要求能為人們的工作、學習、生活提供良好的視察條件，能利用燈具造型和光色協(xié)調營造出具有一定風格和美感的室內環(huán)境以滿足人們和心理和生理要求，而且還要考慮到管理智能化和操作簡單化以及靈活適應未來照明布局和控制方式變更要求。

一、智能照明控制系統(tǒng)簡介

1、智能照明控制系統(tǒng)概念

智能照明控制系統(tǒng)是利用先進電磁調壓及電子感應技術，對供電進行實時監(jiān)控與跟蹤，自動平滑地調節(jié)電路的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負荷所帶來的額外功耗，提高功率因素，降低燈具和線路的工作溫度，達到優(yōu)化供電目的照明控制系統(tǒng)。這里需要補充的是，近年來，智能照明控制系統(tǒng)設備本身也從控制負載的單一化向多元化發(fā)展，隨著半導體技術的發(fā)展，可控硅、IGBT晶體管作為控制元器件也運用到控制設備中來，大大提高了智能照明控制系統(tǒng)的節(jié)能效率。

2、智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)點

（1）在控制方式和照明方式上，傳統(tǒng)照明控制采用手動開關，只有開和關，而且只能一路一路地開和關。而智能照明控制采用調光模塊，通過燈光的調光在不同使用場合產生不同的燈光效果，營造出不同的舒適的視覺氛圍。在控制上采用低壓二次小信號控制，控制方式多，功能強，范圍廣，自動化程度高。

（2）智能照明控制系統(tǒng)由于使用了自動化照明控制，智能利用光照以及通過網絡，只需一臺計算機就可對整個大樓的照明實現(xiàn)合理的能源管理自動化，不僅減少了不必要的耗電開支，同時也降低了用戶的運行維護費用，在節(jié)能方面可比傳統(tǒng)照明控制節(jié)電20%以上。

（3）在智能照明控制系統(tǒng)中，由于可通過系統(tǒng)人為地設置電壓限制，可以避免或降低電網電壓以及浪涌電壓對燈具的沖擊，從而起到保護燈具，延長燈具使用壽命的作用。而更值得一提的是智能照明控制系統(tǒng)是一個開放式的系統(tǒng)，通過標準網絡接口可方便地與BAS系統(tǒng)聯(lián)接，實現(xiàn)智能大樓的計算機系統(tǒng)集成。

二、智能照明控制系統(tǒng)在建筑電氣的應用

1、工程概況

廣西某醫(yī)院新建綜合門診大樓立足于高科技及環(huán)保智能，規(guī)劃實現(xiàn)建筑智能化管理。通過智能照明控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)整個醫(yī)院公共區(qū)域及不同功能區(qū)域建筑物的照明及能源管理，通過不同的場景模式、定時模式、感應模式、集中控制模式等，醫(yī)院內的所有照明系統(tǒng)進行管理，在節(jié)約電能的基礎上，實現(xiàn)了智能化的管理及控制，達到預期節(jié)能環(huán)保及人性化控制管理的預期目的。

2、智能照明控制系統(tǒng)的選擇

經過比選，該醫(yī)院門診大樓采用PPS智能照明控制系統(tǒng)。PPS智能照明控制系統(tǒng)設計方案通過環(huán)境數(shù)據(jù)采集分析、編程、人機界面控制照明回路；通過調光模塊，將燈光的層次、對比、明暗的組合進行合理的編程，從而滿足各種區(qū)域場景下的燈光需求。而且，通過對國際天文時鐘以及當?shù)氐墓飧袛?shù)據(jù)采集，運用PPS燈光節(jié)能資源管理軟件（PPS-RM），最大限度地整個醫(yī)院大樓的能耗減到最低，充分地實現(xiàn)節(jié)能減排的國策目標。

3、PPS智能照明控制系統(tǒng)結構及特點

PPS智能照明控制系統(tǒng)廣泛應用于電氣設備的控制，它以ETRON-NET總線結合TCP/IP網絡通訊的方式控制強電末端設備，可以方便地控制燈光系統(tǒng)、電動窗簾系統(tǒng)、媒體影音系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等設備。PPS智能控制系統(tǒng)主要由智能面板、智能控制主機、智能執(zhí)行模塊、智能管理中心和人機觸控界面等組成，系統(tǒng)具有穩(wěn)定可靠、安全、高效、經濟、靈活等特點。

