智能照明系統(tǒng)組態(tài)平臺(tái)

王少林，安松，王曉樂，余秋亮

（山東建筑大學(xué)）

1 引言

智能照明系統(tǒng)多以照明控制器為單位，當(dāng)照明系統(tǒng)很龐大時(shí)，照明控制器的監(jiān)控管理就變得繁瑣。隨著智能照明系統(tǒng)的發(fā)展，對照明控制器照明模式的要求越來越高，進(jìn)而提高了對硬件的要求。智能照明系統(tǒng)組態(tài)平臺(tái)是對照明控制器的集中管理，將照明控制器接入統(tǒng)一的管理平臺(tái)，提高管理效率。

2 智能照明系統(tǒng)組態(tài)平臺(tái)概述

智能照明系統(tǒng)組態(tài)平臺(tái)分為兩部分，前臺(tái)界面部分和后臺(tái)數(shù)據(jù)部分。前臺(tái)界面分為組態(tài)畫圖編輯模式和畫面運(yùn)行模式。組態(tài)畫面編輯模式下對控件的數(shù)據(jù)屬性和樣式屬性進(jìn)行編輯修改。組態(tài)界面運(yùn)行模式下要進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互、數(shù)據(jù)的讀取和控制指令的下發(fā)。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫是對數(shù)據(jù)的管理，分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫兩部分。照明控制器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫用于數(shù)據(jù)交互。

3 智能照明組態(tài)平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1 整體架構(gòu)

智能照明組態(tài)平臺(tái)是基于客戶端與服務(wù)器的方式，有應(yīng)用層、接口層、數(shù)據(jù)層三層。在應(yīng)用層進(jìn)行數(shù)據(jù)的展示，例如，照明控制器開關(guān)參數(shù)。接口層是應(yīng)用層與數(shù)據(jù)層的橋梁，數(shù)據(jù)通過接口層才能在應(yīng)用層展示。數(shù)據(jù)層是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間，存儲(chǔ)智能照明系統(tǒng)的基本信息和實(shí)時(shí)的照明回路開關(guān)狀態(tài)（見圖1）。此架構(gòu)降低了層與層之間的依賴，具有較強(qiáng)的可靠性，模塊化設(shè)計(jì)有利于后期的功能增加，給其他系統(tǒng)的接入提供了便利，極大降低了后期的維護(hù)成本。

圖1 智能照明組態(tài)平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)

3.1.1 應(yīng)用層

應(yīng)用層組態(tài)界面采用WPF技術(shù)和C#語言進(jìn)行組態(tài)界面的開發(fā)。WPF是微軟新一代圖形系統(tǒng)，運(yùn)行在.NET Framework 3.0及以上版本下，為用戶界面、圖形、文檔和媒體提供了統(tǒng)一的描述和操作方法；集成了矢量圖形，豐富的流動(dòng)文字支持(flow text support)和強(qiáng)大無比的控件模型框架。組態(tài)畫面編輯要實(shí)現(xiàn)對畫布的保存及控件的編輯。

①基本圖元和智能照明控件的添加、刪除、復(fù)制、粘貼等。

②樣式修改即實(shí)現(xiàn)對基本圖元和照明控件的操作功能就是對多種鼠標(biāo)事件的調(diào)用，鼠標(biāo)點(diǎn)擊選中，鼠標(biāo)放入控件內(nèi)部點(diǎn)擊并拖動(dòng)改變控件的位置，鼠標(biāo)移入控件邊界拖拽改變控件的長寬，選中控件并右擊調(diào)取調(diào)色板改變控件的顏色。

③編輯控件的文字描述屬性改變字體樣式及大小。

④圖層的改變。

⑤控件數(shù)據(jù)點(diǎn)名綁定。流程圖如圖2所示。

圖2 組態(tài)畫面編輯鼠標(biāo)事件流程圖

組態(tài)畫面運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的功能主要分為四個(gè)部分。

①對己保存好的界面文件進(jìn)行顯示屬性和數(shù)據(jù)屬性的復(fù)現(xiàn)。

②定時(shí)讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。

在各個(gè)國家和地區(qū)的塑料微珠政策推動(dòng)下，歐洲境內(nèi)掀起了塑料微珠禁令的風(fēng)潮，近兩年對業(yè)界的影響尤為明顯，全球各地對塑料微珠的認(rèn)知也慢慢加深。比之更早的是，北美洲地區(qū)，美國及加拿大早在2014年～2015年就已經(jīng)響應(yīng)聯(lián)合國的呼吁，率先在全球范圍內(nèi)設(shè)立法律針對塑料微珠在個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品及化妝品的使用，提出了相應(yīng)的禁令。

