停車場(chǎng)照明智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文

時(shí)間：2023-04-30 03:41:32 論文范文我要投稿

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　　摘要：文章提出了一種基于CAN總線技術(shù)的照明智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以有效地解決目前高層住宅的地下停車場(chǎng)面臨的能耗、材耗問(wèn)題，同國(guó)外同類產(chǎn)品相比，具有較-高的性價(jià)比。

停車場(chǎng)照明智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文

　　關(guān)鍵詞：停車場(chǎng) 照明智能控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)

　　目前很多在建和已建高層住宅大部分都建有地下停車場(chǎng)，這些停車場(chǎng)一般都有多個(gè)人員出入口和多個(gè)車輛出入口，由于這些停車場(chǎng)面積大、光線差，需要大量的照明設(shè)備長(zhǎng)期照明。如果用通常的控制方法則需要的線路較長(zhǎng)，而且回路復(fù)雜，由于各出人口與行車路線之間不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此很難用簡(jiǎn)單的強(qiáng)電控制方式實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)內(nèi)部照明的自動(dòng)控制，通常只能采用連續(xù)照明方式。有的地方雖然采用紅外或聲控開關(guān)來(lái)控制照明，但是只能對(duì)某一個(gè)小區(qū)域(如出入樓梯口處)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，而不能對(duì)全部停車場(chǎng)照明實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。這樣不僅造成巨大的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗，也給小區(qū)的物業(yè)管理造成很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

　　幾乎所有的高層住宅都存在這樣的問(wèn)題，國(guó)外已經(jīng)開發(fā)出類似的智能照明控制系統(tǒng)解決以上的問(wèn)題，但是產(chǎn)品的價(jià)格很高；國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上尚無(wú)此類的產(chǎn)品出現(xiàn)，本文設(shè)計(jì)的智能照明控制系統(tǒng)則可以填補(bǔ)此項(xiàng)空白。

　　1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　1．1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

　　使用者可以根據(jù)本地停車場(chǎng)的具體情況編輯適合于自己的照明控制方案，下載到系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)中。當(dāng)有人員或者車輛進(jìn)入停車場(chǎng)時(shí)，該照明智能控制系統(tǒng)能夠根據(jù)照明控制方案對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)指定的照明設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)照明的智能控制。

　　1．2 系統(tǒng)組成

　　該系統(tǒng)由上位機(jī)、出人口控制節(jié)點(diǎn)和基本節(jié)點(diǎn)等組成，各個(gè)部分通過(guò)CAN總線進(jìn)行連接。

　　CAN總線是Bosch公司為現(xiàn)代汽車應(yīng)用而推出的一種總線，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。CAN總線為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息而不分主從，通信方式靈活，且無(wú)需站地址等節(jié)點(diǎn)信息。基于以上特點(diǎn)，該系統(tǒng)選用CAN總線作為該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸總線。

　　上位機(jī)將系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)的控制方案下載到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)中后，各節(jié)點(diǎn)將根據(jù)這些從上位機(jī)下載的節(jié)點(diǎn)間的互聯(lián)關(guān)系表完成與有關(guān)節(jié)點(diǎn)的交互。

　　基本節(jié)點(diǎn)與一定數(shù)量的傳感器回路和照明回路相連。當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到附近有人員或車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，傳感器向與之相連的基本節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)；基本節(jié)點(diǎn)接收到此傳感器的信號(hào)后搜索從上位機(jī)下載的本節(jié)點(diǎn)的傳感器與照明燈的互聯(lián)關(guān)系，判斷本節(jié)點(diǎn)上是否有與之關(guān)聯(lián)的燈，有則點(diǎn)亮此燈并保持照明一段時(shí)間，同時(shí)該基本節(jié)點(diǎn)也通過(guò)CAN總線向其它基本節(jié)點(diǎn)發(fā)送該傳感器的消息；當(dāng)其它的基本節(jié)點(diǎn)收到此消息時(shí)，同樣根據(jù)互聯(lián)關(guān)系表判斷本節(jié)點(diǎn)是否有與此傳感器相關(guān)聯(lián)的燈，如果有也打開相應(yīng)的燈并保持照明一段時(shí)間。這樣所有節(jié)點(diǎn)就會(huì)按照使用者制定的方案打開預(yù)期的照明回路，從而實(shí)現(xiàn)照明控制的智能化。

