地下停車場的高可靠智能照明系統(tǒng)和方法

彭強

（山東海運股份有限公司）

1 引言

照明系統(tǒng)是地下停車場設(shè)計的重要組成部分，傳統(tǒng)設(shè)計模式下的地下停車場照明系統(tǒng)光源耗能較為嚴(yán)重，不利于社會經(jīng)濟、生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展，故而高可靠智能化的照明系統(tǒng)已經(jīng)成為地下停車場照明設(shè)計的內(nèi)在要求。

2 傳統(tǒng)照明系統(tǒng)應(yīng)用問題

地下停車場在充分利用城市豎向空間的基礎(chǔ)上，解決了城市居民停車難的問題。現(xiàn)階段，地下停車場照明系統(tǒng)應(yīng)用中，傳統(tǒng)光源的應(yīng)用較為廣泛，該照明方式雖然滿足了地下停車場的照明需要，為駕車人員的停車引導(dǎo)提供了便利，但是其在實際應(yīng)用中還存在一定的問題：一方面，從整體應(yīng)用效果來看，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)為提供良好的照明效果，多采用全天候供電的方式來進(jìn)行照明供電，這浪費了大量的電力資源，降低了地下停車場照明應(yīng)用的整體效益。另一方面，在地下停車場照明系統(tǒng)控制中，傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)均要在管理室完成控制，且這種控制對于接觸器、繼電器的依賴性較高，且需要較多的設(shè)備、線纜作為支撐，基礎(chǔ)材料消耗較大。此外，從控制過程來看，地下停車場傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的相關(guān)操作需要專人值守，整體操作較為復(fù)雜，難以滿足新時期地下停車場照明需要，且不利于節(jié)能控制?；诖?，有必要在地下停車場照明過程中，設(shè)計并使用具有較高可靠性的智能化照明系統(tǒng)，滿足地下停車場照明和節(jié)能需要。

3 智能照明原理及C-Bus智能照明系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 智能照明系統(tǒng)應(yīng)用原理

智能照明是當(dāng)前地下停車場照明系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用的主要方向；其主要是在傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，配合使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、有線/無線通信技術(shù)和電力載波通信技術(shù)完成通信信號傳輸，同時在嵌入式計算機智能化信息處理的作用下，對相應(yīng)的照明信號進(jìn)行處理，由此達(dá)到一種智能化、節(jié)能化控制效果的分布式照明控制系統(tǒng)。采用智能照明系統(tǒng)，能有效滿足新時期地下停車場照明需要。

3.2 C-Bus智能照明系統(tǒng)框架

現(xiàn)階段，C-Bus智能照明系統(tǒng)在地下停車場中的應(yīng)用較多。就C-Bus智能照明系統(tǒng)而言，其本身是一個分布式、總線型的智能控制系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)的照明控制系統(tǒng)，C-Bus智能照明系統(tǒng)除電源外的所有單元器件均內(nèi)置微處理器和存儲單元，然后通過一根信號線將這些單元連接成網(wǎng)絡(luò)，要求每個單元設(shè)置唯一的單元地址和軟件功能。

該智能照明系統(tǒng)應(yīng)用中，工作人員可在輸出單元的作用下，完成各個控制回路負(fù)載的控制；在此過程中，輸出單元能通過群組地址和輸出組件建立系統(tǒng)內(nèi)部的對應(yīng)連接關(guān)系，這樣在實際輸出過程中，輸入單元能將所有的控制命令轉(zhuǎn)化為C-Bus信號，并完成這些信號在系統(tǒng)總線上的傳播，最終由各輸出單元完成這些信號的接收和判斷，并進(jìn)行相應(yīng)回路的控制和輸出。

3.3 基于C-Bus的智能照明系統(tǒng)組成

C-Bus智能照明系統(tǒng)的控制系統(tǒng)是通過控制總線完成各單元連接組網(wǎng)的，這些總線的功能具有雙重性，一是其能為照明系統(tǒng)內(nèi)的各個器件提供直流工作電源，這些直流電源多保持在36V；二是總線在連接單元器件的基礎(chǔ)上還加載了一定的控制信號，這樣在系統(tǒng)編程的作用下，整個照明系統(tǒng)的控制開關(guān)和輸出回路之間存在一定的邏輯對應(yīng)關(guān)系，這保證了系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用的方便性、靈活性。另外在C-Bus智能照明系統(tǒng)控制應(yīng)用中，還遵守了國際間通用的通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)，在整個通信過程中，C-Bus智能照明系統(tǒng)能在自身接口的作用下與以太網(wǎng)相連，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成設(shè)計中，通過總線型、樹形、星形等自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用，可保證智能照明通信的穩(wěn)定與安全。為提升C-Bus智能照明系統(tǒng)應(yīng)用效果，在其結(jié)構(gòu)組成及應(yīng)用控制中，還需加強對系統(tǒng)內(nèi)的每個單元網(wǎng)絡(luò)的控制，通常要求智能照明網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最多有100個單元，控制群組地址數(shù)量保持在255個，且在網(wǎng)絡(luò)傳輸距離控制中，要求其傳輸?shù)淖钸h(yuǎn)距離保持在1000m。

