畢業(yè)設計（論文）-辦公室智能控制系統(tǒng)設計.doc

辦公區(qū)智能控制系統(tǒng)設計摘 要智能燈控系統(tǒng)正在迅速發(fā)展中，隨著生活水平的提高和生產成本的降低，其在各個領域應用將會越來越廣泛；本設計采用實用際性較高的辦公區(qū)作為設計對象，其中智能化控制包括燈光、窗簾、空調、安防門等的自動控制；只要在編程時預先設置好相應的場景，就能通過觸摸屏、手機甚至互聯(lián)網等對辦公區(qū)的用電設備進行自動控制，包括燈光、窗簾、空調、安防門等。本次設計以美國Crestron的中央控制系統(tǒng)為設計基礎，對智能燈控系統(tǒng)進行設計，包括界面程序設計、控制程序編寫、回路劃分、設備回路負載表、方案系統(tǒng)圖和控制設備燈控箱等。通過觸摸屏界面編程和主機控制編程，將辦公區(qū)的所有用電設備集中在觸摸屏上面進行控制，控制自動化程度高、設備性能穩(wěn)定、控制使用方便。在對于燈光的控制中，采用Crestron燈控調光產品（DIN-1DIM4）和嵌墻式觸摸屏（TPS-6L）進行開關、調光和場景（預先設置好）控制；在窗簾控制系統(tǒng)中，采用繼電器模塊（DIN-8SW8）控制窗簾的升、降、停；在空調控制系統(tǒng)中，通過主機編程模擬遙控器進行空調相關功能的紅外控制。Crestron在中控行業(yè)已經有30多年的控制經驗，中央控制技術已經十分成熟，有著自己開發(fā)的控制平臺和編程語言，設計出來的系統(tǒng)穩(wěn)定性也比較高。Intelligent lamp control system is developing rapidly, with the improvement of living standards and production cost reduction, and its application in different fields will more and more widely, This design USES the practical interstate taller sex office as design object, including intelligent control includes lamplight, curtain, air conditioning, security doors etc of automatic control, As long as the when programming predefined good corresponding scene, can by the touch screen, mobile Internet on office electrical equipment for automatic control, includes lamplight, curtain, air conditioning, security doors etc. This design by American Crestron central control system for design basis, and the intelligent lamp control system design, including interface program design, control programming, loop division, equipment loop load list, plan system graph and control equipment lamp control box, .