羅 濛

（國網(wǎng)陜西省電力有限公司商洛供電公司， 陜西 商洛 726000）

1 新型照明系統(tǒng)控制技術(shù)的應(yīng)用價值分析

1.1 解決傳統(tǒng)控制模式應(yīng)用中的問題

照明系統(tǒng)最初主要依靠手動控制達(dá)到系統(tǒng)啟閉效果。這種控制方式容易受到人為因素的影響。若控制人員缺乏及時手動控制意識，會導(dǎo)致電力資源的浪費。同時，手動控制具有一定的隨機性，無法保證在產(chǎn)生電力資源應(yīng)用需求時，隨時啟動照明系統(tǒng)，發(fā)揮照明系統(tǒng)作用。除此之外，在傳統(tǒng)手動開關(guān)應(yīng)用的背景下，手動多次調(diào)整的操作導(dǎo)致開關(guān)區(qū)域的損耗程度進(jìn)一步加大[1]，這種損耗程度會隨著時間的增長而逐步提升。因此，采用手動控制方式容易導(dǎo)致開關(guān)區(qū)域出現(xiàn)磨損或性能損耗，控制系統(tǒng)的應(yīng)用壽命相應(yīng)縮短，在一定程度上，這也是資源浪費，因此，采用更智能和便捷的控制系統(tǒng)非常重要[2]。

1.2 適應(yīng)現(xiàn)階段智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用要求

從現(xiàn)階段建筑內(nèi)部的照明系統(tǒng)和機電自動化系統(tǒng)應(yīng)用需求上來講，隨著自動化程度的提升。在住宅建筑或辦公建筑內(nèi)部，電力資源的運行應(yīng)用系統(tǒng)在智能化和自動化程度上都有顯著提升。若仍然應(yīng)用手動控制的方式對照明系統(tǒng)進(jìn)行控制，則與整體上趨于自動化和智能化發(fā)展的系統(tǒng)功能存在缺乏匹配性的問題。另外，人工方式與自動化方式的兼容程度也會受到影響。一部分不能實現(xiàn)智能化自動化控制的照明系統(tǒng)，無法引入到現(xiàn)代建筑實體中得到充分應(yīng)用，體現(xiàn)了照明系統(tǒng)在控制環(huán)節(jié)的技術(shù)滯后性[3]。因此，引入先進(jìn)的技術(shù)提升照明系統(tǒng)控制的精準(zhǔn)性和便捷性，是現(xiàn)階段照明控制系統(tǒng)完善建設(shè)的主要方向。

2 電力線通信技術(shù)支持下的照明控制系統(tǒng)設(shè)計原則

2.1 操作便捷性原則

照明控制系統(tǒng)的操作便捷性不僅影響系統(tǒng)運行的效率，對于用戶來說更加便捷的操作方式也能提高用戶的認(rèn)同感。對于現(xiàn)階段建筑實體建設(shè)逐步追求智能性和自動化的基本要求而言，從照明控制系統(tǒng)的宏觀角度提高整個系統(tǒng)運行的靈活性，同時確保照明控制方式的便捷性，是保持照明控制技術(shù)先進(jìn)性的重要方法，也是確保電力資源最大化應(yīng)用的基礎(chǔ)條件[4]。

2.2 應(yīng)用安全性原則

照明系統(tǒng)應(yīng)用中的安全隱患也是系統(tǒng)應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)關(guān)注的要點問題。只有照明系統(tǒng)的運行安全狀態(tài)達(dá)到一定的水平，照明系統(tǒng)在運行時能夠基于出現(xiàn)的安全隱患和小型故障進(jìn)行自主識別和處理，才能夠最大化提高安全保障力度。尤其是在日常住宅建筑內(nèi)部應(yīng)用的照明系統(tǒng)。更應(yīng)當(dāng)具備智能化的故障分析或小型故障處理功能。以便保障系統(tǒng)運行長期處在安全穩(wěn)定的狀態(tài)下。即使部分故障無法直接由系統(tǒng)自行處理，系統(tǒng)內(nèi)部也應(yīng)當(dāng)設(shè)置故障預(yù)警功能。以便結(jié)合故障點位故障嚴(yán)重程度及時啟動預(yù)警裝置，通過及時預(yù)警，為進(jìn)一步做好照明系統(tǒng)的檢修分析提供依據(jù)。

2.3 設(shè)計科學(xué)性原則

現(xiàn)階段照明系統(tǒng)在住宅或其他建筑實體內(nèi)的應(yīng)用功能具有復(fù)雜多樣的特征，因此，照明系統(tǒng)的整個結(jié)構(gòu)設(shè)計也應(yīng)結(jié)合具體應(yīng)用功能和應(yīng)用需求進(jìn)行科學(xué)設(shè)計。一方面保證照明系統(tǒng)的設(shè)計能滿足綜合性大規(guī)模建筑主體的應(yīng)用需求，另一方面，通過線路的及時改造合并或相應(yīng)保護(hù)裝置，監(jiān)控裝置的匹配設(shè)置，提升照明系統(tǒng)控制工作效果。在最大化利用有限資源的基礎(chǔ)上，獲得最佳的照明系統(tǒng)控制狀態(tài)。

