淺談無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究

1引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)代化酒店已經(jīng)不單單給住戶提供休息，逐漸成為人們就餐、娛樂、會(huì)議的地方。其中酒店照明系統(tǒng)是體現(xiàn)酒店重要組成部分，不僅要求光照舒適、綠色，同時(shí)需要根據(jù)住戶需求實(shí)現(xiàn)多情景的智能化控制。由于傳統(tǒng)的照明控制存在線路繁雜、燈光亮度無法控制且耗能較大等問題，難以實(shí)現(xiàn)上述要求，逐漸被智能照明控制取代。

現(xiàn)今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展在很大程度上推進(jìn)了智能照明控制系統(tǒng)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過相關(guān)通訊技術(shù)可以將酒店中的檢測傳感器、燈光調(diào)控設(shè)備、智能終端等結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)燈光實(shí)時(shí)控制、促進(jìn)人機(jī)交互。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的酒店智能照明控制系統(tǒng)是一個(gè)集多種照明的智能控制、數(shù)字控制及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身的集合體?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的酒店智能照明控制系統(tǒng)，不僅增加酒店的智能化和美觀程度，而且使酒店照明維護(hù)、控制更加方便，同時(shí)在一定程度上降低能耗。

2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用具有感知層、控制層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的物聯(lián)網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)，融合傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的酒店智能照明系統(tǒng)。以智能照明控制器為控制核心，由各種傳感器（光敏、人體紅外）、照明終端、網(wǎng)絡(luò)通訊模塊組成，并且設(shè)計(jì)智能網(wǎng)關(guān)，可以實(shí)時(shí)對(duì)酒店內(nèi)環(huán)境、各區(qū)域燈光狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行獲取，且能夠控制智能燈具顏色、亮度，同時(shí)可利用智能終端實(shí)現(xiàn)各類場景模式切換及調(diào)控。本系統(tǒng)支持RS232、RS485、CAN總線、TCP/IP、Wifi等多種通訊協(xié)議；同時(shí)融入支持光敏、人體感應(yīng)、紅外測距等傳感器，是系統(tǒng)更加檢測、控制智能，從而更好的實(shí)現(xiàn)酒店環(huán)境檢測及智能燈狀態(tài)監(jiān)測和控制。

本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊都具有獨(dú)立的硬件智能調(diào)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(diào)光模塊、電動(dòng)窗簾控制模塊、智能網(wǎng)關(guān)等組成，其中智能網(wǎng)關(guān)具有總體集中控制功能。智能照明控制器能對(duì)感知層（傳感器輸入模塊）獲取的環(huán)境、智能燈狀態(tài)信息進(jìn)行分析、處理和上傳；調(diào)光模塊利用PWM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能燈顏色變換、場景控制，在大廳、宴會(huì)廳時(shí)選擇大功率調(diào)光模塊；白天陽光強(qiáng)烈時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)窗簾位置以遮擋自然光照；同時(shí)住戶、管理人員可通過手機(jī)、PC、平板實(shí)現(xiàn)智能燈相關(guān)控制。

圖1智能酒店照明控制系統(tǒng)

3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用分級(jí)控制的方法，設(shè)計(jì)了智能網(wǎng)關(guān)控制器、現(xiàn)場智能控制器(智能照明控制器、大下調(diào)光模塊、電動(dòng)窗簾等)、感知層傳感智能控制器。各模塊之間相互合作，統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，大大增大了系統(tǒng)的統(tǒng)一、兼容性能。由于酒店智能照明控制系統(tǒng)中需要采集信息點(diǎn)較多，所選硬件設(shè)備既要達(dá)到照明的要求也要可靠穩(wěn)定運(yùn)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(tǒng)設(shè)計(jì)的智能網(wǎng)關(guān)控制器包括串口通訊、控制、協(xié)議轉(zhuǎn)換三大模塊，可以實(shí)現(xiàn)多協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換；現(xiàn)場智能控制器可完成本系統(tǒng)中感知層的信息采集并將數(shù)據(jù)上傳的功能，通過預(yù)設(shè)的控制方案或者服務(wù)器傳來的命令完成對(duì)智能燈具、窗簾的控制。感知層采用光敏、人體紅外等數(shù)字傳感器，主要實(shí)現(xiàn)周圍環(huán)境信息采集。

4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

為了降低程序的復(fù)雜度，增強(qiáng)程序的可讀性，簡化程序調(diào)試、維護(hù)過程，軟件采用模塊化設(shè)計(jì)。針對(duì)于酒店不同區(qū)域分區(qū)治理，設(shè)計(jì)照度控制模塊、人體聯(lián)動(dòng)控制模塊、服務(wù)器控制模塊。

由于人對(duì)光照強(qiáng)度的敏感程度不同，設(shè)計(jì)了如圖2所示的針對(duì)單個(gè)房間設(shè)計(jì)的照度控制器，首先用戶可以根據(jù)需求設(shè)定光照強(qiáng)度，如偏離該閾值控制器則自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)了如圖3所示的人體聯(lián)動(dòng)控制器，通過監(jiān)測人體紅外傳感器信息，實(shí)現(xiàn)“人來燈亮，人走燈滅"的功能。為了實(shí)現(xiàn)酒店內(nèi)照明系統(tǒng)的集中控制設(shè)計(jì)了如圖4所示總服務(wù)器集中控制模塊，可以實(shí)時(shí)控制現(xiàn)場智能模塊。為了增加人機(jī)交互、提用戶體驗(yàn)，用戶可通過手機(jī)、平板等智能終端登錄酒店APP自動(dòng)房間內(nèi)的光照強(qiáng)度、顏色設(shè)置，場景切換。

