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为实现校园路灯控制的自动化,笔者应用PL 2101芯片开发了基于电力线载波的路灯控制系统。该系统采用电力载波通信方式,它将所有的路灯连接到计算机上,并通过计算机监视所控区域内的路灯工作状态,可随时设定开关时间、路灯开启比例或单独某一个路灯的开与关。任一路路灯的工作电流和温度均可随时查询,路灯损坏时可实时报警,并可显示具体地理位置,以便于快速维修;当夜晚(或光线较暗)来临且处在交通高峰时,路灯全部开启,交通高峰期后,进入按比例开启,如午夜之后7%在凌晨之前时段,路灯开启比例可以降到40%等,这样既兼顾了照明需要,又减少了电力浪费。

  2系统工作原理该系统由三个层次组成,分为总控站、主控站及从控站。总控站由pc机组成,可与主控站通过光缆或无线电连接,以实现对各个主控站的管理,并设定开关灯时间及执行开灯比例指令,同时对主控站关注的信息进行汇总,对有故障的路灯通过图文显示出来,以便准确确定其所在的位置。

  主控站内部结构如所示。主控站通过光缆或无线方式来接收总控机的指令,并通过电力线载波的串行通信方式来对从控站进行首页。一个通信数据包由8字节数据组成,第一、二字节是主控站标识,第三字节是命令,第四、五字节是从站地址,第六至第八字节为数据。从理论上讲,一个主控站最多可控制6万个从站。主控站采用广播方式发送命令数据,从机站收到通信包后进行数据分析,分析的内容:一是识别主机是否是自己的上级主控站,二是识别从机地址是否是自己的地址,只有在全部确认无误后,主控站才执行命令和相应的操作。

  从控站的内部逻辑结构如所示,每个从控站可控制三组路灯,它通过电力载波接收电路来接收主控站的指令,并执行相应的操作,完成对工作电流的采样及处理,判断路灯是否工作正常,以便采取合理的保护措施;同时,它可以对现场工作温度进行调制解调器据理控器数处微制远程通信控制主控站逻辑框图接调制解调器一从控站逻辑框图采样处理,以便在温度超出正常工作范围时采取保护措施,同时将相关信息返送回主控站中。

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  31主要元件的选择与性能PL2101是一个新型的直序扩频半双工异步调制解调器,载频为120Hz,带宽为15Hz,传输速率为50ps,接收灵敏度高达3,另外,PL2101还具有上电复位、电压监测电路、看门狗定时器及可编程实时时钟等附属功能电路。该电路抗干扰能力强,灵敏度高,且与TTL电平兼容。此外,PL2101与MCS51系列单片机的接口非常简单,因而完全能够满足系统要求。

  AT8*2051和89C55WD系列单片机是具有Flash存储器且指令与MCS51完全兼容的、高性价比的微处理器。其中892051带有iBFlash存储器,可用于从控站。8*55WD则具有20bFlash存储器,可用于主控站。

  TLC0832是一款8bit二通道三总线的A/D转换器,其特点是体积小巧、占用单片机资源少,且性能优良。

  2电路设计该设计中的接收放大电路如所示。其中D7用于箝位,以防止过大的浪涌电流;C5L1及Q1组成输入信号选频放大电路,以对输入的微小信号进行放大,从而提高接收灵敏度。

  发射放大电路如所示。这种发射放大电路非常简单,主要由4个三极管组成,四个二极管起保护作用。从控机数据处理及控制电路原理如所示。当PL2101收到的载频信号经内部电路处理后,它将发射放大电路解调出数据bit信息,并经RXD输出,同时HEAD同步输出低电平。当AT89C2051的INT1产生中断并接收bit后,会根据预定格式合成相应的指令信息;同时根据指令中所规定的时间设置来修改开关灯时间及开灯的比例,并执行开关灯的操作等。另夕卜,它还将在开灯后首页电流、温度等参数,以便在严重超标时执行保护措施,同时及时给主控机发送故障原因信息。

  主控机信息处理电路如所示。它的调制与解调电路与从控机一致,在图中加了中文液晶显示和一个12键键盘,可用于现场进行电路参数设置。与总控机之间的通信采用串行通信协议,并通过中断由SBUF进行收发,同时经SN75176转换成RS―485电平。其物理结构可以是光纤或无线数据传输设备。

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  总控机的作用是在PC机上用VB开发整个城市路灯控制系统的线路图,它可在某一路灯发生故障时,准确及时地显示出故障发生的具体位置和可能的故障原因。