4、PPS智能照明控制系統(tǒng)的主要控制內容

（1）定時控制。通過智能主機的定時功能，實現(xiàn)對各區(qū)域內用于正常工作狀態(tài)的照明燈具時間上的不同控制。

（2）場景控制。通過控制面板、人機界面等，實現(xiàn)在正常狀態(tài)下對各區(qū)域內用于正常工作狀態(tài)的照明燈具的場景靈活切換和控制。

（3）照度自動調節(jié)控制。通過照度感應器等元件，實現(xiàn)在正常狀態(tài)下對各區(qū)域內用于正常工作狀態(tài)的照明燈具的自動調光控制，使該區(qū)域內的照度不會隨日照等外界因素的變化而改變，始終維持在預設照度值左右。

（4）移動探測控制。通過移動人感探測感應控制，實現(xiàn)在正常狀態(tài)下對各區(qū)域內用于正常工作狀態(tài)的照明燈具的自動開關控制。

（5）應急照明的控制。PPS大樓智能照明控制管理系統(tǒng)對酒店的特殊區(qū)域內的應急照明所執(zhí)行的控制，包含以下兩種控制：①正常狀態(tài)下的自動調節(jié)照度和區(qū)域場景控制同調節(jié)正常工作照明燈具的控制方式相同。②在應急狀態(tài)下對各區(qū)域內用于應急工作狀態(tài)的照明燈具實現(xiàn)放棄調光等控制，使處于事故狀態(tài)的應急照明達到100%。

（6）支持國際天文時鐘功能，通過大樓經緯度及國際天文時鐘數(shù)據(jù)，可以得到大樓實際的日出日落時間（自動同步及運算）。

（7）PPS-RMS燈光節(jié)能資源管理，可以把整個大樓的燈光照明數(shù)據(jù)整合進行實時監(jiān)控、資源管理，更好地做好節(jié)能決策。

5、PPS智能照明控制系統(tǒng)的功用

（1）醫(yī)院門診大廳。作為醫(yī)院的主要對外窗口，合理的燈光控制場景，不僅可以起到節(jié)能減排的作用，還能讓病者有良好的就醫(yī)環(huán)境，醫(yī)院工作人員有舒適的工作環(huán)境。配置導軌式控制模塊和環(huán)境光亮度探測器，在適當?shù)膮^(qū)域放置環(huán)境光亮度探測器，自動探測外部環(huán)境自然光線的強弱，按照設定的照度，關閉或開啟燈光照明回路，調節(jié)節(jié)能燈的亮度，對整體門診大廳的燈光進行聯(lián)動控制，還可以按照時間自動管理，再搭配一些場景控制面板（如工作場景、早晨場景、午休場景、清潔場景等），體現(xiàn)醫(yī)院領導的節(jié)能環(huán)保理念和工作環(huán)境。

（2）走廊、樓梯照明。對于走廊，采用紅外移動感應控制，人來燈亮，人走延時燈滅。各出入口處有控制面板，可根據(jù)需要手動控制就近燈具的開關。另外，如果有自然光進入的區(qū)域，會根據(jù)PPS-RMS系統(tǒng)中環(huán)境采集的光感數(shù)據(jù)進行分析，在日照時間內，相應的燈光回路自動關閉，不受紅外移動感應影響。一方面大大減少不必要的能源耗損，另一方面各燈光照明回路進入PPS-RMS節(jié)能管理系統(tǒng)，在值班室就可以監(jiān)控整體大樓的燈光照明情況，極大地方便大樓管理人員對大樓的整體管理。

（3）車庫照明。車庫照明，在各出樓梯入口處有觸摸控制面板，人員可根據(jù)需要手動控制就近車庫整體燈光照明的開關。另外，在車庫車輛出入口處的燈光照明回路會根據(jù)PPS-RMS系統(tǒng)中環(huán)境采集的光感數(shù)據(jù)進行分析，在環(huán)境光感照明一定的情況下，相應燈光回路會自動關閉。一方面大大減少不必要的能源耗損，另一方面各燈光照明回路進入PPS-RMS節(jié)能管理系統(tǒng)，管理人員在車庫值班室就可以監(jiān)控車庫的燈光照明情況，并進行控制。

三、結束語

總之，智能照明控制系統(tǒng)不僅可以滿足和實現(xiàn)不同的燈光效果要求，實現(xiàn)照明的高層次智能管理，改善工作環(huán)境，提高工作效率，還可節(jié)約能源，延長燈具壽命，減少用戶維護費用。隨著建筑和照明技術的進步，照明和建筑融為一體，照明已成為建筑藝術的一部分，讓我們大家共同努力，將更多、更好的智能照明控制系統(tǒng)應用到智能建筑的設計中去，營造出藝術、智能化的光環(huán)境，賦建筑與生命。

