關于無線物聯網技術的酒店智能照明系統研究

 

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

   現今物聯網技術的發展在很大程度上推進了智能照明控制系統的發展。物聯網技術通過相關通訊技術可以將酒店中的檢測傳感器、燈光調控設備、智能終端等結合在一起，實現燈光實時控制、促進人機交互。基于物聯網技術的酒店智能照明控制系統是一個集多種照明的智能控制、數字控制及網絡技術于一身的集合體。基于物聯網技術的酒店智能照明控制系統，不僅增加酒店的智能化和美觀程度，而且使酒店照明維護、控制更加方便，同時在一定程度上降低能耗。

1 方案設計

 

   本系統采用具有感知層、控制層、網絡層和應用層的物聯網基本結構，融*傳感器技術、自動控制技術及網絡技術，實現基于物聯網技術的酒店智能照明系統。以智能照明控制器為控制核心，由各種傳感器（光*、人體紅外）、照明終端、網絡通訊模塊組成，并且設計智能網關，可以實時對酒店內環境、各區域燈光狀態、設備狀態進行獲取，且能夠控制智能燈具顏色、亮度，同時可利用智能終端實現各類場景模式切換及調控。本系統支持RS232、RS485、CAN總線、TCP/IP、Wifi等多種通訊協議；同時融入支持光*、人體感應、紅外測距等傳感器，是系統更加檢測、控制智能，從而更好的實現酒店環境檢測及智能燈狀態監測和控制。

   本系統采用模塊化設計，每個模塊都具有獨立的硬件智能調控終端，如圖1所示，包括傳感器輸入模塊、智能照明控制器、大小功率調光模塊、電動窗簾控制模塊、智能網關等組成，其中智能網關具有總體集中控制功能。智能照明控制器能對感知層（傳感器輸入模塊）獲取的環境、智能燈狀態信息進行分析、處理和上傳；調光模塊利用PWM技術可以實現智能燈顏色變換、場景控制，在大廳、宴會廳時選擇大功率調光模塊；白天陽光強烈時，系統自動調節窗簾位置以遮擋自然光照；同時住戶、管理人員可通過手機、PC、平板實現智能燈相關控制。

圖1智能酒店照明控制系統

2 系統的硬件設計

   本系統采用分級控制的方法，設計了智能網關控制器、現場智能控制器(智能照明控制器、大下調光模塊、電動窗簾等)、感知層傳感智能控制器。各模塊之間相互合作，統一協調工作，大大提高了系統的統一、兼容性能。由于酒店智能照明控制系統中需要采集信息點較多，所選硬件設備既要達到照明的要求也要可靠穩定運行，該方案選取合廣測控公司以下類型的控制模塊，如表1所示。

   本系統設計的智能網關控制器包括串口通訊、控制、協議轉換三大模塊，可以實現多協議之間的轉換；現場智能控制器可完成本系統中感知層的信息采集并將數據上傳的功能，通過預設的控制方案或者服務器傳來的命令完成對智能燈具、窗簾的控制。感知層采用光*、人體紅外等數字傳感器，主要實現周圍環境信息采集。

3 系統的軟件設計

   為了降低程序的復雜度，增強程序的可讀性，簡化程序調試、維護過程，軟件采用模塊化設計。針對于酒店不同區域分區治理，設計照度控制模塊、人體聯動控制模塊、服務器控制模塊。

   由于人對光照強度的敏*程度不同，設計了如圖2所示的針對單個房間設計的照度控制器，首先用戶可以根據需求設定光照強度，如偏離該閾值控制器則自動進行調節，實時給人提供舒適的光照。由于走廊或者大廳在晚間的人流量較少，設計了如圖3所示的人體聯動控制器，通過監測人體紅外傳感器信息，實現“人來燈亮，人走燈滅”的功能。為了實現酒店內照明系統的集中控制設計了如圖4所示總服務器集中控制模塊，可以實時控制現場智能模塊。為了增加人機交互、提高用戶體驗，用戶可通過手機、平板等智能終端登錄酒店APP自動對房間內的光照強度、顏色設置，場景進行切換。

4 安科瑞智能照明控制系統

4.1概述

   ALIBUS智能照明產品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關驅動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業微電網管理云平臺進行數據交換。

4.2應用場所

   適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

4.3系統結構

4.4系統功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關狀態，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發生模塊離線、網關設備掉線或者狀態反饋和下發控制命令不一致時會發生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以一個模塊或者整個樓層實現開關控制。

4）開關驅動器支持過零觸發功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預設掉電狀態，當照明電源掉電時，開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態；確保重新上電時燈具的開關狀態是確定與可控的。

6）拖動調光控件，照明設備從0%到100%進行調光，可以對單個照明回路實現調光控制，調光總控可以對一個模塊的照明回路實現調光控制，也可以對多個照明回路實現調光控制，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關的狀態。

7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態是打開還是關閉。

8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）系統可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鐘控制照明開關，實現日落開燈、日出關燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機系統故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線結構；系統內各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過程序的設定實現功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設備選型

5 結論

本文針對于傳統酒店照明控制單一、故障排查困難、線路復雜、場景色調單一等問題，將光照、人體紅外等傳感器作為感知層；智能控制模塊作為控制層；手機、平板等作為網絡應用層，設計了基于物聯網技術的酒店智能照明控制系統，利用多級控制方案，可以很好的實現酒店房間、走廊、大廳等區域的智能燈控制，在一定的程度上增加住戶體驗，且能夠降低能耗。

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，178 2117 0311,主要研究方向為微電網能效管理和環保安全用電。