  33软件设计51语言编写,并采用全部模块化编程。从控机中的单片机程序模块包括对PL 2101的接收以及电流和温度采样、路灯控制等,其主程序流程如所示。主控机中的程序模块主要包括对总控机通信数据的接收、键盘的扫描、显示以及对从控机发送数据等,其主程序流程如所示。为其中断程序。

  4结束语该城市路灯控制系统开发完成后,目前己被应用在860只路灯的小型应用控制系统中。实际使用证明:该系统性能稳定良好。

1概况义乌百货大楼位于义乌市市民广场西侧,建筑面积45000平方米,建筑高度为99.8米。一至三层为大型超市,四层为餐饮,五层为公共服务,六至二十六层为公寓式写字楼,顶层为电梯机房,地下室为汽车库、变配电间、冷冻机房、水泵房及部分超市办公区及仓库。

超市面积约18000平方米,可谓大型超市。根据有关资料介绍:“凡商业性营业面积大于8000平方米属于大型超市”。

  2照明要求2.1创造良好的视觉条件、确保足够的照度和照明质量。

  2.2创造良好的商业氛围,吸引和诱导顾客的购物欲望。

  2.3照明布置方式要有灵活性以适应由于商品及货柜的变化而引起照明的不适应性。

  2.4超市由于人员密集,当正常照明断电时须满足必要的照度的备用照明用于确保正常活动继续进行和配置应急事故照明、安全疏散照明。按需设置广告照明及泛光照明等。

  2.5根据陈列商品种类的不同光源选择需突出显色性、色温、亮度的变化,同时设计中要强调照明节能、照明安全光照需均匀、柔和、无眩光,管理维护要方便。

  3主要指标目前国内规范及设计手册中对一般商业照明的照度规定了最基本的标准。如商场内的照度一般为100500勒克司,我们认为此标准是针对全国各地范围一般的通用标准,而在实际工程设计中照度标准需根据地域差异、用电水平、超市规模、商品特点等诸多因素,要有前瞻性的灵活选择。

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  国内外商业建筑照明的照度值参见表1~3表1(GBJ133-90)商店建筑照明的照度标准值(摘录类别照度标准值(lx)低中高一般K域0.75m水平面一般商店营业厅柜台柜台面上货架1.5m垂直面陈列柜、橱窗货物所处平面室内菜市场营业厅0.75m水平面自选商场营业厅试衣间试衣位置1.5m高处垂直面收款处收款台面库房0.75m水平面表2国际照明委员会(CIE)室内照明指南推荐的照明值(1986年)房间、活动或作业类别k使用照度范围(lx)在大型商场中心商店和百货店其他任何地段超级市场和特级商店表3英国CIBS室内照明规范(摘录1984年1场所名称照度值(lx)说明超级市场、最高级市场提供的工作照度应在陈列台垂直面上一般检查台提供的工作照度应在传送带的水平面上大物品陈列室:如汽车、家具提供的工作照度应在地板面上,对某些商品垂直面上可能也很重要有岛式陈列台的自选商场提供的工作照度应在陈列台垂直面上工程设计时我们以规范为准则,了上海、杭州两地具有代表性商业建筑实测照度数据作为本工程照度的选择依据,我们认为对于大型超市照明的照度一般控制在500~750勒克司之间是适宜的。

  照度实测数据参见表4在建筑物内外环境中人工照明光源的色调对人们的心理、生理产生不同的视觉效果。通常把红、橙、黄视为暖色调,其光源色温小于3300K;把兰、绿、青视为冷色调,其光源色温大于5000K;另外金、银、黑、白、灰视为中性色调,其光源色温大约在3300~5000K之间。光源的显色性是在规定条件下评价光源照射物体的颜色显示与标准光源照射下的一致性,它的差异程度以显色指数来表示。显色指数用来衡量光照射到物体上所产生颜色视觉的失真度。光源的显色指数愈高其显色性就愈好,物体被反映就愈清晰。