參考文獻

篇5

關鍵詞：智能建筑；建筑設計；弱電系統(tǒng)

中圖分類號：TU2文獻標識碼： A

前言：

智能建筑的出現(xiàn)從某個意義上講符合人類文明發(fā)展的腳步，迎合了時展的需求，也必會成為未來建筑的主流。所謂的智能就是結合三種系統(tǒng)包括3A系統(tǒng)及BAS 建筑設備自動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)和通訊自動化系統(tǒng)，并將他們相互結合起來，智能建筑指的是傳統(tǒng)建筑技術與現(xiàn)代科學技術相互融合的產物，是建筑行業(yè)慢慢得到信息技術行業(yè)滲透的表現(xiàn)。智能建筑的需求必須在設計方案變革的基礎上才能得到滿足，本文通過剖析智能建筑中的建筑設計，對其中存在的問題提出了相應的解決措施。

一、智能建筑設計的幾個方面

1、弱電系統(tǒng)的基本設計

弱電系統(tǒng)是智能建筑設計中必須要重視的環(huán)節(jié)，信息依靠電信網絡作為媒介進行傳遞，包括聲音、數(shù)字信息、環(huán)境、安全、試聽、報警等系統(tǒng)的控制，還可以擴展到監(jiān)測器，作用于建筑結構和空氣質量等其他相關方面。比傳統(tǒng)的通訊增加很多種類、數(shù)量。智能建筑在設計時，必須考慮到弱電系統(tǒng)等基礎性設施的防水、防火、抗干擾等需要。同時為了適應后期增加使用或空間的布局的改變，需保持靈活性：

（1）信號干擾屏蔽。將強電和弱電的管井保持分離以避免來自強電的電磁對電信信號產生的干擾。在同一個管井中，則要確保必要的距離。通過弱電的電纜類型與強電的電線電壓來計算其最小距離，應超過300mm，另外空間尺寸和設備用房與此距離保持一致。

（2）靈活性。弱電系統(tǒng)設計時需考慮日后使用中空間需要增大的問題，比如電信系統(tǒng)、電纜數(shù)量、設備體積的增加。保持空間的可擴展性，可以減少以后進行擴充所付出的時間和費用成本。比如在辦公樓中設置靈活多變的電信網絡接口，以適應經常重新排布的需求。設計之初需要綜合的對智能建筑長期的工作模式、空間使用、投資預算、可擴展性、維修等方面進行考慮。

（3）防火。《高層民用建筑防火規(guī)范》對弱電系統(tǒng)防火有著明確的規(guī)定，弱電管道在防火墻、樓板、隔墻、變形縫的穿過處需要防火構造處理；豎向管井的井壁、檢查門、防火分隔需達到防火標準；主機房、控制室需建立防火系統(tǒng)。具有防火涂料的電纜在燃燒時會產生有毒氣體。

（4）防水。防水處理需要注意幾個方面，電纜等水平敷設的設備為防吸水，需保持在地板以上，可用擱架或者托架抬高；電信設備機房為防滲水，其門需進行密封，采用防水材料。

二、電信空間和管井需要注意的問題

電信的構架由設備、電纜使用的空間和管道構成：

1、設備間。設備間用來放置電信網絡的入口終端設備、網絡的相互連接設備、專用分組交換機（PBX）等設備。服務范圍和其最小面積存在比例關系；

2、樓層電信間。樓層電信間用來放置豎向和水平的電纜相互連接的地方，要求同一平面內，為保證電纜的維修和信息傳遞的高速，每1000m2設置一個。工作區(qū)和電信間直接的距離不超過90m，大型的建筑，可劃分幾個區(qū)域，每一區(qū)域的中心位置設置電信間；

3、主干線管井。建筑內外和電信間直接進行聯(lián)系的線纜即是主干線子系統(tǒng)。主干線放置在弱電豎井里，保持豎直走向。注意在樓板上額外的預留洞口，為日后增加線纜提供可擴展的空間；

4、信號輸入和接收裝置。即建筑內外進行網絡連接的部分，基座下確保具有建筑構造柱，同時考慮衛(wèi)星接收天線通視、信號干擾、定位的問題，電信管線和地下層預留的孔洞、管線的匹配問題。

三、熱舒適系統(tǒng)的設計

1、非中心化環(huán)境控制系統(tǒng)