4 基于C-Bus的地下停車場高可靠智能照明系統(tǒng)應(yīng)用方法

地下停車場傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)存在電能利用效率低、調(diào)光性差的特點，使其很難實現(xiàn)諸多照明設(shè)備的集中控制。新時期，在智能照明系統(tǒng)的作用下，可通過多個傳感器獲取地下停車場光線和行人信息，通過分析這些傳感信號，可通過單片機對照明設(shè)備進(jìn)行集中控制，滿足整體照明需要。

4.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

地下停車場智能照明系統(tǒng)應(yīng)用實踐中，首先應(yīng)注重智能照明系統(tǒng)應(yīng)用方案的系統(tǒng)設(shè)計。通常在智能照明系統(tǒng)中，先需要在光照傳感器的作用下，進(jìn)行地下停車場照明情況的監(jiān)測分析，該監(jiān)測環(huán)節(jié)重點監(jiān)測室內(nèi)光線強弱，同時需在人體紅外感應(yīng)傳感器的支撐下，探測人體的特征。完成基礎(chǔ)信息探測后，將這些信息傳送給單片機，單片機是C-Bus智能照明系統(tǒng)的控制中心，通過單片機完成數(shù)據(jù)整理分析，可發(fā)出控制指令，完成對應(yīng)區(qū)域智能照明燈具的開啟和關(guān)閉，這樣才能達(dá)到“人來燈亮，人走燈滅”的效果?，F(xiàn)階段，智能照明系統(tǒng)的燈具多采用LED燈，并且在地下停車場照明中采用緩慢的逐漸變化的形式進(jìn)行這些燈具控制，這不僅延長了燈具的使用壽命，且節(jié)省了電能，實現(xiàn)了人們視力的有效保護(hù)[1]。

4.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

硬件單元設(shè)計是智能照明系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計的重要內(nèi)容，其能為地下停車場照明系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。首先設(shè)計師應(yīng)注重光照感應(yīng)模塊的系統(tǒng)設(shè)計，且在具體設(shè)計應(yīng)用環(huán)節(jié)，應(yīng)深化光敏二極管這一核心器件的選擇應(yīng)用，為光電的轉(zhuǎn)換提供技術(shù)支持。其次人體紅外感應(yīng)模塊設(shè)計中，設(shè)計師應(yīng)考慮到人體恒定溫度約為37℃，故而在紅外線發(fā)射中，應(yīng)重視其波長控制，保證人體溫度探測可靠性。目前，HC-SR501人體紅外感應(yīng)模塊在地下停車場智能照明系統(tǒng)中的應(yīng)用較多，當(dāng)人們進(jìn)入其感應(yīng)范圍后，該模塊會通過特定端口輸出高電平，行人離開后其又會自動延時并且輸出低電平，這實現(xiàn)了地下停車場行人狀況的有效監(jiān)測。再次，單片機在智能照明系統(tǒng)中充當(dāng)著控制中心的角色，在單片機選擇中，應(yīng)確保所選擇的單片機具有PWM和AD轉(zhuǎn)換的功能，以此來簡化外圍電路，完成的PWM信號傳輸，降低智能照明系統(tǒng)的運作成本。最后驅(qū)動LED燈照明是智能照明系統(tǒng)的基本功能，同時也是地下停車場智能照明系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用的內(nèi)在要求。在LED燈驅(qū)動過程中，應(yīng)選擇使用具有內(nèi)置開關(guān)的恒流電源，通過高端電流采集設(shè)置LED燈平均電流，同時應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)邏輯脈沖接收處理的基礎(chǔ)上，控制LED燈陣列亮度，這樣才能實現(xiàn)燈具的精密控制，滿足整體照明需要。

