智能照明系统控制网络的研究

智能照明系统控制网络的研究:世界上**幢智能建筑“城市广场”于1984年1月建于美国康涅狄克州，其中的照明系统控制是基于集散控制系统（DCS）技术。目前，国内有影C-Bus的传感器单元：单/双/四键开关、场景开关、红外遥感/感应器、亮度传感器。C-Bus的执行器单元：单/双/四/十二路开关量输出、四/八路调光器。（-Bus的操作软件是（-Gate. Dynet是Dynalite公司面向照明系统的封闭控制总线协议。Dynalite系统米用4线制两对双绞线，即一对双绞线提供DC12V总线设备工作电源，另一对双绞线用于传输总线设备信息。安装时推荐使用五类线（四对双绞线）作为传输介质，没有用到的线可以作为备用。Dynet是一种基于RS485四线制的传输协议，只支持线形网络拓扑结构，主网可通过网桥连接64个子网，每个子网可连接64个总线设备单元（节点），如所示，其子网传输速率为9.6Kb/s，主网*高可达57.6Kb/s.Dynet相应的操作软件是Dlight. Dynet的产品与C-Bus大同小异，较有特色的是调光执行器，能对现有各种光源（白炽灯、日光灯、节能灯、汞灯等）进行调光，适合对光源环境要求复杂多变的场所应用。C-Bus和Dynet照明封闭控制系统尚未见其他厂商支持的资料。封闭系统存在技术进步慢，产品品种单一，维护成本高，与其他自入我国较早，有一定的业绩。 3照明系统开放控制总线协议3.1欧洲安装总线在欧洲占主导地位的楼宇/家庭自动化标准。截至2002年6月，全球有3⑴余家制造厂商生产5000余种EIB兼容产品，占据欧洲楼宇，家庭自动化设备销售总额的80%.EIB协议由中立的，非盈利组织EIBA统一管理，任何愿意遵守EIB协议的制造厂商均可以申请并通过EIB认证后生产EIB产品。1999年，EIB进入中国。目前，EIB在中国设有两个培训中心，30余家代理集成商。厦门国际会展中心、大连国贸中心、上海新国际博览中心、浙江省人民大会堂都是EIB的成功应用案例。鉴于其优异表现，该协议已被美国消费电子制造商协会（CEMA）列为EIA~766标准。 EIB协议允许多种介质，如双绞线、电力线、RF、IR等，本文限于应用*广泛的双绞线。EIB遵循ISO/OSI七层协议规范，并做合理简化，其中的会话层和表示层并入应用层。EIB是一个元全对等（Peertopeer）的分布式网络，接入网络的每个设备具有同等地位，系统规模从3节点至65025个节点。EIB的传输协议为CSMA/CA.通信速率为9.6Kb/s.操作软件为ETS. EIB产品有三种安装方式：执行器类产品用标准导轨集中安装；传感器类产品用86型面板就地安装；而调光器件、百叶窗传动装置则嵌入用电设备。 品种丰富、规格齐全的EIB产品，不仅能提供C-Bus、Dynet总线产品的功能，而且还能提供诸如电动窗帘、空调和其它电动执行机构的应用模块，进行能源、采光、保安、通讯和楼宇管理。因此，EIB系统涵盖了楼宇自控系统（BAS）的部分功能。 在EIB通信网络中有两种寻址方式，物理地址（PhysicalAddress）和组地址（GroupAddress）。物理地址是EIB总线通信单元的**标志。物理地址由2byte组成，用十进制表述成如下格式：XX.XX.XXX，其*大值为15.15.255.物理地址中的不同段分别代表EIB网络拓扑中的域、线和设备。组地址在EIB通信机制中扮演了关键的角色。控系统集成困难等一系列问题。/但激和D声进blish设备相互通信主要是是物理地址实现的。组地址使得家庭自动化中经常用到的一控多，多控一，场景控制等变得非常方便。 组地址也占用2个byte，其首位永远是0，有效的组地址是15bit.组地址通常有两种十进制表述方式，分别是两段式和三段式，格式分别为：M/s和M/m/s.不同的分段方式只是功能概念上的划分，其比特数据本身没有任何区别。例如两段式的组地址1/257和三段式的1/1/1是完全一样的，用二进制表示都是0000100100000001.组地址的分段与物理地址不同，表述的不是网络拓扑的结构，而是网络设备在功能上的逻辑划分。例如用**段区分“开关” 和“调光”两种功能，第二段区分不同的灯。不同的设备可以属于同一个组地址。 给出了一个实例，说明了物理地址和组地址的应用。图中显示的EIB网络包含一个域zone1和两个线line1，line2，总线上共有6个设备，三个按钮，两个双值输出，一个调光驱动器。可以看到总线设备的物理地址与其所在的域、线位置相对应。总线上有两个组地址：1/1和2/ 1分别表示开关功能和调光功能。按钮s1、s2和调光驱动器d1具有相同的组地址，可以实现s1、s2对d1的分别控制。 按钮s3、双值输出b1、b2具有相同的组地址，可以实现由s3同时控制b1和b2.组地址的设置仅与总线设备的功能目的有关，与设备在总线中的位置无关。 3.2数字化可寻址调光接口标准，得到国际主要芯片、灯具、镇流器和夹具制造商的支持，99年Philips公司对DALI协议做了进一步的完善工作，并在汉诺威国际灯展上推出了基于DALI的系列产品。DALI定义标准时，旨在建立能照明管理，实现开/关、调光、场景、状态显示功能，受控对象明确为镇流器，总线结构如所示。 DALI采用主从式两线制差分半双工双向传输，通信速率为1.2Kb/s.工作电压为16V，线间电压在9.522.5V时表示高电平，-6.56.5V时表示低电平；数据包由19个bits组成：1位起始位，8位地址，8位指令，2位停止；调光从100%0. 1%（实际中*低的调光级别被设置为3%，以保证不会降低灯的使用寿命），提供与之相应成对数关系的255个亮度级；每条DALI总线可连接64个设备节点，节点也可以被分配到某个组，并具有相应的组地址，*多允许16个组。 典型的DALI协议数字调光镇流器由两部分组成：日光灯调光模块和DALI通讯控制模块。日光灯调光模块大多选用功率半导体国际整流公司生产的专用IC，如IR2156，IR21511，IR2159.通讯模块贝丨选用Microchip公司生产的PIC16F628，PIC16F628与DALI总线交换信息，并对调光模块进行数字控制，鉴于DALI的良好市场前景，芯片公司纷纷推出各自的芯片，其中尤以CypressMicrosystems公司推出的PSOC*有特色。PSOC是一款带嵌入式微控制器的可编程系统级芯片，一块芯片同时完成镇流器的控制和DALI通信，大大简化了设计和生产。 3戛10和110采用电力线载波技术，在北美取得了巨大的商业成功。该协议产品无需布线，易用和价廉，是它的*大卖点，详见文。 HBS是日系企业推出的家庭网络协议。2001年个结构清晰的简盖系统于室内能、高拖blish4n0日也日本松松下公司用两线制主从式结构，通过手持器设置地址，大大提高了产品的易用性。详见文。 4结论封闭协议与技术发展的潮流不符，研究和开发照明控制系统时，原则上应遵循某种开放协议，鉴于需求的多样性，应按需选择相应的开放协议，以满足不同的需求，从纯技术的可靠性角度而言，主从式总线结构显然不及对等总线（PeertoPeer）结构，但考虑到照明控制网络一般规模不大，而主从式对软硬件的要求较低的事实，两者的取舍应作综合评价。