3 電力線通信技術(shù)支持下的照明控制系統(tǒng)應(yīng)用要點分析

3.1 優(yōu)化照明控制結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計是發(fā)揮出照明控制系統(tǒng)作用的重要基礎(chǔ)條件。在電力線通信技術(shù)應(yīng)用的背景下，照明控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)需要結(jié)合電力通信技術(shù)的軟硬件模塊進(jìn)行有效構(gòu)建。具體來說，在此種技術(shù)的支持下，照明控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括智能化節(jié)點、繼電器輸入端口、中心控制器區(qū)域3部分。這3個區(qū)域在發(fā)揮控制作用時有聯(lián)動關(guān)系。通常情況下，首先發(fā)揮中心控制器的作用，通過其內(nèi)部的電力線載波模塊功能，促使電力線傳輸?shù)男盘栟D(zhuǎn)換解析，轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍赑C端識別的信號。與此同時，控制器的信號也需要同步轉(zhuǎn)換為電力線載波信號。信號轉(zhuǎn)換完成后，方可實現(xiàn)進(jìn)一步的信號傳輸。經(jīng)過轉(zhuǎn)換的信號可在電力線的支持下傳至各個控制節(jié)點區(qū)域。在融入電力線技術(shù)后，只要結(jié)合電力資源傳輸終端的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造優(yōu)化，就能使終端照明設(shè)備接收到電力線傳輸?shù)妮d波信號，從而達(dá)到控制照明設(shè)備啟閉的目標(biāo)。一般通過改裝燈具開關(guān)面板、添加電力載波模塊達(dá)到改造目標(biāo)，使其能正常接收載波信號。接收到信號后，照明控制系統(tǒng)才能有效發(fā)揮其作用。在控制照明系統(tǒng)時，智能化的節(jié)點具有一對多的應(yīng)用特性，主要表現(xiàn)為一個獨立的智能節(jié)點可控制多個不同的繼電器輸入端，而繼電器輸出端則對應(yīng)相應(yīng)的照明設(shè)備。在具體發(fā)揮控制作用時，整個控制系統(tǒng)可形成一個獨立網(wǎng)絡(luò)，只要應(yīng)用中心控制器為不同節(jié)點分配對應(yīng)的地址，即可達(dá)到節(jié)點控制效果。這種點對點的控制方式，能精準(zhǔn)鎖定照明設(shè)備的開關(guān)區(qū)域。同時，這種智能節(jié)點的功能也具有豐富性特征，可適應(yīng)不同輸出端照明設(shè)備和電力資源應(yīng)用設(shè)備的應(yīng)用需求。具體來說，除了照明系統(tǒng)中的燈具設(shè)備外，電表、水表和家用電器也都能基于電力線通信技術(shù)實現(xiàn)集中性的啟閉控制。由此可見，電力線通信技術(shù)具有非常廣泛的應(yīng)用性，同時適應(yīng)于復(fù)雜的照明控制系統(tǒng)功能要求，這也是此技術(shù)得到認(rèn)同和應(yīng)用的主要原因。

3.2 優(yōu)化軟件與硬件設(shè)計

優(yōu)化軟件和硬件設(shè)計是確保整體照明控制系統(tǒng)作用正常發(fā)揮的重要基礎(chǔ)條件。系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計能夠優(yōu)化照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用功能，對軟件和硬件設(shè)計在具體設(shè)計環(huán)節(jié)所需要把握的要點有明確的要求。

3.2.1 硬件設(shè)計分析

從硬件設(shè)計的角度上來說，應(yīng)用電力線通信技術(shù)實現(xiàn)硬件設(shè)計時，應(yīng)做好電力線載波模塊設(shè)計、控制器設(shè)計、繼電器輸入模塊設(shè)計。在設(shè)計電力線載波模塊時，需要應(yīng)用專門的設(shè)計系統(tǒng)和數(shù)字調(diào)制調(diào)節(jié)方式對信號傳輸狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。此種傳輸方式抗干擾性能較為優(yōu)越，且具有高度的靈敏性，能夠支持遠(yuǎn)距離的通信傳輸，串口和用戶的MCU通信也能有效實現(xiàn)。這時，各智能節(jié)點的控制效果也會得到優(yōu)化。另外，由于電噪音對載波通信的效果會產(chǎn)生一定的影響，對電源這一硬件進(jìn)行選擇時，也要注重選取低噪音電源。除此之外，電力線載波模塊在運行時，需要獨立設(shè)置EID地址，確保地址設(shè)計的差異性，保證出廠應(yīng)用的電力線載波模塊均對應(yīng)獨立的通信地址，避免地址重復(fù)導(dǎo)致通信狀態(tài)紊亂現(xiàn)象。對控制器進(jìn)行設(shè)計時，需要結(jié)合不同的職能節(jié)點科學(xué)選擇對應(yīng)的控制器，并且有效控制電壓水平。一般情況下，應(yīng)用3.3 V的電壓實現(xiàn)對控制器的有效供電。串口選取i2C串口和接口，在控制器與電力線載波模塊連接時，選擇直接連接通信的方式合理設(shè)置波特率，一般需達(dá)到9 600 bps。其他的串口直接連接繼電器的輸出模塊。繼電器接點具有高容量特征，可適應(yīng)高水平的電壓。同時，一般不設(shè)置公共端口。基于此，可直接實現(xiàn)對中度水平的功率和小功率進(jìn)行負(fù)載驅(qū)動。例如，電磁閥、交流接觸器都可應(yīng)用繼電器實現(xiàn)控制。

