景观照明节能管理系统设计毕业设计论文

1 绪论

改革开放以来，我国经济快速发展，电力资源得到广泛应用，导致我国的能源需求量加大。随着经济的发展，人民的生活水平也显著提高，各种旅游景点也相继诞生，数量也越来越多，因而照明耗能迅速上升，照明节能也已日益受到重视。我国人口众多，人均资源占有量非常少，在开发的过程中不注意保护资源，导致了现在煤炭资源的缺乏，使得电厂发电成本不断升高，这导致了景观照明用电消费的增长。与此同时，景观照明还有规模过大、系统设计不合理、亮度过高等严重问题，也造成了资源浪费。据不完全统计，景观照明耗电量占全国用电量的2%到4%，因此景观照明节能具有很重要的意义。

1.1研究背景及意义

照明用电供电系统中，为了避免送电过程中的线路损耗及用电高峰造成的末端电压过低，导致灯不亮的情况出现，往往都是以较高的电压传输，超出了用电设备的额定电压，由于照明用电时间多在夜间电网波峰段，所以供电电压偏高，而此时景观内的游客数量很少，必然会导致照明的光通量增大，使照度升高，造成浪费。在传统的照明节能控制系统中，控制装置受电网波动的影响较大，也不能实现对电压的精确调节控制，这也造成了系统的不稳定性。

为了实现可持续发展，照明节能势在必行。随着科技的创新，智能照明技术也日益趋于完善，它可以实现对照明调压实现智能，减少电能的消耗，具有较高的可靠性和经济型，是目前社会上应用最广泛的节电手段。

目前智能照明节电装置加入了很多新技术，这也大大增加其生产成本。因此为了节省电能，同时又要降低成本，需要设计出新的智能照明管理系统，使其不但可以对照明调压实现智能，也能减少电压波动对灯具的损耗，降低耗电量。

1.2国内外的研究现状

在欧美国家，节电行业是一个每年上百亿欧元的庞大市场，节电成为政府号召节约能源的重要内容，在国内，很多企业存在电能浪费的现象，成千上万的企业正等待着进行节电改造，通过节电，不但可以减低成本，也可以在同行业中更具有竞争力，可谓是一举多得。随着世界能源危机的加剧，各国都在寻求各种解决能源危机的办法，一种是

新能源和可再生能源的利用;另一种是开发新的节能技术，提高能源的利用率，降低能源的消耗。

近年来，国际节电研究界提出了一种叫“在保证照明效果下点着灯节电”的新概念，这样的概念才是科学的，合理的，这是发达国家道路照明系统的重要设计思想。在国外，美国、英国、法国、德国等发达国家已经开始研发新型的照明节电设备，在韩国，室内场馆的照明节电已经严格落实到了每一个人，馆长会将节电制度手册发给每一个员工，并要定期检查员工的阅读情况，如果完成效果不好，将要对其罚款。在日本，有更加严格的用电节能制度，城市景观每周每地区会定时关灯一小时，时刻告诉人们节能就在身边。

目前国际照明节能的主要方式分为两种:(1)在照明系统中使用高效的节能型光源，即选择发光效率高的灯源。(2)将节能控制设备加装在己经使用的照明系统中。两种方法各有优缺点，从对照明系统使用的方面来讲，新设计的照明系统中多采用第一种节能方式。而对已经建设好的的照明系统，若要采用高效节能光源就需要更换现有的所有灯具，这样就会需要投入大量的资金和人力。同时，高效节能光源的价格会很高，一般是传统光源价格的6-10倍。这样，如果投入使用，虽然会使照明场所的节能效果得到提高，但是总经济投入不会降低，达不到整体节约的目的。

国外的照明节能管理系统，大多采用上述第二种方式，并采用光控、声控、时控等控制方式，成本低且安装维护比较方便，但是不能够合理额准确的控制灯源的亮度。比如在天气不好的时候不能准确的做出判断，也不能根据季节自动的进行调整。

现阶段，智能照明节电装置加入了许多新技术，其生产成本要高于前面的那两种传统的照明节电设备，但是新型的智能节电设备不但要可以对照明调压实现智能，且能减少电压波动对灯具的损耗，降低电能的使用。目前节能这类的照明节能控制方式也日趋完善，产品的具有更高的可靠性和经济型，也是目前社会上应用最广泛的节电手段。

近些年来，我国能源浪费比较严重，为实现可持续发展，照明节电已经势在必行。目前，国内的景观照明节能和国际节能方式类似，也是主要依靠两种方式：在系统中采用高效的节能光源，也就是选择使用发光效率较高的灯；在照明系统中加装节能控制设备。前一种节能方式，现在较多的被应用，但是高效的节能光源价格较高，会增加照明设施的运行资金，同时更换照明光源，还需要消耗大量的人力，这样虽然节能效果有提

高，但是资金投入会增大，达不到节约的目的。第二种方式中，系统中的节能控制设备采用了新技术，成本更高，但是可以实现智能调压，减少了电压波动的影响，也减少了电能的损耗，目前这种照明节能控制方式发展很快，也趋于完善，成为世界上最广泛应用的节能手段。

景观照明系统的控制方式很多，如光控、时控等。光控方式简单，安装维护非常方便且价格低廉，缺点是控制的准确性较差，在天气条件不好的情况下容易误作；时控系统也比较简单，安装维护也非常方便并且价格便宜，但控制不方便，开启和熄灭时间相对固定，对于景观节能非常不利，也不能根据季节自动调整。

景观照明节能是一项系统工程，一般来说其与选用的光源、灯具和控制系统、照明标准、照明方式以及后期照明设施维护与管理等多个因素密切相关。为此我国绿色照明工程办公室启动一次"绿色照明"项目，进一步从照明产品、照明设计、照明管理、天然光利用等方面挖掘照明节能潜力。还开发了不少智能照明设计，如智能灯具、智能照明控制与管理系统，包括在照明方面的计算机硬件和软件。此外计算机在照明设计和测试方面也得到广泛应用。俄罗斯开发的智能照明管理系统，日本的智能照明建筑，特别是现代化办公室的智能照明技术等都值得我们研究与借鉴。

智能照明系统是由控制器、远程I／O模块或扩展I／0 模块、触摸屏等来实现控制。我国的某些景观照明系统采用了PLC控制器来实现节能，它能够方便照明系统的按照、调试、维护、故障诊断等工作，且其扩展性好，自动化程度高，具有良好的发展前景。根据参考文献，照明节能管理系统有的采取单片机做CPU，充分利用了单片机体积小，抗干扰能力强的优点，保证了照明管理系统的可靠性，同时单片机价格便宜，满足了景观经济性要求。基于单片机的照明控制系统，用软件的方法为每一个单片机分配一个唯一标识的单片机编号，每个单片机再与一个照明灯线路相连，通过微型计算机串口与多个单片机相连。当微型计算机向单片机发出控制命令时，相应编号的单片机便可控制与其关联的照明灯的开关。照明灯具开关控制程序是在单片机中运行的程序，由此程序来控制灯具的开关。

基于MCS-51单片机的照明节能管理系统是以MCS-51单片机为核心的一个集采集、处理、控制为一身的自动控制系统，其工作原理是首先通过被动热释电红外探测器和环境噪声探测是否有人，并探测环境亮度，如果没人，则照明设施不开。该系统设计采用模块化设计思想，以主程序为核心设置功能模块子程序，运行过程中通过主程序调用各