  常用光源主要性能综合指标参见表5表4照度实测数据商店名称照明指标上海华联杭州家友超市杭州大厦西湖时代广场上海第一八佰伴有限公司上海新世界股份有限公司光源与灯具平顶(一般照明)4x20W/4000K格栅灯均布2xl5W鞋PL筒灯均布3x55W3x36W格栅灯12V50W冷光束射灯筒灯(150W13WH灯)光槽内36W暖色荧光灯柜台(一般+局部照明)12V50W冷光束射灯2xl5WPL筒灯12V50W冷光束射灯12V50W冷光束射灯货架(一般+局部照明)12V50W冷光束射灯2xl5WPL筒灯12V50W冷光束射灯12V50W冷光束射灯36W暖色荧光灯走道(一般照明)4x20W/4000K格栅灯均布冷光束射灯36W荧光灯150W简灯实测照度柜台出租店铺750-950 760(暖色灯下)货架生鲜、冷柜750-950 760(暖色灯下)900~丨(冷光灯下)走道灯具安装高度(m)平顶、墙面、地面色彩乳白色乳(1色乳胶漆人造大理石乳白色石膏板乳白色大理石单位容量W/m:光源种类功率(W)色温(K)显色指数Ra普通白帜灯卤钨灯普通直管荧光灯普通环形荧光灯飞利浦荧光灯暖色系列白色系列昼光色系列三基色荧光灯SL节能灯PL节能灯霓虹灯高压汞灯一般型25显改型40-45高压钠灯低压钠灯冷光密闭式石英束射灯双头石英卤素灯金属卤化物灯钪钠灯钠铊铟灯镝灯锡钠灯陶瓷金卤灯短弧氙灯是否恰当是十分重要的。在一般日用百货卖场区照度值宜达到500 ~750K勒克司,以冷色调光带荧光灯照明方式就能满足功能要求,并且能使顾客产生此购物环境干净明亮的良好感觉;而在精品服饰、金银钻石、精美工艺品专卖区应选用一般照明加局部色泽照明,且都以暖色调光源为主,这样可以营造一种典雅温馨的购物氛围,特别是生鲜鱼类、肉类、冷冻食品储柜内上方更应用高显色性的暖色调光源使顾客产生本超市储存的食品具有十分新鲜的良好心理效果,从而刺激购物的强烈欲望,这是促进人气兴旺成功超市的辅助条件。

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  4照明方式一般照明为照亮整个场地而均匀设置,使整个场地水平照度基本均匀的一种照明方式而称之。

  义乌百货大楼首层为出租式单元商铺,以营销金银首饰、婚妙、服装为主,另有麦当劳、九佰碗、咖啡屋、美容、银行、照相为辅营业区。一般照明设计原则上首选暖色调光源,采用飞利普4X30W/3000K格栅荧光灯和2x 13W/3000KPL节能筒灯相组合的均布照明方式。在各单元商铺区预留带计量表的小型配电箱,以供各自所需的局部照明。局部照明光源宜选用色温为3200K、20~50W/12V的冷光密闭式石英卤素灯,预计度值可达到950勒克司。

  二层为一般日用百货、餐具、家电、自行车等购物区,照明光源可选用冷光色,灯具采用飞利普TLD80系列2 x36W.5000K双管荧光灯,此灯具显色佳(Ra=85)商场柱网为8x8米无吊顶,每跨间内设三条均布光带,灯高为3.0米,与货架垂直布置,照度光线柔和,原则上可不再设局部照明;经实际调查与陈列同类展品的超市照度相的,其光带灯下照度可达到750勒克司。光带之间为650勒克司,走廊处为500勒克司。

  三层为生鲜水产、鱼肉冷冻食品、点心小吃、滋补品、南北化陈列区。一般照明按二层方案相同设置,灯具选用2 x36W/3000K暖色调光带式双管荧光灯、冷藏柜顶、货架上方辅以同色调的36W/ 3000K单管带状荧光灯作为局部照明灯。

  目前有些超市灯具布置是沿货架平行敷设,笔者认为此法不妥。其一有可能被货架遮光造成已安装的灯具返工;其二实测照度远不如垂直布置均匀,根据以上两点原因笔者认为不应选用平行布灯,但如果货架靠墙布置时灯具可在货架上方的外侧平行敷设。

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  2局部照明局部照明是为满足小范围某些部位特殊需要而设置的照明方式。它只能照亮一个有限的陈列区,通常以最适合的方向装设射灯,从而有效地突出被照物体的特点,其优点是灵活、节电、拆装方便。局部照明宜选用色温在30003200K之间有镜面反射的20~50W/12V束射灯或色温在4200K以内功率可选用35W、70W、150W陶瓷金属卤化物灯,其显色指数Ra =96,尤其适合需要高亮度沿街的橱窗照明。

