机房照明系统设计方案（精选8篇）
计算机机房照明的好坏不仅会影响计算机操作人员和软、硬件维修人员的工作效率和身心健康，而且还会影响到电子机房的可靠运行。因此合理的选择照明控制方式、灯具类型、布局及一些相关器材等在电子机房的装修和电气工程设计中是不可忽视的。
一、我国机房照明设计标准
我国机房照明设计标准主要指标为照度。照度E:光通量投射到物体表面时，即可把物体表面照亮;照度就是光通量的表面密度，即射到物体表面的光通量φ与该物体表面的面积S的比值，即E=φ/S(其中照度的单位为勒克斯Lx)。
在考虑机房的照明时，还须同时将照明的均匀度、照明的稳定性、光源的显色性、眩光和阴影等要求提到日程中来，这些因素也将对操作人员和维护人员产生不可低估的影响。由于在一般的中心机房中各功能区的分工不同，对照明中的照度要求也不相同，机房区的平均照度可距地1400mm的直立工作面照度大于500Lx。
机房的平均照度、眩光限制标准和相应措施，以及机房的其他技术要求，包括布局、面积、人机环境、嗓声、电磁干扰等，在建筑设计标准GB50034-2004中对此都做了明确规定。
1.主机房的平均照度可按300、5001x取值。
2.基本工作间、第一类辅助房间的平均照度可按100、150、2001x取值。
3.第二、第三类辅助房间应按现行照明设计标准的规定取值。同时，还对机房的运行环境与照度取值的关系作了明确规定，如间歇运行的机房取低值;持续运行的机房取中值;连续运行的机房取高值;无窗建筑的机房取中值或高值。
二、机房普通照明设计方案
首先，照明的布局应考虑机房的美观、位置的重要性和设备位置需要来布局，从机房的美观来考虑，灯具的布局应均匀布置，即纵横方向保持一定距离，并根据机房的面积情况确定灯具的方向;从位置的重要性考虑;灯具应根据该位置的性质和作用来确定布置达到更好的效果;同时设备的位置需要也要考虑避免阴影便于维护等因素。
其次，机房的照明设计要达到照度、均匀度、眩光限制标准的要求，需要考虑5项照明准则：照明水平、视野内亮度分布、免受眩光干扰、光照的空间分布、颜色呈现和显色性。这些对自然光和人造光以及两者结合光的环境条件都是适用的。大型机房更应该注意绿色照明、节约能源和保护人们的身心健康。
机房灯具材料的选择宜选择无启辉器或电子镇流器的灯具;带灯片、防玄光的灯具;能兼做空调器回风口的灯具;整体装饰性好的灯具;同时具有发光效率高的灯具，所谓高效，按市场产品和规范要求不应低于65%(玻璃或透明塑料保护罩)，隔栅灯具的效率应大于60%.机房灯具建议采用与吊顶配套的反射式高档电镀格栅式日光灯组，规范为：600×1200,灯管采用PHILIPS灯管，亮度高，无眩光，照度均匀，噪音低，起动快。给人一个崭新、安全、高效、舒适的工作环境。机房照明系统采用多套3×36W嵌入式格栅灯盘(600×1200)。其中有一条回来采用UPS供电。照明设计的光源选择和灯具选型很重要。在选择满足显色性、启动时间、照度要求的光源后，根据光源、灯具、镇流器等的效率寿命及价格等因素综合比较后确定灯具的型号及规格。
三、机房应急照明设计方案
机房照明是一门电气和建筑装修艺术相结合的技术，是机房建设的重要组成部分。根据不同机房的建筑要求和环境的特点，其照明设计是不一样的，但都会从以下几个方面考虑：计算或查表找到合适的照度水平、处理好空间亮度分布、把握色温和显色性、对眩光加以有效限制、创造正确地投光方向等因素，从而构建完美的造型和立体感，建立良好的视觉环境。
机房照明系统还应考虑应急照明系统。应急故障照明一般采取两种方案，一种是将照明电路中的一路由UPS供电，在停电时，由UPS提供照明。另一种方案是采用带15分钟后备蓄电池的应急日光灯，应急照明平均照明度为60Lx.照明供电一般由市电供电，当市电停止时才转入应急供电系统。