③對讀取到的數(shù)據(jù)按照各圖元的數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行顯示和定時(shí)刷新。

④用戶控制指令的下發(fā)。對保存的界面文件進(jìn)行反序列化，將編輯時(shí)所保存的控件樣式屬性復(fù)現(xiàn)?？丶獙?shí)時(shí)顯示照明回路的開關(guān)狀態(tài)就要定時(shí)讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的讀取周期以毫秒為單位進(jìn)行設(shè)定。根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行頁面控件樣式的變化。當(dāng)指令下發(fā)時(shí)，通過數(shù)據(jù)接口的調(diào)用改寫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)改變現(xiàn)場照明控制器對應(yīng)回路的開啟關(guān)閉。組態(tài)畫面運(yùn)行是物業(yè)管理人員監(jiān)視和控制照明回路運(yùn)行狀況的窗口，是需要長時(shí)間運(yùn)行的軟件。

3.1.2 數(shù)據(jù)接口層

數(shù)據(jù)接口層為組態(tài)畫面與數(shù)據(jù)庫的信息交互提供橋梁。WCF是由微軟開發(fā)的一系列支持?jǐn)?shù)據(jù)通信的應(yīng)用程序框架，具有統(tǒng)一性、互操作性、安全可信賴、兼容性等優(yōu)點(diǎn)。WCF能與WPF應(yīng)用程序進(jìn)行穩(wěn)定的對接，提高了通信的可靠性。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫發(fā)布WCF服務(wù)，在物理連接成功的情況下，在組態(tài)運(yùn)行代碼中進(jìn)行WCF的服務(wù)引用。組態(tài)運(yùn)行時(shí)通過WCF發(fā)布的IP地址和端口號(hào)進(jìn)行WCF連接。

3.1.3 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫組成。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫分為數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分。數(shù)據(jù)采集部分采集各照明控制器的照明回路開關(guān)狀態(tài)，存儲(chǔ)部分存儲(chǔ)采集的各回路開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)控制指令下發(fā)時(shí)控制指令先寫入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)部分并通過數(shù)據(jù)采集部分下發(fā)至照明控制器。關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)照明控制器的點(diǎn)名基本信息、照明系統(tǒng)的介紹等信息。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫兼容不同通信協(xié)議。

3.2 智能照明系統(tǒng)組態(tài)平臺(tái)功能

3.2.1 便捷組態(tài)

控件的添加、選中、復(fù)制、粘貼、刪除、移動(dòng)、圖層的改變，自定義顏色及長款樣式的修改?？丶呐坎僮?，多控件的上、下、左、右對齊，垂直、水平等距分布，拖動(dòng)位置。不同組態(tài)界面的控件批量轉(zhuǎn)移，頁面背景圖片的插入，豐富的頁面色調(diào)及樣式。注釋文字添加、文本屬性修改，多組態(tài)頁面的同時(shí)編輯。

3.2.2 數(shù)據(jù)交互界面

組態(tài)軟件可實(shí)現(xiàn)模擬控制對象的實(shí)時(shí)動(dòng)畫連接，并可以圖像、圖符、報(bào)表、曲線等多種形式，為操作監(jiān)控人員及時(shí)提供系統(tǒng)運(yùn)行中的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報(bào)警等有關(guān)信息；可用變化大小、改變顏色、明暗閃爍、移動(dòng)翻轉(zhuǎn)等手段增強(qiáng)畫面的動(dòng)態(tài)顯示效果；利用組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫可進(jìn)行被控過程量的實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和多種報(bào)警的組態(tài)，并可進(jìn)行存儲(chǔ)應(yīng)答和打印輸出等。組態(tài)編輯界面如圖3所示。