關鍵詞：智能控制 中央控制系統(tǒng) Crestron 觸摸屏目 錄一、設計背景41.1 照明行業(yè)前景41.2 辦公區(qū)智能化介紹4二、方案設計52.1 設計理念52.2 方案設計方框圖62.3辦公室示意圖82.4 燈光負載回路表和設備清單82.4.1燈光回路表82.4.2 所用設備配置清單102.4.3 主要設備選型122.4.3.3 按鍵面板（C2NI-CB）142.4.3.3 紅外感應器152.5 方案系統(tǒng)圖162.6 觸摸屏編程設計和功能介紹192.6.1 主界面192.6.2 觸摸屏燈光控制界面202.6.3 觸摸屏窗簾控制界面212.6.4 觸摸屏空調控制界面(待開發(fā)功能)222.6.5 觸摸屏排氣扇控制界面23三、主要程序說明：243.1 編程軟件介紹：243.1.1 主機編程軟件：Simpl Windows243.1.2 界面編程軟件：Vision Tools Pro-e253.2 主要程序介紹：263.2.1 觸摸屏按鍵對應程序介紹263.2.2 電源開關程序介紹273.2.3 燈光控制程序介紹283.2.3.1會議室及辦公室燈光主要控制程序及說明283.2.3.2 辦公區(qū)燈光主要控制程序及說明303.2.3.3 燈光全開、全關控制和模式主要控制程序及說明313.2.4 窗簾控制程序介紹333.2.4.1 單窗簾主要控制程序及說明333.2.4.2 全部窗簾控制程序及說明353.2.5 感應器的智能控制37四、附件394.1 快思聰總線介紹：394.2 燈光負載回路表及配置清單：394.3 設計系統(tǒng)圖全圖：40一、前言智能照明行業(yè)自從上世紀90年代進入中國市場以來，受市場的消費意識、市場環(huán)境、產品價格、推廣力度等各方面的影響，一直處于緩慢發(fā)展的態(tài)勢。行業(yè)人士均認為，消費者對智能照明認識不足是市場處于初級階段是最主要的原因。近些年來，隨著國民經濟的快速發(fā)展，特別是地產行業(yè)的高歌猛進，國內智能照明行業(yè)迅速發(fā)展，涌現(xiàn)出了各種技術類型的廠家，市場上也出現(xiàn)了各種類型，別具特色的智能開關產品。雖然目前智能燈控領域還沒有形成規(guī)模性全國消費市場，但大部分智能照明廠家還在極力引導消費者，在渠道的建設上也一直在探索著適合這個行業(yè)的模式，接近現(xiàn)實需求的產品在不斷增加，產品的功能定位和穩(wěn)定性均已取得長足的進展。生產商、經銷商、集成商以及裝修公司等的區(qū)域銷售經驗不斷累積。1.2 辦公區(qū)智能化介紹二、緒論2.1 智能辦公室介紹大氣而美觀的辦公環(huán)境，明亮而舒適的燈光;走進辦公區(qū)，聰明的燈光自動打開，通過預先編程的照明系統(tǒng)自動控制燈光的照度和數(shù)量，將室內的燈光調整到最合適的辦公狀態(tài);會議結束離開房間，燈光自動關閉;當窗外的自然光線在變化，室內的燈光也隨之自動調整，自動自覺節(jié)約電能如此先進的辦公照明環(huán)境，如今已經開始在各大型的辦公樓里呈現(xiàn)。辦公場所代表了一個公司的形象。而智能化、便捷的工作環(huán)境能讓辦公室的員工更加舒適。在快節(jié)奏的今天，辦公人員每日忙于處理繁忙的事務，簡便、靈活、舒適的辦公環(huán)境，能讓他們心情愉悅，工作效率有效地提高。智能化的辦公室照明為辦公室?guī)砹吮憬?、人性化的設計，比如，在會議室采用的智能自動調光系統(tǒng)有多種預先場景設置，簡單的一個按鈕就可以切換出不同的照明模式，為辦公人員提供所需的最佳舒適度的燈光，使員工處于最佳的工作狀態(tài)。同時，良好的節(jié)能意識也能在智能化辦公照明完美體現(xiàn)。智能化系統(tǒng)的自動感應控制裝置可以有效的利用自然光，使照明環(huán)境保持恒照度，更可以自動關閉沒有人員的區(qū)域的照明設備，將不必要的能耗降到最低，最高可以達到75%的節(jié)能效果?？