　　出人口控制節(jié)點(diǎn)(下面簡(jiǎn)稱為控制節(jié)點(diǎn))位于停車場(chǎng)的出人口處�？刂乒�(jié)點(diǎn)隨時(shí)監(jiān)聽(tīng)CAN總線上的各種消息，當(dāng)某照明回路的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)從上位機(jī)下載的狀態(tài)指示燈與照明回路的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將其回路的狀態(tài)改變反映到狀態(tài)指示燈上。

　　1.3系統(tǒng)的工作原理

　　(1)基本節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)著該節(jié)點(diǎn)控制的照明設(shè)備與其它節(jié)點(diǎn)的傳感器的互聯(lián)關(guān)系。當(dāng)某一基本節(jié)點(diǎn)接收到其它的基本節(jié)點(diǎn)發(fā)送的傳感器信息時(shí)，該基本節(jié)點(diǎn)搜索本地的互聯(lián)關(guān)系，并打開與此傳感器相關(guān)的照明設(shè)備；

　　(2)當(dāng)基本節(jié)點(diǎn)接收到上位機(jī)發(fā)送的上傳命令時(shí)，基本節(jié)點(diǎn)將存于本地的控制方案上傳到上位機(jī)；當(dāng)基本節(jié)點(diǎn)接收到上位機(jī)發(fā)送的下載命令時(shí)，基本節(jié)點(diǎn)將與之相關(guān)的控制方案下載到本地；

　　(3)基本節(jié)點(diǎn)利用與之相連的傳感器監(jiān)測(cè)車輛、人員的通過(guò)情況。當(dāng)有車輛、人員通過(guò)時(shí)，該基本節(jié)點(diǎn)便通過(guò)CAN總線向系統(tǒng)中的其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送相關(guān)的傳感器的信息；

　　(4)主控節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)著狀態(tài)指示燈與本系統(tǒng)中的各照明回路的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)主控節(jié)點(diǎn)的某一開關(guān)被按下時(shí)，主控節(jié)點(diǎn)便向與對(duì)應(yīng)照明回路相連的基本節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令，打開指定回路的所有照明設(shè)備；

　　(5)當(dāng)主控節(jié)點(diǎn)接收到上位機(jī)發(fā)送的上傳命令時(shí)，主控節(jié)點(diǎn)將存于本地的互聯(lián)方案上傳到上位機(jī)；當(dāng)主控節(jié)點(diǎn)接收到上位機(jī)發(fā)送的下載命令時(shí)，基本節(jié)點(diǎn)將與之相關(guān)的互聯(lián)方案下載到本地；

　　(6)主控節(jié)點(diǎn)隨時(shí)監(jiān)聽(tīng)CAN總線上的各種命令，并通過(guò)狀態(tài)指示燈隨時(shí)反映停車場(chǎng)的各個(gè)照明回路的狀態(tài)。

　　2 系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)

　　2．1 上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)

　　上位機(jī)采用普通的PC機(jī)，通過(guò)該系統(tǒng)的上層管理軟件可以完成控制方案的編輯、修改、下載和上傳。上位機(jī)可以通過(guò)CAN接口卡或者串口——CAN接口轉(zhuǎn)換器與該系統(tǒng)進(jìn)行連接。當(dāng)控制方案下載完成后，該系統(tǒng)就可以脫離上位機(jī)獨(dú)立運(yùn)行。

　　上位機(jī)管理軟件的主要功能是：控制節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)指示燈與該系統(tǒng)照明回路的對(duì)應(yīng)關(guān)系的編輯、下載和上傳；基本節(jié)點(diǎn)的照明回路與其它基本節(jié)點(diǎn)的傳感器互聯(lián)關(guān)系的編輯、下載和上傳；各種互聯(lián)關(guān)系的顯示、保存和讀取；停車場(chǎng)各照明回路狀態(tài)的監(jiān)控。

　　由于上位機(jī)管理軟件應(yīng)用組態(tài)技術(shù)，使用者可以很直觀地編輯、修改節(jié)點(diǎn)間的互聯(lián)關(guān)系。管理軟件通過(guò)CAN接口卡或者CAN(串口轉(zhuǎn)換器)同系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)關(guān)系的上傳和下載。