为了描述表面照度变化的量值，提出了照度均匀度的概念：在离地0.75m的水平面上产生的最小照度与平均照度之比。为了使机房具有同等照度水平，照明灯具布置应使得照度均匀度大于0.7,否则应重新选择和合理布置灯具，才能取得满意效果。
四、机房照明设计方法
机房照明设计包括平面和系统。首先要认真进行机房照明的需求分析，如机房照明设计要求光线要柔和，适合人体的生理需要，不能因照明电源产生干扰而影响计算机的工作。照度值按《电子信息系统机房设计规范》选择。主机房内在离地面0.8m处，照度不应低于3001x;辅助机房内照度不应低于1501x;应急照明应大于301x;紧急出口标志灯、疏散指示灯照度应大于5lx.在主机房内基本工作间无眩光，眩光限制等级为I级;第一类辅助房间眩光限制等级为D级，可以有轻微眩光;第二、第三类辅助房司眩光限制等级为Ⅲ级，允许有眩光感觉等。在灯具选择及布置时，除根据机房电气设计规范对照度的要求外，还应充分结合自然采光及墙面反射率等因素来计算确定灯具数量。一般机房照明功率密度(W/m2)的现行值可按18W/m2点计算。各功能房间采用嵌入式格栅荧光灯具。在灯的布置上，根据安装高度(即吊顶高度)决定灯具间隔。在保证照度的前提下，充分考虑照度均匀性和有效抑制眩光等因素。成排安装的灯具，光带应平直、整齐。工作区内一般照明的均匀度(最低照度与平均照度之比)不宜小于0.7.非工作区的照度不宜低于工作区平均照度的1/5。
除了各机房按要求布置灯具外，同时要考虑应急照明要求。在市电停电后，为保证工作人员做存盘等紧急处理，机房内布置一定数量的应急照明灯具。采用高效应急照明灯，当市电停电后自动投入。应急照明由UPS电源供电，灯具布置均匀无死角。保证应急处理后，人员能安全快捷地沿通道向出口或应急出口疏散。照明支路管线参照配电箱系统图，应急照明采用大楼EPS电源供电，照明箱供电线路设计中，除了一般性的供电线路外，应考虑有1/3左右的UPS供电，以保证在应急状态下的人员疏散照明。
数据中心机房是各类信息数据的传输、存储和处理中心。因此, 机房建设应为计算机和网络系统的可靠运行提供符合规范要求的环境条件, 以满足计算机、电源等设备对温度、湿度、洁净度、防静电、抗干扰、电力、防雷、接地、防火、安防等各项指标的要求。
2 项目概况
本文论及的数据中心机房位于大楼三层, 面积约1200m2。各功能区包括运营监控区、机电设备区、核心交换区、存储备份区、服务器区、人员办公室。
本次设计主要包含机房配电系统、综合布线系统、机房门禁系统、虚拟专网系统。
3 机房配电系统
(1) 配电设计
数据中心机房建议供电采用380/220V电压、50Hz频率和三相五线制 (即TN-S系统) 的配线方式。因机房设备对供电电源有不同的要求, 所以采用两种不同的电源供电, 即为普通电源与不间断电源。
配电柜、UPS安装在机房设备间内。一路为市电, 为整个计算机中心内空调、新风、照明、维修插座等设备供电。一路为UPS, 为计算机设备、应急照明、控制设备等供电。
机房供配电系统应考虑计算机系统的扩展、升级, 预留≥20%备用。主机房区照度设计大于400Lx, 辅助机房区照度设计大于200Lx。备用照明为平时市电供给, 市电断电时, 自动切换蓄电池供电做备用。应急照明的照度不低于5Lx, 采用蓄电池式灯具。
配电线路结构如图1所示。
(2) UPS
UPS是由电池、逆变器和控制电路组成的, 能在有限的时间里提供优质的无中断时间的交流电源。UPS的作用主要体现在以下方面:
