基于LonWorks的LED节能照明控制策略的研究

3.2　模糊推理

照度偏差函数E：

式中：θt(k)为外界环境的实际光照度;θ(k)为设定的光照度值。

照度偏差变化率函数EC：

式中：T为采样周期。

e的基本论域为[0.500]，语言变量E的论域X=[NB,NS,Z,PS,PB];ec的基本论域为[-25,25]，语言变量EC的论域B=[NB,NS,Z,PS,PB];输出函数eo的基本论域为[-1,1]，语言变量Eo的论域Z=[N,Z,P]。输入、输出变量的隶属度函数均采用三角形，图4所示为E，EC，Eo的隶属度函数表。对于两输入单输出的模糊控制模型而言，控制规则可以写成：

模糊控制规则表如表1所示，模糊控制的空间分布如图5所示。

3.3　仿真

以阶跃输入验证该系统的稳定性，仿真结果如图6所示，图6中曲线1，2分别为未加模糊控制、加模糊控制的响应曲线。图6表明，加模糊控制后调节时间减少，能够更快地达到平衡，整个系统性能稳定。

4　智能节点开发过程

智能节点是LonWorks网络最基本的控制单元，上接LonWorks网络，下接光照度传感器和LED灯(执行器)。为了获得以及处理光照度传感器采集到的数据，进而对被控对象LED灯进行控制，本文借助节点开发工具Node Builder对智能节点进行开发，开发过程为：利用Neuron C(一种以ANSI C为基础的扩展C语言)编写相应的控制程序，并将其存储在神经元芯片的程序存储器中;将光照传感器采集到的光照度作为输入量，通过I/O接口，传输给神经元芯片，调用存贮在芯片内部的相应程序对它进行处理，得到PWM 信号，经过I/O接口输出，将PWM 信号通过驱动电路作用到LED光源上，根据LED实际的亮度与当时当地LED应该具有亮度设定值之间的差值，调节PWM 信号的占空比，实现光源亮度的控制与调节，保证LED灯的光照度符合路人视觉要求;I/O同时输出开关信号，控制LED光源的开启与关闭;用双绞线收发器实现了智能节点与LonWorks网络的连接。智能节点的开发过程如图7所示。

通过智能节点的开发，实现了对被控对象LED的直接控制和对LED灯光照度的调节，为路人提供了一种舒适的照明光照度。

5　网络集成过程

为了实现系统的远程监控、提高管理效率，本文借助了LonMark组网界面进行网络的集成。

整个过程为：LonWorks网络中所有智能节点的地位是同等的，当神经元芯片的服务脚处于工作状态时，LonMark组网界面中的智能节点被激活，它们按照LonTalk协议可以实现点对点的数据传输，用户通过LonMark中的Brower可以浏览到以列表形式存在的各智能节点状态值;借助路由器完成LonTalk与TCP/IP之间的协议转换，实现了LON 与LAN 之间的网络集成，LED灯的实时状态值通过数据交换服务器(Lon DDEserver)可以实现与各功能模块中相应的控制变量进行交换。整个网络集成过程如图8所示。通过网络的集成，各功能模块的功能可以通过LED灯现场实现，LED灯的控制变量的实时情况将通过监控界面显示给管理人员，同时管理人员可以通过在上位机上修改各功能模块的控制变量，间接控制LED灯，实现系统的远程监控。

6　结论

综合考虑了以往照明控制策略中由于开关灯不及时、场景照明不够灵活而带来能源浪费的问题，提出了一种基于LonWorks总线技术的LED照明控制策略。该策略借助组态王软件，设计各功能模块以及监控界面，为照明控制系统实现场景照明和远程监控提供基础，并在异常天气模块中引入模糊控制理论，有效地解决了由于外界光照度不稳定而引起的在不准确时间开关灯的问题;利用节点开发工具Node Builder，对智能节点进行开发，解决了光照度传感器和LED 灯到LON 的连接问题;在LonMark 界面内，进行LON与LAN的网络集成，解决了LED灯的控制参数与各控制模块中相应的控制参数进行转换的问题。该策略实现了照明控制系统的模块化控制和远程监控，在提高照明质量和管理效率的同时达到了节能效果。

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