傊?，舒適先進的燈光猶如美妙的音樂，于潛移默化之中影響人們的工作狀態(tài)。隨著日常商務事務的日漸繁忙，人們在辦公室呆的時間也越來越長，對工作環(huán)境的關注也愈加重視，高品質的智能化辦公照明進駐辦公室，將提升人們的工作效率。2.2 設計理念本次設計根據(jù)綠色燈光控制（Green Light）理念進行設計，以環(huán)保、節(jié)約為設計前提，智能化控制為設計基礎，通過一個觸摸屏，實現(xiàn)辦公區(qū)的燈光、窗簾和空調等的全自動化控制?？烧{節(jié)有調光功能的建筑設備(如百頁窗簾)來調節(jié)控制天然光，還可以和燈光系統(tǒng)連動。當天氣發(fā)生變化時，系統(tǒng)能夠自動調節(jié)，無論在什么場所或天氣如何變化，系統(tǒng)均能保證室內的照度維持在預先設定的水平。一般照明設計師對新建的建筑物進行照明設計時，均會考慮到隨時間推移，燈具效率和房間墻面反射率的衰減，因此，其初始照度均設置得較高。這種設計不僅造成建筑物在同使用期(或兩次裝飾的間隔期)的照度不一致，而且還會由于開始時照度偏高而造成不必要的能源浪費。采用智能照明控制后，雖然照度還是偏高設計，但由于可以智能調光，系統(tǒng)將會按照預先設置的標準亮度使照明區(qū)域保持恒定的照度，而不受燈具效率降低和墻面反射率衰減的影響。智能照明控制系統(tǒng)能對大多數(shù)燈具(包括白熾燈、日光燈、配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等)進行智能調光，給需要的地方、在需要的時間以充分的照明。及時關掉不需要的燈具，充分利用自然光，其運行節(jié)能效果充分。實現(xiàn)智能照明控制一般可以節(jié)約2040%的電能，不但降低了用戶電費支出，也減輕了供電壓力。眾所周知，光源損壞的主要原因是電網過壓，只要適當降低工作電壓就可以延長光源的壽命。智能照明控制系統(tǒng)采用軟啟動的方式，能控制電網沖擊電壓和浪涌電壓，使燈絲免受熱沖擊，從而使光源壽命延長24倍，對于大量使用光源和安裝困難的區(qū)域更具有特殊的意義?？傊?，智能化與照明技術的結合，構筑了充分的技術平臺，將節(jié)能、低耗、長壽命、運行節(jié)約、以人為本等綠色和可持續(xù)照明的理念充分演繹。三 方案設計3.1 方案設計方框圖l 方案設計功能方框圖：方框圖說明：辦公區(qū)所有燈源都采用熒光燈（FL）作為控制對象，熒光燈的電子整流器必須為可調整流器，進行0-10V調光；嵌墻式觸摸屏安裝在辦公區(qū)大門邊，集中了本次設計系統(tǒng)的所有功能；室內閉環(huán)照度感應器裝在窗戶邊，可根據(jù)室外亮度調節(jié)燈光亮度，達到節(jié)能環(huán)保的功能；紅外感應器裝在辦公區(qū)的大門邊和會議室及辦公室內；本次設計選用性價比較高的迪斯系列（DIN-XXX）控制模塊進行控制，控制端用觸摸屏和控制面板配合控制；另外設計有一個弱電間來存放燈控箱（實際需要的話可與強電間共用）。具體功能如下：1、通過簡單的觸摸屏操控界面，對各個辦公室、辦公區(qū)的燈光、窗簾進行自動化控制。2、通過人體移動感應器，對各個辦公室、辦公區(qū)等的燈光進行自動感應控制，做到人進燈亮，人走燈滅。3、既能獨立控制每路燈光，也可以調用預設場景。4、窗簾和燈光場景有多種設置，如：上班、下班、晚上、周末等模式；具體可根據(jù)用戶進行設計。5、支持現(xiàn)場按鍵面板、觸摸屏、無線遙控器（射頻和紅外技術）多點控制。照度感應器紅外感應器紅外感應器紅外感應器紅外感應器紅外感應器按鍵面板嵌墻式觸摸屏3.2辦公室示意圖弱電間辦公室3辦公室2辦公室1會議室注：本次系統(tǒng)設計主要設計對象為圖中左邊辦公區(qū)的燈光、窗簾、空調、排氣扇等的控制，不涉及其它區(qū)域。