【干货】楼宇自控系统的智能照明控制技术

　　在社会环保大环境的影响下，绿色概念普及到各行各业，楼宇照明控制系统在这种氛围中，得到了充足的发展空间。越来越多人在设计楼宇或家居时考虑到照明对生活的影响。在建筑设计中，智能照明系统被应用到各个角落，办公室、走廊、公共卫生区域、公共活动区域等，这样的设计既实现了楼宇照明的整体管理，节约了电资源，同时也倡导了环保，节省了人力。基于 Zigbee 技术的照明控制系统是把 Zigbee 的优势充分的应用到实际中，是智能化设计的基础。

　　1、Zigbee技术的概念

　　ZigBee 技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。由于它的优势，应用到楼宇照明控制系统有很强的实用性。

　　2、楼宇智能照明系统的设计

　　（1） Zigbee系统设计

　　在楼宇智能照明系统当中，Zigbee 系统的搭建，需要四个部分分工合作，共同协调。

　　包括：

　　网络协调器

　　主要辅助维护网络通信的正常，它与核心处理器进行双向通信，可以收发数据信息，保证有效信息传达到目的节点。

　　路由器

　　在通信距离比较远，线路条件比较差时，要安装路由器，增强信号的强度，保证信号通信的覆盖范围。

　　终端

　　它的工作是根据传感器或者红外感应，达到节电的作用，是省电设备。通过把感应到的数据信息传送给下一级，而达到被控制的目的。这个设备也可以双向通信，把从子网中心获得的控制消息再转送回来。

　　子网中心

　　这个设备直接安装在灯具上，从而获得感应消息，通过格式转换、控制处理等过程，把消息传递出去。

　　（2） Zigbee组网设计

　　在 Zigbee 的组网设计，与普通的局域网设置一样，要考虑网络地址分配和网络拓扑结构。

　　Zigbee 技术具有强大的自组网的能力，Zig Bee 大规模的组网能力——每个网络 65000个节点，而每个蓝牙网络只有 8 个节点。因为 Zig Bee 底层采用了直扩技术，如果采用非信标模式，网络可以扩展得很大，因为不需同步而且节点加入网络和重新加入网络的过程很快，一般可以做到 1 秒以内，甚至更快。而它是基于 IEEE 标准协议，所以有其负责对物理地址的维护、分配和管理。我们在进行地址分配时，要保证地质的唯一性，避免重复造成的网络冲突。在组件网络的过程中，协调器节点会对 16 位网路地址进行自动分配。

　　（3）Zibgee网络通信

　　在 Zigbee 网络通信中，需要在软件编写时注意三方面数据帧的设计：

　　报警帧

　　它是保证照明控制系统正常的最直观的反应。当有照明系统出现异常工作状态时，这个报警帧就会把消息传递给相关节点。

　　应答帧

　　应答帧可以根据需求，反应出当前照明系统工作状态，具有查询和反馈的功能。

　　控制帧

　　控制帧当中包含了控制参数、控制属性和地址。其中，控制参数和控制属性类似于处理核心和控制终端的数据格式。地址信息包含源地址和目标地址，都是节点中的物理地址或组地址。

　　3、楼宇智能照明系统实现

　　（1） Zigbee无线网络的实现方法

　　在 Zigbee 节点中，包含了 PCB 绘制、原理图设计、芯片选择等。节点具有小体积、低成本等方面的要求，同时具有十分复杂的主要芯片电路，因此采用了双层板的设计。在核心电路的设计中，包含了芯片选择、原理图设计、PCB 设计等工作。在 DA 电路的设计当中，包含了 DA 芯片的选择、原理图设计、射频部分设计等工作。在软件方面，系统采用的开发技术是单片机，在编程开发过程中，应用了 IAR编程环境。Zigbee 节点主要负责串口数据的接收和处理。在程序包当中，包含了操作常用寄存器的宏，以及调用和重新定义函数所需的文件。在接收和发送串口数据，输入、输出、显示系统信息的时候，都有相应的函数标准。

　　（2）控制终端的实现方法

　　在基于 Zigbee 技术的楼宇智能照明系统当中，控制终端主要包括智能手机、计算机、平板电脑、ARM 板等。同时对图形用户界面开发和数据库技术进行了应用。根据用户对终端控制设备的不同要求，可以设计不同的软件语言，既防止了设备管理不统一造成的混乱，也更加具有针对性。首先要搭建相应的语言环境，根据设备下载不同的安装包和工具包。然后根据提示，进行安装操作和窗口的创建，在实际需要的环境中添加必要的构件。由于控制终端需要同时对多个任务进行控制，因此设计了多进程程序窗口。其中，有负责交互控制终端内部嵌入式数据库信息的进程，有通信处理核心的进程，还有支持触摸屏、鼠标等输入设备应用的进程。通过共享内存，各个进程之间能够实现相互通信。

　　结  语

　　随着现代化水平的不断提高，智能化的标准也在不断升级。楼宇控制系统中的照明自控系统，是智能化的产物，在现在大型楼宇建设中应用越来越普遍，基于 Zigbee 技术的楼宇智能照明系统在实际的应用中发挥了良好的效果，不仅实现了照明系统的智能化管理，增强了楼宇建设的集成度，也保证了节能环保的效果，避免了人力资源的浪费，这种技术适应了时代的发展，也会在未来的建筑设计中创造出更多的价值。

　　本文来源：《自动化控制》，作者：杨伟斌