5安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

5.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

5.2應(yīng)用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4系統(tǒng)功能

1）實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

2）當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場景控件，打開或者關(guān)閉對(duì)應(yīng)場景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對(duì)應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或第三方集成平臺(tái)接口，采用modbus、opc等方式。

5.5設(shè)備選型

6結(jié)論與展望

本文針對(duì)于傳統(tǒng)酒店照明控制單一、故障排查困難、線路復(fù)雜、場景色調(diào)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(jī)、平板等作為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層，設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的酒店智能照明控制系統(tǒng)，利用多級(jí)控制方案，可以很好的實(shí)現(xiàn)酒店房間、走廊、大廳等區(qū)域的智能燈控制，在一定的程度上增加住戶體驗(yàn)，且能夠降低能耗。

參考文獻(xiàn):

［1］.左臣華，公偉濤.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的酒店智能照明系統(tǒng)研究.上海中建東孚投資發(fā)展有限公司.

［2］.安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05．

【公從號(hào)：安科瑞能效管理解決方案】

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1.       云平臺(tái)：變電所運(yùn)維云平臺(tái)、分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái)、建筑能耗云平臺(tái)、企業(yè)能源管控平臺(tái)、遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)管控云平臺(tái)、宿舍預(yù)付費(fèi)管控云平臺(tái)、充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)、智慧消防云平臺(tái)、安全用電管理云平臺(tái)、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺(tái)；

2.       系統(tǒng)解決方案：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、電能管理系統(tǒng)、馬達(dá)保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)、動(dòng)環(huán)監(jiān)控及能效分析系統(tǒng)、智能照明監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源監(jiān)控裝置、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、余壓監(jiān)控系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)；無線測溫系統(tǒng)；

3.       中壓測控裝置：環(huán)網(wǎng)柜綜合保護(hù)裝置、微機(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、線路保護(hù)裝置、配電變保護(hù)裝置、電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置、備自投保護(hù)裝置、電容器保護(hù)裝置、PT檢測裝置、低壓備自投裝置、公共測控裝置、防孤島保護(hù)裝置、電流互感器過電壓保護(hù)器、溫濕度控制器、無源無線測溫傳感器、CT取電無線測溫傳感器；

4.       電力監(jiān)控與保護(hù)：弧光保護(hù)裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、電氣接點(diǎn)在線測溫裝置（智能濕度巡檢儀）、電動(dòng)機(jī)(馬達(dá)）保護(hù)器、低壓線路保護(hù)器、智能剩余電流繼電器、三遙單元；

5.       電能管理：可編程交流電測儀表、可編程直流電測儀表、多功能全電量電表、精度網(wǎng)絡(luò)電力儀表、諧波表、電能質(zhì)量表、海拔儀表、逆電流監(jiān)測電表、電子式電能表、導(dǎo)軌式電能表、面板表嵌入式電表、預(yù)付費(fèi)表、多用戶計(jì)量箱、物聯(lián)網(wǎng)儀表、無線多回路計(jì)量交流/直流表、無線多回路環(huán)保檢測模塊、正反向直流電能表、無線通訊轉(zhuǎn)換器、智能照明控制裝置；

6.       電能質(zhì)量治理：有源電力濾波器、中線安防保護(hù)器、諧波保護(hù)器、靜止無功發(fā)生器、濾波補(bǔ)償裝置、電力電容補(bǔ)償裝置、集成式諧波抑制電力電容補(bǔ)償裝置、投切開關(guān)、功率因數(shù)補(bǔ)償控制器、自愈式低壓并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器；

7.       電氣安全：電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、剩余電流探測器、電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、在線監(jiān)控路燈計(jì)量、無線測溫顯示單元、故障電弧探測器、故障電弧傳感器、隔離電源絕緣監(jiān)測裝置、醫(yī)療機(jī)構(gòu)絕緣報(bào)警顯示儀、醫(yī)療醫(yī)院用隔離變壓器、工業(yè)用絕緣監(jiān)測裝置、電氣防火限流式保護(hù)器；

8.       新能源：光伏采集裝置、電瓶車智能充電樁、汽車充電樁、光伏匯流采集裝置；

9.       數(shù)據(jù)中心/鐵塔基站：數(shù)據(jù)采集模塊、機(jī)房數(shù)據(jù)柜監(jiān)控裝置、多回路電表、母線監(jiān)控裝置、電力監(jiān)控屏；

10.       智能網(wǎng)關(guān)：通信管理機(jī)、無線通信終端（無線通訊轉(zhuǎn)換器）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、串口服務(wù)器；

11.       電量傳感器：低壓電流互感器、開口式互感器、一次小電流互感器、0.2級(jí)電流互感器、低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器專用互感器、剩余電流互感器、霍爾傳感器、羅氏線圈電流變送器、模擬信號(hào)隔離器、有功功率變送器、無功功率變送器、直流電壓傳感器、浪涌保護(hù)器；

12.       環(huán)保監(jiān)控：油煙在線監(jiān)測儀、環(huán)保數(shù)據(jù)采集傳輸裝置；