  在正常照明因故障熄灭后以供事故情况下继续工作或人员安全疏散所需的照明而称之。它包括备用照明、安全照明和疏散照明三类。我国GBJ133 -90照明设计标准和CIE室内照明指南均规定备用照明的照度不应低于该场所正常照明照度的10%.但有时需要更高一些。本工程设计中二、三层每条光带中正常照明为4/5,应急照明为1/5,它作为正常照明的一部分在使用其中安全照明占15%,事故、疏散及安全出口照明占5%左右。应急照明由双电源自动切换供电,事故、疏散、诱导指示照明由双电源供电外另在灯具内配置镉镍电池作应急电源三线接法供电。

  备用电源切换时间:我国设计标准和CIE室内照明指南均规定不应超过15秒,对产业场所不应超过1.5秒,美国标准规定为10秒,英国为5~15秒。安全照明和疏散切换时间不应超过0.5秒,持续时间应多30分。

  疏散照明的照度标准:我国《照明设计标准》规定其地面水平照度不应低于0.5勒克司,CIE《室内照明指南》和英国《室内照明规范》规定为0. 2勒克司,美国《建筑防火人身安全法规》规定不应低于10勒克司。当以荧光灯作为疏散照明时照度宜适当提高。日本《应急照明装置指南》规定为2勒克司,美国法规规定出口标志灯表面的照度为54勒克司。

  在非工作时间内供值班人员巡视安检观察用的照明称为值班照明。它可利用正常照明中能单独控制的一部分或利用应急照明的部分或全部作为值班照明。本工程我们采用事故疏散照明兼做值班照明的方法。

  泛光照明使建筑物外观产生特殊效果,一个好的泛光照明设计应充分运用光线照射的强弱变化、色彩搭配,使建筑物能满壁生辉、光彩照人,它是城市文化的一大特色。

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  表6美国建设物泛光照明推荐照度值周围环境条件墙面材料反射率%明亮的暗的很暗的推荐平均照度(lx)明明亮的大理石、白色或奶油色瓷砖、白色粉刷中混凝土、浅色油漆、明亮的灰色或褐黄色石灰石、褐黄色面砖暗灰色石灰石、砂石、普通黄褐色的砖很暗普通红砖、褐色砂岩、黑色或灰色砖本建筑物坐落于市民广场中心地段,根据其周围环境和自身建筑外墙材料的特点,本工程泛光照明的照度选择150勒克司。在底层室外沿街四周每隔10米左右设3x400W/5000K金属卤化物立柱灯,供一至四层立面的泛光照明;四层屋面平台分立处用3X250W/2200K高压钠灯八组作为旗形斜屋顶的泛光照明。

  设计中对建筑物上、中、下三层采用不同色温的泛光照明灯具,从模拟的夜景效果图观看到其轮廊清晰、层次分明、色彩和谐,效果尚佳。泛光照明一律由大楼物业管理室统一控制。

  5照明供电5.1建筑分类与供电设计GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》规定本大楼属于一类高层建筑应按一级负荷供电要求设计,变电所由二路10千伏独立电源引来,一级负荷在0.4千伏低压侧未端自动切换供电。(供电方案本文略)就本文讨论的“大型超市照明设计”专题,根据JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》条文说明明确提出:“大型百货商店经营商品种类繁多,营业额大,为了提高经营管理水平,大都建立了电子计算机经营管理系统。为了及时准确地反映经营状况,经营管理用电子计算机系统列为一级负荷中特别重要负荷。由于顾客众多,为保证公共场所秩序,营业厅、门厅照明列为一级负荷。”

  正常照明供电系统有一般照明,应急事故照明;应急事故照明由低压双电源自动切换供电。照明供电系统通过管理人员控制来调节商场内部照度值。

  每条光带中含正常照明加少部分备用安全照明及应急事故照明。

  6照明节能节能是我国一项基本国策,务必认真研究贯彻执行。

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  设计时确定照度从实际出发,参照规范,标准适中,定位合理,避免追求高标准。其次应采用高光效、高显色、长寿命的光源;配用高效照明器。超市照明中以荧光灯为主的光源应采用低功耗、篼功率因数、性能稳定的电子镇流器或新一代复合式镇流器,它弥补了电子镇流器的某些不足,性能更佳。另外还可以采用分相无功功率自动补偿装置来提高功率因数,以达到节能的目的,创造良好的绿色照明环境。

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