其一是市电未停电, 能输出满足负载要求的高品质交流电, 同时对电池充电, 贮存后备能量。
其二是电网异常 (停电或超出允许范围) 时, 利用电池能量提供不间断的交流输出, 同时发出声光提示。
UPS工作原理如图2所示。
4 综合布线系统
此次布线工程包括1200m2中心机房及整栋大楼600个信息点的工程量。设计分为工作区子系统、水平子系统、管理子系统、垂直干线子系统、设备区子系统 (本次设计只涉及独栋建筑故不包括建筑群子系统的设计) , 如图3所示。
(1) 工作区子系统
工作区子系统由终端设备连接到信息插座的跳线和信息插座所组成, 通过插座即可连接计算机或其他终端, 水平系统的双绞线一端在该系统端接。每个面板有支持超5类、6类以及光纤模块混插的模块插座, 插座装在面板上, 安装在每一个工作位置上。插座选用8芯RJ45型, 跳线用于连接插座与PC, 跳线的两端带RJ45插头, 配备双孔插座, 电脑、电话可按用户的需要随意跳接。
(2) 水平子系统设计
水平电缆长度按每信息点平均线长55m计算, 并考虑到用户工作区跳线所需线缆用量, 总共需要双绞线15箱 (305m/箱) 。水平线缆将干线线缆延伸到用户工作区, 在本项目中设计采用标准TIA/EIA 568A的超5类双绞线, 保证在传输数据时, 可以在150m范围内满足10Mbps的传输速率, 在100m内满足155Mbps的传输速率, 此外也可以传输各种72V直流电压及在相应的距离下传输10MHz及100MHz频率以内的弱电信号。
(3) 管理子系统设计
配线架管理模块与水平双绞线连接, 选用19″标准模块化配线架。电脑配线采用单跳方式, 跳线在集线器与配线架之间跳接。跳线采用超5类/6类非屏蔽/屏蔽双绞线以及RJ45接头。可用带黄色标号绳的Hub跳线, 考虑调节距离后定长制作, 每一根跳线均经过5类测试仪的多指标测试, 完全满足标准所规定的各项跳线指标, 支持超过1000M的数据传输速率。标号绳加在跳线的两端标号对应, 避免将来在管理中遇到查线不便问题, 便于管理。
(4) 垂直干线子系统设计
垂直干线子系统实现数据终端设备、程控交换机和各管理子系统间的连接, 主要是由6芯多模室内光缆和5类25对大对数线缆组成。
(5) 设备区子系统
采用跳接式配线架连接交换机, 采用光纤配线架连接主机及网络设备。设备区子系统是综合布线系统中为各类信息设备 (如计算机网络互联设备、程控交换机设备等) 提供信息管理、信息传输服务的子系统。针对计算机网络系统, 它包括网络集线器 (Hub) 设备、网络智能交换集线器 (Intelligent Switcher) 及设备的连接线。采用标准的19″机柜, 可以将这些设备 (Switch和Hub) 集成到柜中, 便于统一管理。它将计算机和网络设备的输出线通过主干线子系统连接起来, 构成计算机网络系统的重要环节, 同时通过配线架的跳线控制所有总配线架 (MDF) 的路由。
5 机房门禁系统
(1) 设计目标
系统对门禁设备、门的状态及刷卡事件等进行实时监控, 设备、人员刷卡信息都实时上传到核心服务器, 同时操作平台对人员的行动轨迹进行跟踪, 查询人员的去向。门禁系统发生事件报警 (如暴力开门、门开超时) 时可按需要进行设置, 在指挥中心平台的电子地图及时弹出报警信息。门禁子系统与视频监控子系统联动, 所有人员进出各门禁点时, 系统联动门禁点的摄像头自动抓拍人员进出视频和图片并存储, 便于日后查询。
(2) 设计方案
在机房位置安装玻璃门或不锈钢门, 分别在门上装电插锁或灵性锁, 通过刷卡开门, 如图4所示。
6 虚拟专网系统