其中照度感應器和紅外感應器用來設置自動控制功能，按鍵面板用來觸發(fā)已經用程序設置好存在主機里面的功能和場景，觸摸屏則用來控制整個辦公室的用電設備3.3 燈光負載回路表和設備清單3.3.1燈光回路表控制回路控制區(qū)域數(shù)量瓦數(shù)總耗量燈泡類別控制類別配置CONTROLCONTROL PANEL/FITTINGLAMPTOTAL LOADLOADCONTROLGROUPSUBSYSTEMQTYWATT(VA)TYPETYPE辦公室智能控制系統(tǒng)L-1辦公區(qū)后排燈光628168FL010DIN-4DIMFLV4L-1-A21836FLL-2辦公區(qū)中排燈光528140FL010L-2-A21836FLL-3辦公區(qū)前排燈光428112FL010L-3-A21836FLL-4會議室112828FLRELDIN-8SW8L-5辦公室122856FLRELL-6辦公室222856FLRELL-7辦公室322856FLRELL-8排氣扇11FANRELL-9排氣扇21FANRELL-10排氣扇31FANRELL-11左邊窗簾2MObi-RELDIN-8SW8L-12中間窗簾2MObi-RELL-13右邊窗簾2MObi-RELCRESTNET耗電:回路表說明：表中回路是按照辦公區(qū)的功能區(qū)域進行劃分的，燈泡類型中FL代表熒光燈，F(xiàn)AN代表排氣扇單向電機，MO代表窗簾雙向控制電機；控制類型中010表示用“010V調光模塊”控制（需配010V電子變壓器），REL表示用繼電器開關控制，bi-REL表示需要兩個開關接口進行電機的雙向控制。辦公區(qū)的前、中、后排燈盤為調光控制（可根據(jù)需要調節(jié)燈光的亮暗），用快思聰產品DIN-4DIMFLV4四路調光模塊控制；窗簾、排氣扇、會議室和各個辦公室用開光控制，選用DIN-8SW8開關控制模塊進行控制。3.3.2 所用設備配置清單配置說明：功耗為每個設備自身所消耗的負載功率。整個系統(tǒng)共用一個DIN-AP2燈光控制主機進行控制，會議室1和各個辦公室門口各安裝一個紅外線感應器，在辦公區(qū)入門處也安裝一個紅外感應器，共五個；在辦公區(qū)窗邊安裝兩個照度感應器進行聯(lián)動控制，系統(tǒng)獨立配置一個燈控箱，按鍵面板安裝在辦公區(qū)入門處，觸摸屏安裝在辦公區(qū)，方便進行控制。3.3.3 主要設備介紹3.3.3.1 控制設備l 燈光控制主機（DIN-AP2）名稱：燈光控制主機型號：DIN-AP2性能特點： 2系列控制引擎 MMC內存擴展卡槽 Cresnet 端口主/從選擇，最多支持20個Cresnet設備 10/100自適應以太網 SSL加密支持e-Control 2、SNMP技術以及RoomView軟件 雙向RS-232串口x2，IR/串口x4，Versiport I/O端口x8，低壓繼電器端口x4 需要外部電源支持選型建議： Cresnet設備20個 調光/開關模塊選擇DIN系列產品 系統(tǒng)中選用了觸摸屏 適用于小區(qū)域應用Cresnet耗電：8W（需要DIN-PWS50電源模塊或其它電源模塊供電）尺寸：94.2mm(高)159mm(寬)58mm(深)l 系統(tǒng)電源模塊（DIN-PWS50）名稱：系統(tǒng)電源模塊型號：DIN-PWS50性能特點： 50瓦Cresnet電源供應 提供3個Cresnet電源端口 導軌式安裝 占用6個標準模塊寬度(6x18mm)工作電壓：100-240V AC 50/60Hz工作環(huán)境：0-40(溫度)，10%-90%(濕度)重量：170gCresnet耗電：0W尺寸：94.2mm(高)106mm(寬)58mm(深)l 