3.2.2 軟件設(shè)計分析

軟件設(shè)計基于不同的軟件功能和軟件設(shè)備類型，在設(shè)計要點上需要進(jìn)行精準(zhǔn)控制和分析。軟件設(shè)計的要點主要包括電力通信協(xié)議設(shè)計、獨立建筑軟件設(shè)計、節(jié)點程序設(shè)計3個方面。

電力通信協(xié)議的設(shè)計要點包括：1）嚴(yán)格遵照通信協(xié)議，參照標(biāo)準(zhǔn)實施改造設(shè)計。通信協(xié)議設(shè)計時需尋找科學(xué)的參照標(biāo)準(zhǔn)，一般需參照 X10載波協(xié)議進(jìn)行電力通信協(xié)議的設(shè)計；2）系統(tǒng)內(nèi)部的通信協(xié)議設(shè)計要注重合理性和及時性。在照明控制系統(tǒng)中，總線與照明控制系統(tǒng)的矛盾是需要解決的具體問題；3）要確保通信協(xié)議設(shè)計效果符合應(yīng)用要求。在設(shè)計通信協(xié)議時，以單片機作為載體進(jìn)入到通信系統(tǒng)中，等待信號發(fā)出。PC機器會發(fā)出系統(tǒng)碼命令和地址碼等一系列信息。在信息發(fā)出后，電力線上的雜波信號對系統(tǒng)主機的運行狀態(tài)造成一定影響，到了單播通信階段，智能節(jié)點需要對中央控制器的信息進(jìn)行回復(fù)。在廣播通信過程中，智能節(jié)點則不需要回復(fù)中央控制器的信息。照明系統(tǒng)若進(jìn)一步擴(kuò)大，就需要對RTU信息幀做出一定程度的改進(jìn)，避免出現(xiàn)傳輸信息混亂或傳輸信息準(zhǔn)確性不足的現(xiàn)象。

對獨立建筑實體內(nèi)部的軟件設(shè)計工作，在要點上也有非常明確的要求。在對基于整體的建筑實體進(jìn)行照明控制系統(tǒng)軟件設(shè)計時，數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)男Ч?、控制程度、信號輸出狀態(tài)等是需要把握的重點內(nèi)容。在具體設(shè)計工作落實中，系統(tǒng)內(nèi)部需設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)光照值。結(jié)合超出標(biāo)準(zhǔn)光照值的實際情況，控制照明系統(tǒng)的啟閉狀態(tài)。一旦超過標(biāo)準(zhǔn)工作值，可以通過自動化控制系統(tǒng)閉合開關(guān)。若照明強度水平低于標(biāo)準(zhǔn)光照值時，則開啟系統(tǒng)。同時，空間內(nèi)是否存在人員活動也可作為照明系統(tǒng)是否啟動的主要設(shè)計參照標(biāo)準(zhǔn)。若照明空間無人員活動，則可閉合照明開關(guān)及時節(jié)約電力資源。

在智能節(jié)點程序的優(yōu)化設(shè)計環(huán)節(jié)，需結(jié)合智能節(jié)點控制的對象有針對性地優(yōu)化設(shè)計。具體來說，智能節(jié)點程序在控制對象上主要包括繼電器控制、調(diào)光設(shè)備控制、串行通信狀態(tài)控制。在設(shè)計時，可將軟件系統(tǒng)模塊劃分為接受任務(wù)和執(zhí)行命令兩個環(huán)節(jié)。不同環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)請求和命令執(zhí)行狀態(tài)，都可基于電力線通信技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。只要智能節(jié)點能夠?qū)⒆陨淼牡刂沸畔⒑蜖顟B(tài)信息傳送至電力線區(qū)域，就可達(dá)到利用此技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用功能調(diào)節(jié)的目標(biāo)。

4 結(jié)論

基于電力線通信技術(shù)，照明控制系統(tǒng)的運行和應(yīng)用可得到更加精準(zhǔn)高效的控制。在電力線通信技術(shù)應(yīng)用時，也需要把握各設(shè)計側(cè)重點和設(shè)計方法，通過精準(zhǔn)設(shè)計確保電力線系統(tǒng)運行狀態(tài)。同時，發(fā)揮照明控制系統(tǒng)的智能化功能，提升電力系統(tǒng)運行應(yīng)用整體水平。