由于各分支机构需要与总部通信, 需要建设VPN联网系统, 主节点设置该数据中心机房。在所有分支间建立VPN隧道, 支持网状结构, 即任何分支都可在内网中直接访问总部和其他分支, 移动用户可通过SSL或客户端接入总部, 访问业务系统, 实现移动办公功能。
在总部数据机房设立一台广域网优化设备, 建立连接的分支部署广域网优化设备, 实现加速VPN的组网, 同时对VPN里各应用系统的访问进行优化, 提高服务器数据同步的速度, 通过集中管理平台实现全网设备的集中管理, 减轻管理员运维压力。通过VPN数据压缩、冗余数据的消减、传输协议的优化, 可减少数据在公网中的传输量, 提高传输速度。减少对网络带宽的消耗, 降低分支点数据同步时的带宽压力, 保证数据同步的同时能正常办公, 解决不能实时同步的问题。VPN的流量控制能够保证服务器数据同步等正常办公应用。
VPN组网如图5所示。
通过优化产品WOC实现对检测等应用系统的流量削减及加速优化, 防止网络质量差的情况下系统访问过慢或服务器数据同步失败等问题, 另外可建立网状VPN隧道, 实现任一节点可访问到总部和所有其他分支。
7 结束语
在进行数据中心机房的方案设计时, 要根据用户的需求和施工环境的具体情况制定规划设计方案, 充分考虑到设计的实用性和标准性, 详尽而完善的方案设计是后期施工的重要保证。
参考文献
[1]杨怡.浅谈智能建筑的综合布线系统设计.智能建筑电气技术, 2009.3 (2) :92-95
[2]智能建筑设计标准.中国计划出版社, 2009
[3]黎连业, 及延辉.网络综合布线基础教程.机械工业出版社, 2005
[4]电子信息系统机房设计规范.中国计划出版社, 2009
关键词:电子设备;防雷;解决方案
1 雷电保护的整体概念
网络过电压保护必须运用电磁兼容原理将企业网络局部的防护归结到企业网络的整体的雷电过电压保护。电子设备所处的建筑物作为一个欲保护的空间区域,从电磁兼容的角度出发,可由外到内分为几个雷电保护区,以规定各部分空间不同的雷电磁脉冲(LEMP)的严重程度。
2 防雷方案
根据雷电保护区的划分要求,银行建筑物外部是直接雷的区域,在这个区域内的设备最容易遭受损害,危险性最高,是暴露区,为0区;建筑物内部及计算机房所处的位置为非暴露区,可将其分为1区、2区,越往内部,危险程度越低,雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路引入。保护区的界面通过外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏蔽层而形成。电气通道以及金属管则通过这些界面,穿过各级雷电保护区的金属构件必须在每一穿过点做等电位连接。
(1)等电位连接。
实行等电位连接的主体应为:设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道;供电线路含外露可导电部分;防雷装置;由电子设备构成的信息系统。实行等电位连接的连接体为金属连接导体和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的防雷保护器(SPD)。
大楼的计算机房应敷设金属蔽网,屏蔽网应与机房内环形接地母线均匀多点相连。通过星型(S型结构或网形M型)结构把设备直流地以最短的距离连到邻近的等电位连接带上。小型机房选S型,在大型机房选M型结构。
机房内的电力电缆(线)、通信电缆(线)宜尽量采用屏蔽电缆。 架空电力线由终端杆引下后应更换为屏蔽电缆,进入大楼前应水平直埋50m以上,埋地深度应大于0.6m,屏蔽层两端接地,非屏蔽电缆应穿镀锌铁管并水平直埋50m以上,铁管两端接地。