四路熒光燈調光模塊（DIN-4DIMFLV4）名稱：四路熒光燈調光模塊型號：DIN-4DIMFLV4性能特點： 4路饋電，4路0-10V輸出 單路最大5A，模塊最大20A工作電壓：24V DC工作環(huán)境：0-40(溫度)，10%-90%(濕度)重量：260gCresnet耗電：4.2W尺寸：94.2mm(高)159mm(寬)59.5mm(深)l 八路開光模塊（DIN-8SW8）名稱：八路開關模塊型號：DIN-8SW8性能特點： 8路饋電，8路輸出 單路10A(INC);5A(FL);1/2Hp(Mo)，模塊最大80A(INC);40A(FL);4Hp(Mo) 自帶Override功能 占用9個標準模塊寬度(9x18mm)工作電壓24V DC工作環(huán)境0-40(溫度)，10%-90%(濕度)重量：369 gCresnet耗電：5.4W尺寸：94.2mm(高)159mm(寬)59.5mm(深)l 開光模塊選型：DIN-8SW8模塊是迪斯系列的繼電器控制模塊，可通過編程進行燈具的開關控制，熒光燈控制每路最大功率5A（5*220=1100W）。3.3.3.2 嵌墻式觸摸屏（TPS-6L）型號：TPS-6L名稱：5.7觸摸屏性能特點： 640480的分辨率 支持Windows SideShow 全動態(tài)視頻 內置麥克風和可選喇叭工作電壓：24V DC工作環(huán)境：0-40(溫度)，10%-90%(濕度)重量：0.69kgCresnet耗電：15W尺寸：5.7l 觸摸屏選型： 嵌墻式觸摸屏安裝在門邊將所有控制功能集中在里面，進行智能控制；考慮到尺寸大小、性價比等因素，選用TPS-6L比較適合。3.3.3.3 按鍵面板（C2NI-CB）型號：C2NI-CB(雙列面板）性能特點： 6個可雕刻按鍵,多樣組合 每個按鍵能夠具有3種功能(單擊/雙擊/長按) 白色LED燈管反饋，可編程，可調節(jié) 柱狀邏輯顯示 內置照度感應器 Cresnet 通信工作電壓：24V DC工作環(huán)境:0-45(溫度)，0%-95%(濕度)重量：87g/73g/70gCresnet耗電：0.5W尺寸：CBF-TS:81.3mm(高)43.8mm(寬)38.6mm(深) CBD-T:104.7mm(高)45.7mm(寬)38.6mm(深) CBUK:85.8mm(高)85.8mm(寬)38.6mm(深)3.3.3.3 紅外感應器型號：GLS-OIR-C-450性能特點： 紅外感應技術 天花安裝 360o覆蓋角度，40m2覆蓋范圍 較大動作監(jiān)測范圍：7.2m 較小協(xié)作監(jiān)測范圍：2.4m 內置照度感應。工作電壓：24V DC工作環(huán)境：0-40(溫度)，0%-95%(濕度)重量：142gCresnet耗電：1W尺寸：106.7mm(直徑) 39.4mm(高)3.3.3.6 模塊接線簡圖l 熒光燈調光模塊DIN-4DIMFLV4注：上圖中只畫了一個熒光燈調光回路，其中對應的接線接在一起。l 繼電器開關模塊DIN-8SW8注：圖中紅色為火線，藍色為零線，控制模塊為繼電器開關功能。3.4 方案系統(tǒng)圖l 系統(tǒng)圖：快思聰?shù)目刂品绞接校杭惺?、分散式、集散式三種，由于本次系統(tǒng)控制比較簡單，采用集中式控制就基本滿足要求。下面是分布式、集散式和集中式的相關介紹：1. 分布式控制：2. 集散式控制：3. 集中式控制：4. 系統(tǒng)接線示意圖：3.5 觸摸屏編程設計和功能介紹3.5.1 主界面l 功能描述：觸摸屏通電后默認進入主界面（如上圖所示），本界面辦公區(qū)的示意圖為快思聰（廣州辦事處）的全部平面圖（包括體驗中心），而本次設計針對其中辦公區(qū)進行智能化設計。