　　2．2 控制方案的配置與修改方法

　　使用者可以通過(guò)多種途徑生成一個(gè)適合于本地的停車場(chǎng)控制方案：通過(guò)傳統(tǒng)的表格的方式描述停車場(chǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)關(guān)系；在停車場(chǎng)的平面圖中通過(guò)簡(jiǎn)單的連線方式描述各個(gè)節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)關(guān)系；通過(guò)上載原有的停車場(chǎng)控制方案，對(duì)其進(jìn)行修改，從而生成適合于本地的控制方案。

　　使用者也可以通過(guò)同樣的方式對(duì)停車場(chǎng)的控制方案進(jìn)行修改：通過(guò)修改互聯(lián)關(guān)系的表格從而修改停車場(chǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)關(guān)系；運(yùn)用組態(tài)方式，通過(guò)修改各個(gè)模塊之間的連線關(guān)系，從而修改各個(gè)節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)關(guān)系。

　　2．3 控制節(jié)點(diǎn)的軟、硬件設(shè)計(jì)

　　2．3．1 控制節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

　　控制節(jié)點(diǎn)位于停車場(chǎng)的出人口處，主要用于對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)的各照明燈回路進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)、顯示各回路的狀態(tài)。

　　控制節(jié)點(diǎn)的硬件部分主要由控制器、CAN接口、外部存儲(chǔ)器、狀態(tài)指示燈、控制開關(guān)和看門狗等部分組成。CPU通過(guò)CAN控制器與CAN總線進(jìn)行連接；外部存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)該控制節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)指示燈與系統(tǒng)中各照明回路的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也可以作為控制器的緩沖區(qū)。由于系統(tǒng)中是通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信的，最高的通信速率可以達(dá) 到1Mbps，所以對(duì)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)速度應(yīng)該具有一定的速度要求；狀態(tài)指示燈可以實(shí)時(shí)顯示停車場(chǎng)內(nèi)各個(gè)照明回路的開關(guān)狀態(tài)，使用者只要通過(guò)這些狀態(tài)指示燈就可以了解該停車場(chǎng)內(nèi)的照明情況；控制開關(guān)可以方便使用者通過(guò)手動(dòng)方式控制停車場(chǎng)內(nèi)的各照明回路的開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)使用者也可以通過(guò)其中的總開關(guān)打開停車場(chǎng)內(nèi)的所有照明燈。

　　為了便于相互識(shí)別，每個(gè)系統(tǒng)中的控制節(jié)點(diǎn)都有唯一的標(biāo)號(hào)，狀態(tài)指示燈與系統(tǒng)中回路的對(duì)應(yīng)關(guān)系是通過(guò)上位機(jī)的管理軟件下載的。

　　2．3．2 控制節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)

　　控制節(jié)點(diǎn)軟件主要負(fù)責(zé)控制節(jié)點(diǎn)的初始化、狀態(tài)指示燈的顯示、控制開關(guān)的監(jiān)測(cè)和解釋、CAN總線命令的讀取和解釋、CAN總線命令的發(fā)送、外部存儲(chǔ)器的管理、中斷處理等。

　　基于以上的功能，控制節(jié)點(diǎn)軟件主要包括以下一些子程序：系統(tǒng)初始化子程序、CAN總線初始化子程序、狀態(tài)指示燈顯示控制子程序、控制開關(guān)解釋子程序、CAN命令解釋子程序、CAN命令發(fā)送子程序、外部存儲(chǔ)器讀取子程序、外部存儲(chǔ)器寫入子程序、CAN中斷處理程序、定時(shí)器中斷處理程序。

　　控制節(jié)點(diǎn)軟件的主要部分就是對(duì)CAN總線的編程和對(duì)外部存儲(chǔ)器的管理。根據(jù)控制的需要，在CAN總線上傳輸?shù)拿畋环譃閹最悾郝?lián)機(jī)命令、狀態(tài)指示燈與照明回路對(duì)應(yīng)關(guān)系的上傳和下載命令、照明回路的控制命令、總閘命令等�？刂乒�(jié)點(diǎn)軟件要對(duì)從上位機(jī)和其它基本節(jié)點(diǎn)傳送的所有的命令進(jìn)行解釋并做相應(yīng)的處理。當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目較多，互聯(lián)關(guān)系變得比較復(fù)雜，存儲(chǔ)這些互聯(lián)關(guān)系所需要的空間也就比較大，這就需要用外部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)這些關(guān)系表，并且軟件需要對(duì)這些關(guān)系表進(jìn)行有效管理。