(2)接地。
根据GB50174-93标准要求,电子计算机机房接地装置应满足下列接地要求:交流工作接地,接地电阻不大于4欧姆;安全保护接地,接地电阻不大于4欧姆;直流工作接地,接地电阻应按计算机系统具体要求确定;防雷接地,接地应接现行国标50057《建筑物防雷设计规范》执行。
交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地共用一组接地装置时,其接地电阻按其中最小值确定;若防雷接地单独设置接地装置时,其余三种接地共用一组接地装置,其接地电阻不大于其中最小值,并应采用OBO之防地电位反击的等电位连接保护器。
(3)机房内通信电缆以及地线的布放和连接。
通过模拟不同的布线、屏蔽和接地方式时,空间电磁场对通信线路的电磁感应影响情况试验,对计算机通信网络系统在建筑物楼内的布线和接地方式有如下结论: 通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。
通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁并沿建筑物立柱或横梁布线较长的距离,通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。卫星接收机高频电缆在进入机房前其金属屏蔽外皮,至少有二处与避雷设备引下线连接。
3 防雷器的应用方案
3.1 防雷器的配置原则
应在不同使用范围内选用不同性能的防雷器(SPD)。在选用电源SPD时要考虑供电系统的形式、额定电压等因素。LPZ0与LPZ1区交界处的SPD必须是经过10/350us波形冲击试验达标的产品。对于通信SPD在选型时应考虑SPD与电子设备的相容性。
SPD保护必须是多级的,例如对电子设备电源部分雷电保护而言,至少应采取泄流型SPD与限压型SPD前后两级进行保护。为各级SPD之间做到有效配合,当两级SPD之间电源线或通讯线距离未达规定要求时,应在两级SPD之间采用适当退耦措施。对于无人值守场合,可选用OBO之带有遥信触点的电源SPD;对于有人值守场合,可选用OBO之带有声光报警之电源SPD,所有OBO电源防雷器都具有老化显示。通信SPD应满足信号传输带率、工作电平、网络类型的需要,同时接口应与被保护设备兼容。通信SPD由于串接在线路中,在选用时应选用插入损耗较小的SPD。在选用SPD时,供应商应提供相关SPD技术参数资料。正确的安装才能达到预期的效果。SPD的安装应严格依据厂方提供的安装要求进行。
3.2 防雷器的具体应用
为保护UPS设备,同时加强机房电源系统保护,在机房主配电柜内安装一套德国OBO V25-B/3 NPE-AS电源防雷保护器;UPS配电柜安装一套OBO V20-C/3 NPE-AS电源防雷保护器作为电源系统二级辅助保护;在机房的关键设备前端再安装OBO CNS-3D-G8 或DNS-3-D防雷保护器作为电源系统三级防雷保护。电源经三级保护后浪涌电压大大降低,完全符合UPS及常规电源的浪涌承受能力。电源避雷器为模块式插入,更换方便。当雷击时避雷器单向对地导通,使电源系统浪涌电压泄入大地,从而保护设备和人体,当模块断路时,AS声光报警器提供报警信号,提示更换。
地网保护器:机房地与大楼地之间使用OBO 480地网保护避雷器连通,连接成等电位体,并且当雷击时大楼避雷系统电流不直接进入机房地以防止雷电反击。
参考文献
[1]李长旭.输电线路防雷性能研究[D].东北电力大学,2008.
[2]张东泽.浅议输电线路的防雷措施[J].民营科技,2009.