4.3 軟件設(shè)計

科學(xué)合理地開展智能照明系統(tǒng)軟件設(shè)計，能有效提升系統(tǒng)的運作性能，滿足地下停車場照明控制需要。①地下停車場照明系統(tǒng)設(shè)計中，主程序是整個系統(tǒng)軟件部分的基礎(chǔ)和框架，其不僅包含了光照模塊、人體紅外感應(yīng)模塊，而且涉及PWM模塊、無線收發(fā)模塊，此外上位機模塊等都是其重要的組成部分。在系統(tǒng)上電后，主程序各個模塊完成了初始化操作，具體作業(yè)中，單片機會定時地采集信號處理電路的輸出電壓轉(zhuǎn)換成ADC值，在該閾值的支撐下，結(jié)合紅外模塊即可判斷停車場是否有人，并以此為停車場燈具照明控制提供支撐。②在智能照明系統(tǒng)單片機作用下，通過SPI協(xié)議可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過程的有效控制，該環(huán)節(jié)中，單片機、CC1101分別充當(dāng)主設(shè)備、從設(shè)備的作用，應(yīng)通過這些設(shè)備完成時鐘信號接收，滿足后期控制需要。③上位機無線收發(fā)終端模塊能完成對CC1101的控制，并由CC1101接收LED發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包，隨后通過USB虛擬串口，可將相關(guān)信息轉(zhuǎn)發(fā)到個人計算機，完成數(shù)據(jù)的處理和照明燈具控制指令發(fā)出，滿足了燈具實際控制需要。④在LED終端控制及應(yīng)用階段，每個智能燈具均有唯一的標(biāo)號，且受地下停車場人流不確定性等因素的影響，各燈具的開啟、關(guān)閉次數(shù)并不統(tǒng)一。在LED燈使用中，應(yīng)在通信模塊的支撐下，定時主動地向上位機上傳開啟次數(shù)和開啟時間，這樣才能實現(xiàn)LED燈運行狀況的有效監(jiān)測。就LED終端控制信號數(shù)據(jù)本身而言，其包含了較多字節(jié)，這五個字節(jié)不僅包括標(biāo)識終端編號，LED點亮次數(shù)，而且涉及LED點亮?xí)r間和校驗位，停車場照明中，通過對這些字節(jié)要素的控制，能有效提升照明系統(tǒng)控制的精準(zhǔn)性。

5 基于C-Bus智能照明系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢分析

新經(jīng)濟形態(tài)下，城市地下停車場的建設(shè)規(guī)模不斷擴大，停車數(shù)量不斷增加，這對于停車場車輛的引導(dǎo)控制效果提出了較高要求?？紤]到地下停車場照明系統(tǒng)對停車引導(dǎo)系統(tǒng)的影響，應(yīng)注重停車場照明系統(tǒng)的深入設(shè)計。目前，智能照明系統(tǒng)在地下停車場照明過程中得到了廣泛應(yīng)用。相比地下停車場傳統(tǒng)照明系統(tǒng)，智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢極為明顯。一方面，從智能照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局來看，其具有線路簡單、安裝方便的特點，這不僅大大減少了初期建設(shè)階段的材料損耗，而且為后期維護(hù)工作的開展奠定了良好基礎(chǔ)，有效地節(jié)省了照明系統(tǒng)的維護(hù)成本。另一方面，地下停車場傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的控制操作較為復(fù)雜，照明系統(tǒng)控制效果不理想，能耗問題較為嚴(yán)重；但是使用智能照明系統(tǒng)后，工作人員通過對應(yīng)的控制網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)地下停車場照明系統(tǒng)單點、雙點和多點，甚至通過場景設(shè)置、定時開關(guān)等控制裝置的應(yīng)用，可實現(xiàn)整個停車場的區(qū)域、群組控制；在此基礎(chǔ)上，通過紅外線探測、集中監(jiān)控、遙控等方法使用，可快速、便捷、準(zhǔn)確的完成多種照明控制任務(wù)，并實現(xiàn)電能資源的節(jié)能管理，整體效益工藝較為突出。另外智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢還表現(xiàn)為其在建筑停電時具有較強的應(yīng)急照明處理能力。即新一代的智能照明應(yīng)急系統(tǒng)均預(yù)存了一定的系統(tǒng)狀態(tài)和控制指令，這樣即便建筑停電，智能照明系統(tǒng)也還能控制應(yīng)急照明系統(tǒng)開始供電，這為地下停車場的照明和車流引導(dǎo)提供了便利。當(dāng)建筑恢復(fù)通電時，智能照明系統(tǒng)又能根據(jù)預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)重新恢復(fù)正常工作狀態(tài)，這大大提升了電能的利用管理水平，取得了良好的經(jīng)濟、生態(tài)效益。新時期，基于C-Bus的智能照明系統(tǒng)憑借著良好的技術(shù)、性能優(yōu)勢在建筑地下停車場得到了廣泛應(yīng)用，且在開放網(wǎng)絡(luò)的支撐下，停車場智能照明系統(tǒng)與物業(yè)管理系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)之間的聯(lián)系更加緊密，其有效地提示建筑的智能化程度，促進(jìn)了建筑樓宇的智能化發(fā)展。

6 結(jié)語

高可靠智能照明系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用有效地滿足了地下停車場的照明控制和節(jié)能需要。新時期，人們只有充分認(rèn)識到地下停車場傳統(tǒng)照明系統(tǒng)應(yīng)用局限性，深化高可靠智能照明系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，才能有效提升停車場照明效果，為停車引導(dǎo)提供便利，進(jìn)而實現(xiàn)停車場照明效果、節(jié)能效益和環(huán)保效益的有機統(tǒng)一。