　　2．4 基本節(jié)點(diǎn)的軟、硬件設(shè)計(jì)

　　2．4．1 基本節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

　　基本節(jié)點(diǎn)是控制系統(tǒng)中的照明設(shè)備和接收傳感器信號(hào)的基本單元。當(dāng)監(jiān)測(cè)到人員或車輛通過(guò)時(shí)，基本節(jié)點(diǎn)除了負(fù)責(zé)自身的照明回路的開關(guān)外也負(fù)責(zé)通知其它的節(jié)點(diǎn)，從而形成一個(gè)分布式的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

　　基本節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)與控制節(jié)點(diǎn)相似，不同的是存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)著本節(jié)點(diǎn)的照明回路與其它各基本節(jié)點(diǎn)的傳感器的邏輯關(guān)系表。其中CPU通過(guò)繼電器組實(shí)現(xiàn)對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)各照明回路的控制。當(dāng)有人員或車輛通過(guò)時(shí)，停車場(chǎng)內(nèi)的傳感器通過(guò)傳感器組接口向CPU發(fā)送信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功能。8位撥碼開關(guān)用于指定該節(jié)點(diǎn)的序號(hào)。基本節(jié)點(diǎn)的其它器件與控制節(jié)點(diǎn)相同。

　　2．4．2 基本節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)

　　基本節(jié)點(diǎn)軟件主要負(fù)責(zé)基本節(jié)點(diǎn)的初始化、繼電器組的控制、撥碼開關(guān)的讀取、CAN總線命令的讀取和解釋、CAN總線命令的發(fā)送、外部存儲(chǔ)器的管理、中斷處理等。

　　基于以上功能，基本節(jié)點(diǎn)軟件主要包括以下一些子程序：系統(tǒng)初始化子程序、CAN總線初始化子程序、繼電器組控制子程序、撥碼開關(guān)讀取子程序、CAN命令解釋子程序、CAN命令發(fā)送子程序、外部存儲(chǔ)器讀取子程序、外部存儲(chǔ)器寫入子程序、CAN中斷處理程序、定時(shí)器中斷處理程序。

　　基本節(jié)點(diǎn)的軟件結(jié)構(gòu)與控制節(jié)點(diǎn)的相似，需要處理的命令也與控制節(jié)點(diǎn)相似�；竟�(jié)點(diǎn)軟件要對(duì)從上位機(jī)、控制節(jié)點(diǎn)和其它基本節(jié)點(diǎn)傳送的所有的命令進(jìn)行解釋并做相應(yīng)的處理。

　　3 系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　(1)采用模塊化的設(shè)計(jì)：可以很方便地安裝、拆除該系統(tǒng)的某一部分或者全部；

　　(2)方便靈活的配置方案：用戶可以隨時(shí)修改、上傳、下載系統(tǒng)的控制方案；

　　(3)簡(jiǎn)單易用的上層軟件：用戶可以通過(guò)上位機(jī)簡(jiǎn)單直觀地設(shè)計(jì)適合本地的控制方案；

　　(4)高度的通用性：由于模塊化的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)可以很靈活地配置到不同的停車場(chǎng)中；

　　(5)較低的產(chǎn)品價(jià)格：相對(duì)于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以節(jié)省大量的布線、安裝的費(fèi)用；

　　(6)節(jié)能：沒(méi)有人或者車輛通過(guò)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉照明燈，從而大大延長(zhǎng)照明設(shè)備的使用壽命。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　該系統(tǒng)能夠大大降低現(xiàn)有的停車場(chǎng)照明系統(tǒng)的布線的復(fù)雜度，并且能夠有效延長(zhǎng)照明設(shè)備的使用壽命，實(shí)現(xiàn)照明的智能化，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　參考文獻(xiàn)

　　1 陽(yáng)憲惠．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用．清華大學(xué)出版社，1999

　　2 馬國(guó)華．監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用．清華大學(xué)出版社，2001