每平方米需要多少 w 照度，照度公式每平方米需要多少 w 照度，照度公式
计算公式：是以单位容量法来计算的，n=Pn/Pn,la 其中n表示所需灯的数量（支），Pn表示达到某一照度值时全部灯的标称功率之和（W），Pn,la表示达到100 Lx照度是全部灯的标称功率（W）。单位容量法计算的基础是：
为达到平均照度100 Lx时，室内地面面积每平方米需要用白炽灯约22w或荧光灯
5.5w.对于白炽灯的计算：Pn,100=22w/m2*A（E=100 Lx,nB=0.3,n=15 Lm/w）对于荧光灯的计算：Pn,100=5.5w/m2*A（E=100 Lx,nB=0.3,n=15 Lm/w）A表示地面面积（m2）即：比如10m2地面，选用照度为100 lx时考虑安装40w的荧光灯，要安装多少支？
Pn,100=5.5w/m2*1m2=55w n=55w/40w=1.375≈2支
如果你取室内的照度为300 lx,那么所需的灯数为 Pn,300=(E/100 lx)*Pn,100=(300/100）*55=165w n=165/40=4.125≈5支 你按照这样的算法不就可以得出每平方米需要多少 w 了吗？
工厂照度要求为250-300 Lx
“宴会场所”照度要求为300-700 Lx，“餐厅” 照度要求为150-300 Lx
“餐厅”，照度要求为200 Lx，高5米，45瓦的节能灯，1000平方米要80个。2600平方米，大概要210个吧。
2.家里面积平方适合用多少瓦的节能灯（灯泡）
一般的标准是：15—18平方米照明用灯光在60—80瓦；30—40平方米在100—150瓦；40—50平方米在220—280瓦；60—70平方米在300—350瓦；75—80平方米在400~450瓦。
通常卫生间的照明每平方米2瓦就可以了；
餐厅和厨房每平方米4瓦足够了，而书房和客厅要大些，每平方米需8瓦；在写字台和床头柜上的台灯可用15至60瓦的灯泡，最好不要超过60瓦。
您的房间是卧室，如需要读书写字的话。若15平方米，建议选择的节能型吸顶灯瓦数为65W左右。
3.基本公式为（主要是用在快速计算，准确度较差但对一般的空间平均照度计算已足够）
Lux =((Total Lumen)x LLF x CU)/ M ^2
照度=((总流明数)x 减光系数 x 利用系数)/ 面积
这里的CU是必须依据灯具的RCR（室形系数）资料来查的。不过太麻烦了点。所以一般简算法是Lux =((Total Lumen)x 0.5)/ M ^2最快。当然0.5可依不同的情形而增减，不过一般是减的多。
基本上流明法除了计算平均照度外，还可利用公式来求灯具数量，如好好的利用公式会让工作进行得快些也较保险些。希望有一天当客户问我用的灯过不够亮或我需要用几个灯才够，你只需让他灯30秒就利用一台计算机算出然后很自信的说没问题，绝对刚好。
其他还有可与公式配合的其他资料：
Lumen / W---每一瓦多少流明
W / M^2---每平方米多少瓦
自己揣摩一下吧！
4.Lux =((Total Lumen)x LLF x CU)/ M ^2
照度=((总流明数)x 减光系数 x 利用系数)/ 面积可以算出 照度300乘200平米 等于60000，减光系数0.8，利用系数 0.8，那就是 60000除以0.8 是75000 再除0.8是 93750总流明数。93750除3000（灯管按3000流明算，这里说的是大概，你可以按自已选择的灯管去查资料）就是31.25。也就是说 需要 30个 管灯 或者32个
5.照度E是每秒的光通量，E=φ/s。
普通居住照度标准值一般为150LX左右。
普通学校、办公照度标准值一般为300LX左右。
500LX应该是美术教室，教师黑板，设计室，高级办公室用的。
设计室内照明可按以下思路进行：
Emin=Eav/Z。(最低照度=照度标准值/最低照度系数）
根据最低照度、面积、高度查表得Po：
P∑=Po*A(照明总功率=单位面积安装功率*每盏灯的功率）
确定受照房间灯数：
n=P∑/Po(房间灯数=照明总功率/单位面积安装功率）
电气里常说：每平方米多少瓦有如下几个含义：
⑴太阳能光电版每平方米产生多少瓦动力，晶体硅太阳能电池板,每平方米有140W左右。
⑵家里面积平方适合用多少瓦的节能灯（灯泡）
一般的标准是：15—18平方米照明用灯光在60—80瓦；30—40平方米在100—150瓦；40—50平方米在220—280瓦；60—70平方米在300—350瓦；75—80平方米在400~450瓦。
通常卫生间的照明每平方米2瓦就可以了；
