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采用MicroBlaze的办公室照明节能系统设计

发布时间:2020-07-21 17:46:25 阅读: 来源:三七厂家

摘要:本文采用MicroBlaze嵌入式处理器为控制器设计了一种办公室照明节能系统。该设计根据办公室自然采光情况对人工照明进行分组,采用光敏传感器进行测光,双反射式红外传感器检测室内人数,实现对办公室照明的智能控制。经实验验证,达到设计要求。

本文引用地址:引言

据统计,在普通民用建筑用电消耗中,照明用电量占到总用电量的15%~25%。采取合理的措施,节约照明用电对减少总的用电消耗意义重大。就办公室照明节能而言,首先应从设计着手,如充分利用自然光,选择节能灯具,合理设计灯具布局等;另一方面,可以从日常使用出发,尽量避免电能浪费。办公室照明用电浪费主要有两个方面:1)自然光照充足情况下,仍然使用人工照明;2)办公室无人情况下,未及时关闭照明系统。采用智能照明控制系统是解决这两个问题的有效措施,并已有很多文献对此进行讨论。在各种方案中,通常用光敏传感器对自然光进行测量,决定何时关断照明系统,但对光敏传感器布局和照明灯具分组的选择却不尽合理。对办公室人员数量的判断,通常采用热释电传感器实现。由于普通热释电传感器无法探知静止人体,因此通常采用主动或双元型热释电传感器,但前者需要机械装置而后者需信号处理电路,可靠性和实用性受到限制。这些方案中,控制器通常采用单片机实现,虽然单片机能胜任基本的要求,但受自身的限制不便于今后功能的扩展和容量的扩充。本文针对这些问题讨论了灯具分组的方法以及传感器设置的技巧,并在此基础上采用Xilinx公司的MicroBlaze嵌入式处理器为核心设计了一套办公室照明节能系统。

灯具布局与传感器设置

要达到较好的照明节能效果,灯具的合理布局与传感器的科学设置对整个节能系统而言非常重要。图1为需要安装照明节能系统的办公室平面图。该办公室为教师办公室,朝南呈矩形,进深和面积较大。白天自然采光效果较好,靠窗的办公桌完全能满足照明要求;但在多云或阴雨天,靠门口的办公桌光线较暗,无法满足办公室照明要求。因此在布局时,按自然采光由亮到暗将灯具分为三组(I、II、III),并与采光窗平行排布。采用这种灯具布局方式,可以最大程度地利用自然采光,当所在组满足办公照明要求时,关闭该组的人工照明,当无法满足照度要求时,则打开该组的人工照明。

在办公室照明节能系统中,传感器的设置也需要进行科学合理的选择。为了获知每个区域中自然采光情况,每组都安置一个光敏传感器,如图1所示S1、S2、S3。考虑到不同时段,日光入射角度不同,因此将光敏传感器安置在办公室中轴线上最为合理。通过实验表明,光敏传感器应适度朝向窗口,这样获取的自然采光信息与人体感受更为一致。为了避免荧光灯光线对光敏传感器造成误判,应对传感器外围适度遮挡。判断办公室内的人数,从而在无人情况下关闭照明系统,也是照明节能系统设计中非常重要的一环。由于该办公室仅有一个入口,只需对进出人员数量进行统计,便可获知办公室内人数。一组两个反射式红外传感器按一定距离平行安装在入口一侧,如图1中S4所示。人员进出时两个传感器触发顺序正好相反,便可判断人员的进出情况,通过计数器便能统计出办公室内人员的数量,当室内人数为零时便关闭人工照明。

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