基于LonWorks的LED節能照明控制策略的研究

3.2　模糊推理

照度偏差函數E：

式中：θt(k)為外界環(huán)境的實(shí)際光照度;θ(k)為設定的光照度值。

照度偏差變化率函數EC：

式中：T為采樣周期。

e的基本論域為[0.500]，語(yǔ)言變量E的論域X=[NB,NS,Z,PS,PB];ec的基本論域為[-25,25]，語(yǔ)言變量EC的論域B=[NB,NS,Z,PS,PB];輸出函數eo的基本論域為[-1,1]，語(yǔ)言變量Eo的論域Z=[N,Z,P]。輸入、輸出變量的隸屬度函數均采用三角形，圖4所示為E，EC，Eo的隸屬度函數表。對于兩輸入單輸出的模糊控制模型而言，控制規則可以寫(xiě)成：

模糊控制規則表如表1所示，模糊控制的空間分布如圖5所示。

3.3　仿真

以階躍輸入驗證該系統的穩定性，仿真結果如圖6所示，圖6中曲線(xiàn)1，2分別為未加模糊控制、加模糊控制的響應曲線(xiàn)。圖6表明，加模糊控制后調節時(shí)間減少，能夠更快地達到平衡，整個(gè)系統性能穩定。

4　智能節點(diǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程

智能節點(diǎn)是LonWorks網(wǎng)絡(luò )最基本的控制單元，上接LonWorks網(wǎng)絡(luò )，下接光照度傳感器和LED燈(執行器)。為了獲得以及處理光照度傳感器采集到的數據，進(jìn)而對被控對象LED燈進(jìn)行控制，本文借助節點(diǎn)開(kāi)發(fā)工具Node Builder對智能節點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)過(guò)程為：利用Neuron C(一種以ANSI C為基礎的擴展C語(yǔ)言)編寫(xiě)相應的控制程序，并將其存儲在神經(jīng)元芯片的程序存儲器中;將光照傳感器采集到的光照度作為輸入量，通過(guò)I/O接口，傳輸給神經(jīng)元芯片，調用存貯在芯片內部的相應程序對它進(jìn)行處理，得到PWM 信號，經(jīng)過(guò)I/O接口輸出，將PWM 信號通過(guò)驅動(dòng)電路作用到LED光源上，根據LED實(shí)際的亮度與當時(shí)當地LED應該具有亮度設定值之間的差值，調節PWM 信號的占空比，實(shí)現光源亮度的控制與調節，保證LED燈的光照度符合路人視覺(jué)要求;I/O同時(shí)輸出開(kāi)關(guān)信號，控制LED光源的開(kāi)啟與關(guān)閉;用雙絞線(xiàn)收發(fā)器實(shí)現了智能節點(diǎn)與LonWorks網(wǎng)絡(luò )的連接。智能節點(diǎn)的開(kāi)發(fā)過(guò)程如圖7所示。

通過(guò)智能節點(diǎn)的開(kāi)發(fā)，實(shí)現了對被控對象LED的直接控制和對LED燈光照度的調節，為路人提供了一種舒適的照明光照度。

5　網(wǎng)絡(luò )集成過(guò)程

為了實(shí)現系統的遠程監控、提高管理效率，本文借助了LonMark組網(wǎng)界面進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )的集成。

整個(gè)過(guò)程為：LonWorks網(wǎng)絡(luò )中所有智能節點(diǎn)的地位是同等的，當神經(jīng)元芯片的服務(wù)腳處于工作狀態(tài)時(shí)，LonMark組網(wǎng)界面中的智能節點(diǎn)被激活，它們按照LonTalk協(xié)議可以實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)的數據傳輸，用戶(hù)通過(guò)LonMark中的Brower可以瀏覽到以列表形式存在的各智能節點(diǎn)狀態(tài)值;借助路由器完成LonTalk與TCP/IP之間的協(xié)議轉換，實(shí)現了LON 與LAN 之間的網(wǎng)絡(luò )集成，LED燈的實(shí)時(shí)狀態(tài)值通過(guò)數據交換服務(wù)器(Lon DDEserver)可以實(shí)現與各功能模塊中相應的控制變量進(jìn)行交換。整個(gè)網(wǎng)絡(luò )集成過(guò)程如圖8所示。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )的集成，各功能模塊的功能可以通過(guò)LED燈現場(chǎng)實(shí)現，LED燈的控制變量的實(shí)時(shí)情況將通過(guò)監控界面顯示給管理人員，同時(shí)管理人員可以通過(guò)在上位機上修改各功能模塊的控制變量，間接控制LED燈，實(shí)現系統的遠程監控。

6　結論

綜合考慮了以往照明控制策略中由于開(kāi)關(guān)燈不及時(shí)、場(chǎng)景照明不夠靈活而帶來(lái)能源浪費的問(wèn)題，提出了一種基于LonWorks總線(xiàn)技術(shù)的LED照明控制策略。該策略借助組態(tài)王軟件，設計各功能模塊以及監控界面，為照明控制系統實(shí)現場(chǎng)景照明和遠程監控提供基礎，并在異常天氣模塊中引入模糊控制理論，有效地解決了由于外界光照度不穩定而引起的在不準確時(shí)間開(kāi)關(guān)燈的問(wèn)題;利用節點(diǎn)開(kāi)發(fā)工具Node Builder，對智能節點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，解決了光照度傳感器和LED 燈到LON 的連接問(wèn)題;在LonMark 界面內，進(jìn)行LON與LAN的網(wǎng)絡(luò )集成，解決了LED燈的控制參數與各控制模塊中相應的控制參數進(jìn)行轉換的問(wèn)題。該策略實(shí)現了照明控制系統的模塊化控制和遠程監控，在提高照明質(zhì)量和管理效率的同時(shí)達到了節能效果。

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