3.2.3 簡潔的交互體驗(yàn)

組態(tài)平臺(tái)可對龐大的系統(tǒng)進(jìn)行管理，可全面感知所接入的設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行模式所處位置及生產(chǎn)環(huán)節(jié)。人工控制、自動(dòng)控制、聯(lián)動(dòng)控制、批量操作及指定區(qū)域控制，操作相應(yīng)智能照明的控制按鈕即可對設(shè)備進(jìn)行指令的下發(fā)，并有實(shí)時(shí)照明回路狀態(tài)反饋。

圖3 組態(tài)編輯界面

3.2.4 第三方軟件及硬件的接入

此組態(tài)平臺(tái)支持Moubus、OPC、Fins、Zigbee、Lora等通信；支持各類照明系統(tǒng)不同接口不同協(xié)議快速接入；支持SQL Serves、MySQL等數(shù)據(jù)庫的接入；支持WinCC、組態(tài)王等其他軟件的接入。

4 智能照明系統(tǒng)組態(tài)平臺(tái)的項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)例

4.1 人防地下車庫智能照明系統(tǒng)組態(tài)頁面設(shè)計(jì)

某人防地下車庫智能照明系統(tǒng)采用組態(tài)形式對照明系統(tǒng)進(jìn)行分時(shí)精準(zhǔn)控制，全面感知車庫設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)并對其他系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行管理。減少電能的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)綠色智慧住區(qū)。插入車庫平面圖，根據(jù)照明控制器個(gè)數(shù)及控制回路的實(shí)際位置，添加相應(yīng)的照明控制器控件和指示燈條。拖拽指示燈條至地下車庫平面圖的特定位置，修改智能照明控件的樣式屬性并對其編號(hào)。對指示燈條和智能照明控件綁定相應(yīng)的點(diǎn)名。添加注釋文本及編號(hào)。組態(tài)頁面效果如圖4所示。

圖4 人防地下車庫智能照明系統(tǒng)組態(tài)界面

4.2 人防地下車庫智能照明系統(tǒng)組態(tài)運(yùn)行

4.2.1 群體控制及聯(lián)動(dòng)控制

此地下車庫兼具人防功能，為此智能照明控制系統(tǒng)配有多種控制模式，人工控制、自動(dòng)控制、批量控制和聯(lián)動(dòng)控制。人工控制用于設(shè)備檢修及緊急情況使用。自動(dòng)控制通過定時(shí)開啟關(guān)閉實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的節(jié)能控制。對某個(gè)區(qū)域及某幾條照明回路進(jìn)行全開啟全關(guān)閉批量控制。當(dāng)?shù)叵萝噹爝M(jìn)入人防緊急狀態(tài)時(shí)照明系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)全部開啟。

4.2.2 節(jié)能控制

為實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的進(jìn)行控制模式的劃分。此地下車庫設(shè)計(jì)有太陽能采光管，白天時(shí)段可關(guān)閉三分之一的照明回路。自動(dòng)控制分為四個(gè)模式，分別是春秋季模式，夏季模式，冬季模式，自定義模式。通過不同模式的劃分對照明系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)的定時(shí)控制。減少了不必要的照明，同時(shí)保證了照明的安全，達(dá)到節(jié)能的目的。

4.2.3 其他系統(tǒng)管理

此組態(tài)平臺(tái)還接入了地下車庫的排風(fēng)系統(tǒng)及排污系統(tǒng)。將控制風(fēng)機(jī)及水泵的PLC接入組態(tài)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)排風(fēng)機(jī)和排污泵的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，手動(dòng)開啟指令下發(fā)。

5 結(jié)語

智能照明系統(tǒng)組態(tài)平臺(tái)為智能照明系統(tǒng)提供了一個(gè)集成的管理平臺(tái)。大大減少了物業(yè)管理人員的工作量，在實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行與管理、智能控制、綠色節(jié)能等方面提供了技術(shù)的支持，有利于實(shí)現(xiàn)城市智能照明可持續(xù)發(fā)展。因此，本系統(tǒng)平臺(tái)的研發(fā)具有重要意義，有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。