界面中最上端為燈光、窗簾、空調、排氣扇控制的跳轉按鍵，輕按對應的按鍵就可以進入相應的控制界面；左上角是數(shù)字時鐘，自動同步控制主機的實際時間；右上角的電源按鍵位辦公區(qū)的總控制開關，進行控制操作之前必須打開電源開關才能進行其它的有效控制。注：控制界面中每個按鍵都有自己的join number（按鍵號碼），方便進行編程控制；本次設計所有頁跳轉都是采用硬跳轉。3.5.2 觸摸屏燈光控制界面l 功能描述：從觸摸屏主界面的“燈光控制”按鍵進入到本界面，上圖界面為本次設計燈光控制的總界面；其中右上角為返回主界面按鍵，前、中、后燈盤為可調控制，亮度調幅為0%到100%；下面的按鍵都是對應區(qū)域的燈光控制按鍵；“經濟模式”按鍵的功能可根據(jù)需要進行程序設置，甚至進行相應功能的聯(lián)動（比如窗簾、空調控制等），本次設置為全部燈盤亮度為80%。3.5.3 觸摸屏窗簾控制界面l 功能描述：從觸摸屏控制主界面的“窗簾控制”按鍵進入到本界面，窗簾控制分為整體控制和部分控制，如上圖所示可對相應的窗簾隨意進行上升、下降和停止的控制；右上角部分為返回主控界面按鍵。按下上升按鍵，窗簾自動上升5秒后停止（根據(jù)實際測試上升時間進行程序設置），同理可進行停止、下降等功能的控制。3.5.4 觸摸屏空調控制界面(待開發(fā)功能)l 功能描述：從觸摸屏控制主界面的“空調控制”按鍵進入到空調控制界面，本次設計使用紅外控制空調進行控制，相當于把紅外遙控器的功能集合到觸摸屏上面，如上圖所示，右上角按鍵為返回主界面按鍵，右邊的控制按鍵是空調的各項主要控制功能，按鍵通過控制主機的紅外發(fā)射端口發(fā)送紅外控制碼進行控制。3.5.5 觸摸屏排氣扇控制界面l 功能描述：從觸摸屏控制主界面的“排氣扇控制”按鍵進入到本界面，按照觸摸屏界面上的開關提示進行排氣扇的控制，右上角部分為返回主控界面按鍵。四、主要程序說明：4.1 編程軟件介紹：4.1.1 主機編程軟件：Simpl WindowsSIMPL Windows：主機編程軟件，針對快思聰所有的主機進行編程，根據(jù)各個房間需要實現(xiàn)的控制功能，編寫控制代碼，定義觸摸屏上各個按鈕的功能，從而去驅動各種端口發(fā)出指令（或者做出動作）控制相應的設備；實現(xiàn)對會議系統(tǒng)中所有設備的功能控制和模式預設控制功能。4.1.2 界面編程軟件：Vision Tools Pro-eVision Tools Pro-e：觸摸屏編程軟件，根據(jù)房間功能需求，為用戶定制開發(fā)觸摸屏操作界面；4.2 主要程序介紹：4.2.1 觸摸屏按鍵對應程序介紹以上編程界面為觸摸屏上面對應join number的按鍵定義，每個join number對應的命名可自行定義，原則上統(tǒng)一使用快思聰?shù)臉藴拭?guī)則，方便往后查看和調試；左邊是反饋每個變量用的變量，右邊是觸摸屏上面對應的按鍵變量。4.2.2 電源開關程序介紹按下開關按鍵時，“clock”受高電平觸發(fā)，根據(jù)Toggle函數(shù)的性質輸出端“out”輸出持續(xù)高電平；當“clock”再次受到高電平觸發(fā)時，輸出端變?yōu)榈碗娖捷敵觥?.2.3 燈光控制程序介紹4.2.3.1會議室及辦公室燈光主要控制程序及說明函數(shù)“Interlock”主要功能為互鎖，當函數(shù)左邊的輸入端有一路置高電平時，右邊只有對應的輸出端為高電平，其他輸出端均為低電平，達到開關控制互鎖的功能。下面是繼電器控制模塊DIN-8SW8程序：4.2.3.2 辦公區(qū)燈光主要控制程序及說明注：程序中ramp_time 設置為5s表示調光百分比從0%100%的過程中需要5秒；上述函數(shù)中的右邊輸出為模擬量輸出，變化范圍為：0%100%；輸出量直接輸送到熒光燈的調光模塊（見下面）。4.2.3.3 燈光全開、全關控制和模式主要控制程序及說明注：函數(shù)中接收到相應的