餐厅和厨房每平方米4瓦足够了，而书房和客厅要大些，每平方米需8瓦；在写字台和床头柜上的台灯可用15至60瓦的灯泡，最好不要超过60瓦。
您的房间是卧室，如需要读书写字的话。若15平方米，建议选择的节能型吸顶灯瓦数为65W左右。
⑶空调可以供起多少平方米的面积：
1.1 机房环境监控系统介绍..................................................2 1.2 机房环境监控的项目和内容...........................................3 1.3 机房环境监控系统的功能..............................................5
第2章 机房环境集中监控施工组织方案.......................6
2.1 工程实施规范..................................................................6 2.2 施工工艺流程..................................................................7 2.3 导线、电缆规定及穿线技术要求...................................7 2.4 设备安装技术说明..........................................................8 2.5 施工中注意的问题..........................................................9
第3章 机房动环监控方案设计与功能实现...................9
3.1 主设备配置......................................................................9 3.2 温、湿度监测配置........................................................10 3.3 UPS联动监控配置.........................................................11 3.4 烟雾探测器配置............................................................11 3.5 水浸监测配置................................................................12 3.6 数字电力监测配置——电力监测.................................13
第4章 机房布线图纸概览.............................................15
第1章 机房环境监控系统建设方案
1.1 机房环境监控系统介绍
机房环境监控系统是一个综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、新型传感技术等构成的计算机网络，提供的一种以计算机技术为基础、基于集中管理监控模式的自动化、智能化和高效率的技术手段，系统监控对象主要是机房动力和环境设备等设备（如：配电、UPS、空调、温湿度、漏水、烟雾、视频、门禁、消防系统等）。
1.2 机房环境监控的项目和内容
1、配电系统
主要对配电系统的三相相电压、相电流、线电压、线电流、有功、无功、频率、功率因数等参数和配电开关的状态监视进行监视。当一些重要参数超过危险界限后进行报警。
2、UPS电源(包含直流电源)
通过由UPS厂家提供的通讯协议及智能通讯接口对UPS内部整流器、逆变器、电池、旁路、负载等各部件的运行状态进行实时监视，一旦有部件发生故障，机房动力环境监控系统将自动报警。系统中对于UPS的监控一律采用只监视，不控制的模式。
3、空调设备
通过实时监控，能够全面诊断空调运行状况，监控空调各部件(如压缩机、风机、加热器、加湿器、去湿器、滤网等)的运行状态与参数，并能够通过机房动力环境监控系统管理功能远程修改空调设置参数(温度、湿度、温度上下限、湿度上下限等)，以及对精密空调的重启。空调机组即便有微小的故障，也可以通过机房动力环境监控系统检测出来，及时采取措施防止空调机组进一步损坏。
4、机房温湿度
在机房的各个重要位置，需要装设温湿度检测模块，记录温湿度曲线供管理人员查询。一旦温湿度超出范围，即刻启动报警，提醒管理人员及时调整空调的工作设置值或调整机房内的设备分布情况。
5、漏水检测
漏水检测系统分定位和不定位两种。所谓定位
