基于PLC的圖書(shū)館智能照明監(jiān)控系統(tǒng)

　　摘要：針對(duì)高校圖書(shū)館照明能耗高的問(wèn)題，提出了一種基于PLC的綠色智能化照明系統(tǒng)。其主要思想為：最大可能利用自然采光前提下，采用遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制、采用光電傳感器等技術(shù)，融合時(shí)鐘設(shè)置自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)基于人流量的自動(dòng)控制閱覽室照明，從而達(dá)到降低圖書(shū)館能耗的目的。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果顯示，該系統(tǒng)節(jié)能作用達(dá)43%，驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性。
　　Abstract： In view of the problem of high lighting energy consumption in university libraries， a green intelligent lighting system based on PLC is proposed. The main idea is： under the premise of the maximum possible use of natural lighting， the remote monitoring computer control and photoelectric sensors and other technologies are used and the clock set automatic control is integrated to achieve automatic control of reading room lighting based on the flow of people， so as to reduce library energy consumption. The results of the experimental system show that the energy-saving effect of the system is 43%， which verifies the effectiveness of the system design.
　　關(guān)鍵詞：PLC；智能照明；圖書(shū)館
　　Key words： PLC；intelligent lighting；library
　　中圖分類號(hào)：TU113.6+6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）14-0113-03

0 引言

　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)工商業(yè)、居民[2]等用電需求量越來(lái)越高，如何在保障我國(guó)居民對(duì)電力資源的基本需求前提下，對(duì)電力資源進(jìn)行精細(xì)化控制，提高電力資源的利用效率，成為各大行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)[3]。而圖書(shū)館閱覽室，是搜集、整理、收藏圖書(shū)資料供人閱覽、參考的機(jī)構(gòu)，也是大學(xué)生學(xué)習(xí)的重要場(chǎng)所。高校圖書(shū)館既是人口的高密度區(qū)，同時(shí)更是重要的能源消耗大戶。而目前，閱覽室“長(zhǎng)明燈”、“長(zhǎng)流水”現(xiàn)象嚴(yán)重。這些都導(dǎo)致了能源在使用過(guò)程中的大量浪費(fèi)[4]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)高校每年都有近3億kWh的電能被浪費(fèi)。桂要生等人[5]提出利用單片機(jī)和紅外技術(shù)設(shè)計(jì)智能控制系統(tǒng)，系統(tǒng)注重對(duì)照明設(shè)備的控制，無(wú)界面監(jiān)控。
　　本文提出的“綠色”照明，其主要思想為：最大可能利用自然采光前提下，采用遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制[6，7]、照度感應(yīng)和紅外傳感器[9]等技術(shù)，融合時(shí)鐘設(shè)置自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)基于人流量的自動(dòng)控制閱覽室照明，同時(shí)利用組態(tài)界面對(duì)PLC控制的照明設(shè)備電能實(shí)施電能監(jiān)測(cè)，從而達(dá)到建筑節(jié)能效果。

1 高校閱覽室照明能耗現(xiàn)狀

　　高校閱覽室是師生閱讀圖書(shū)和自修的場(chǎng)所。以圖書(shū)館閱覽室為例，目前閱覽室在白天幾乎關(guān)閉所有照明，而晚上則開(kāi)啟所照明燈具。而實(shí)際上，閱覽室存在不同時(shí)段上人員密集度方面的較大變動(dòng)的情況，相應(yīng)的照明需求也存在較大的變動(dòng)。例如，學(xué)期前中段，學(xué)生自修人數(shù)相比于學(xué)期末段人數(shù)較少；上課時(shí)段人數(shù)相對(duì)于晚自修時(shí)段人數(shù)較少。另外一方面，藏書(shū)區(qū)為師生取書(shū)區(qū)域，師生在該區(qū)域逗留時(shí)段較較短；而閱讀區(qū)是師生閱覽室閱讀書(shū)籍和自修的區(qū)域，活動(dòng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，必須保證該區(qū)域的照度。綜上所述，當(dāng)前閱覽室照明主要存在以下問(wèn)題：
　�、匍喿x區(qū)域和藏書(shū)區(qū)域功能不同，照明卻全開(kāi)，造成資源配置不合理；
　�、陂営[室在開(kāi)館期間，人員稀少時(shí)，照明依然全開(kāi)；
　�、廴斯ら_(kāi)關(guān)燈盤(pán)，當(dāng)管理者的節(jié)能意識(shí)沒(méi)提高的情況下，造成開(kāi)館期間所有照明完全開(kāi)啟。
　　為解決上述問(wèn)題，本文提出一種綠色照明監(jiān)控系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于圖書(shū)館閱覽室里，提高自動(dòng)化控制程度和管理的便捷性，同時(shí)節(jié)約電量，節(jié)省開(kāi)支，而且還可延長(zhǎng)照明燈具使用壽命。
　　該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)以下功能：
　�、匍営[室照明根據(jù)閉館時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉照明。圖書(shū)館有固定的開(kāi)館時(shí)間，22：00，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉閱覽室所有照明設(shè)備，閱覽室關(guān)閉。
　�、诎滋鞎r(shí)間段（8：00-18：00），由于光照度足夠，位于建筑平面四周的閱讀區(qū)域，書(shū)桌利用自然光滿足師生閱讀照度，因此閱讀區(qū)域可關(guān)閉照明設(shè)備，以節(jié)約用電。而位于建筑中間位置的藏書(shū)區(qū)，由于書(shū)架的高度和寬度間隔，增加了自然采光的難度，因此，藏書(shū)區(qū)每個(gè)燈盤(pán)可開(kāi)一個(gè)燈管，既滿足師生到書(shū)架查找書(shū)籍的照度，又能節(jié)省部分照明用電。
　　③傍晚和晚上（18：00-22：00），此時(shí)光照度較低，閱覽室自修的人數(shù)會(huì)相對(duì)增多，而閱覽室的人流量也是不穩(wěn)定的。比如說(shuō)：平常時(shí)段，學(xué)生自修相對(duì)于學(xué)期末人數(shù)較少；上課時(shí)段相對(duì)于晚自修時(shí)段人數(shù)較少。因此該系統(tǒng)根據(jù)閱覽室室內(nèi)人數(shù)來(lái)控制閱讀區(qū)開(kāi)燈的區(qū)域以及藏書(shū)區(qū)每個(gè)燈盤(pán)開(kāi)燈的數(shù)量，并且引導(dǎo)學(xué)生到開(kāi)燈區(qū)域就座，以提高每個(gè)閱讀區(qū)域的照明利用率，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

2 綠色照明監(jiān)控系統(tǒng)

　　2.1 綠色照明監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)
　　該系統(tǒng)架構(gòu)如圖1，它利用PLC的聯(lián)網(wǎng)通信功能，把PLC分布到照明監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，采用Modbus與Dalif協(xié)議，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的通信，從而實(shí)現(xiàn)分散控制、集中管理的目的。

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