將設備分散在室內各處進行布置，化整為零即是非中心化環(huán)境控制系統(tǒng)，具有將設備故障的影響保持在局部、降低維修費用和更換范圍的優(yōu)點，同時縮短了距離，減小了凈空尺寸，靈活性較大?？勺灾鬟M行氣溫、照明度、風量調節(jié)，實現(xiàn)了區(qū)域控制個體化。

2、建筑節(jié)能控制與熱工貯備

大型建筑物需設置能源管理系統(tǒng)。通過一個系統(tǒng)及時的對能源消耗作出反應，監(jiān)控全部的防火、安保、照明、空調、垂直交通等系統(tǒng)，可及時的更改恒溫控制器、關掉不合理的送風等。熱工貯備設施可以有效的減少能耗，二次利用制冷劑的自然循環(huán)，同時可以減小建筑物在地震時的搖擺幅度，在抗震系統(tǒng)中起到平衡重量的作用。

3、人工照明系統(tǒng)

控制照明系統(tǒng)的硬件，其自動化程度愈來愈高，電子鎮(zhèn)流器已經替代了落后的磁鎮(zhèn)流器，具有調節(jié)熒光燈亮度的功能。遙控開關也必將淘汰手動開關?？蓪⒔邮掌餮b在天棚上，用遙控器控制照明系統(tǒng)。智能化控制的照明系統(tǒng)，還包含人體紅外線傳感器、具有開關燈功能的同步門鎖等。一般寫字樓的照明都用熒光燈，設置為1.5m見方的網格形狀，同時以此為基礎，進行送風口、回風口、自動噴淋、煙感等設施的設置，現(xiàn)如今照明系統(tǒng)1.5m見方的網格，照明系統(tǒng)的非中心化已經在逐步取代統(tǒng)一性的照明控制，更加的節(jié)能，更加的舒適。

4、自然采光系統(tǒng)

傳統(tǒng)的辦公室采光具有局限性，光線強弱難以控制，自然光的照射范圍過小。自然光需要更多的開發(fā)、利用，由此，多種多樣的新型自然光控制設備被發(fā)明以及應用，新型玻璃、自動遮陽設備、光線控制器等等。其次，根據(jù)建筑的要素和現(xiàn)有設備也可以促使自然光照射到建筑的內部，比如光導纖維、遮陽百頁、中庭、院落等等。松下公司總部的辦公大樓就是一個很好的實例，其建筑包括兩部分圍繞較大的中庭進行布置，辦公室進行室內自動遮陽百頁的安裝，可轉動角度、上下收放，采用遙控器或者室外傳感器加以控制，總體建筑的布局設計方面，也結合了當?shù)貧夂蛱卣?，窗戶的位置、窗戶的位置、窗戶的朝向等方面都考慮到了太陽輻射和室外的氣候溫度等。

四、智能建筑的發(fā)展方向

實現(xiàn)建筑物全面的、可持續(xù)的的發(fā)展是未來智能建筑的發(fā)展方向，建筑設計理念也應該與時俱進。未來我國建筑業(yè)發(fā)展的主流主要就是智能建筑，其技術和平共處產品必將形成一個新興的產業(yè)，現(xiàn)代智能建筑的發(fā)展方向主要可以從以下三個方面考慮：

1、向專業(yè)型發(fā)展。智能醫(yī)院、智能學校、智能圖書館、智能工廠、智能住宅、智能銀行等更加專業(yè)化的新型智能建筑必定能夠更加滿足未來對建筑功能的要求；

2、向綜合性發(fā)展。集購物、娛樂美容、醫(yī)療、健身、托幼、餐飲、住宿等功能于一體的綜合性大樓也必會成為未來智能建筑的新寵，特別是在商業(yè)建筑和辦公建筑中融入多種輔空間，將會大大便利居民的生活要求；

3、向區(qū)域性發(fā)展。智能建筑將向區(qū)城市系統(tǒng)域和管理系統(tǒng)發(fā)展。

五、結語

經濟的飛速發(fā)展，促進了建筑行業(yè)的不斷進步，建筑企業(yè)要在激烈的市場競爭立于不敗之地，需要生存和發(fā)展，必須增強其核心競爭力，必須通過采用新的技術、新的手段來進行更新完善，舊的落后的建筑方式終將被先進的智能建筑方式所替代，智能建筑正逐步的成為建筑行業(yè)的龍頭和主流。

參考文獻：

[1] 李軍.智能建筑弱電系統(tǒng)的接地設計與工程實踐[J].科技信息.2009（21）