式，就是指可以准确报告具体漏水地点的测漏系统。不定位系统则相反，只能报告发现漏水，但不能指明位置。系统由传感器和控制器组成。控制器监视传感器的状态，发现水情立即将信息上传给监控PC。测漏传感器有线检测和面检测两类，机房内主要采用线检测。线检测使用测漏绳，将水患部位围绕起来，漏水发生后，水接触到检测线发出报警。
6、烟雾报警
烟雾探测器内置微电脑控制，故障自检，能防止漏报误报，输出脉冲电平信号、继电器开关或者开和关信号。当有烟尘进入电离室会破坏烟雾探测器的电场平衡关系，报警电路检测到浓度超过设定的阈值发出报警。
7、视频监控
机房环境监控系统集成了视频监控，图像采用MPEG4视频压缩方式，集多
画面测览、录像回放、视频远传、触发报警、云台控制、设备联动于一体，视频系统还可与其他的输入信号进行联动，视频一旦报警，可同时与其它设备进行联动如双鉴探头、门磁进行录像。
8、门禁监控
门禁系统由控制器、感应式读卡器、电控锁和开门按钮等组成(联网系统外加通讯转换器。读卡方式属于非接触读卡方式，系统对出入人员进行有效监控管理。
9、消防系统
对消防系统的监控主要是消防报警信号、气体喷洒信号的采集，不对消防系统进行控制。
1.3 机房环境监控系统的功能
监视/监控功能：
传统的机房管理采用的是每天定时巡视的制度，比如早晚各一次检查，并且将设备的一些核心运行参数进行人工笔录后存档。这样取得的数据只限于特定时段，工作单调而且耗费人力。而机房环境监控系统实时监控功能可解决此问题。
系统具有通过遥信、遥测、遥控和遥调，所谓“四遥”功能，对整个系统进行集中监控管理，实现少人值守和无人值守的目标。
系统可实时收集各设备的运行参数、工作状态及告警信息。本系统能对智能型和非智能型的设备进行监控，准确的实现遥信、遥调、遥控及遥调等四遥功能。即既能真实的监测被监控现场对象设备的各种工作状态、运行参数，又能根据需要远程地对监控现场对象进行方便的控制操作，还能远程的对具有可配置运行参数的现场对象的参数进行修改。
系统设置各级控制操作权限。如果需要并得到相应授权，系统管理人员可以对系统监控对象、人员权限等进行配置；系统值班操作人员可以对有关设备进行遥控或遥调，以便处理相关事件或调整设备工作状态，确保机房设备等在最佳状态下运行。
告警功能：无论监控系统控制台处于任何界面，均应及时自动提示告警，显示并打.第2章 机房环境集中监控施工组织方案
2.1 工程实施规范
遵循或参照标准： 国家标准：
国家标准《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93）国家标准《计算站场地技术要求》（GB2887-89）国家标准《计算站场地安全技术》（GB9361-88）
国家标准《计算机机房用活动地板的技术要求》（GB6650-86）国家标准《电子计算机机房施工及验收规范》（SJ/T30003）国家标准《低压配电设计规范》（GB50054-95）； 国家标准《供配电系统设计规范》（GB50052-95）； 国家标准《建筑设计防火规范》（GB50222-95）
国家标准《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）； 国家标准《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-92）；
国家标准《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB 50150-91 国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB 50236-98 行业表准：
《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》CECS72：1995 《建筑防雷》IEC1024-1：1990
《用户终端耐过电压和过电流能力》ITU.TS.K21：1998 《建筑装饰工程施工及验收规范》JGJ 73-91：1991 2.2 施工工艺流程
线缆敷设→各类传感器、探头、电量表等前端采集模块安装、接线→各类信号采集转换模块安装→监控控制主机安装→系统调试验收培训→竣工文档整理。
2.3 导线、电缆规定及穿线技术要求
1)缆线布放前应核对规格、程式、路由及位置与设计规定相符。
2)电缆敷设时应根据设计图上各段线路的长度来选配电缆。避免电缆 接续，当 必须中途接续时应采用接插件。
3)缆线在布放前两端应贴有标签，以表明起始和终端位置，标签书写应清晰、端正和正确。
4)电源线宜与信号线、控制线分开敷设。
5)缆线的布放应平直，不得产生扭绞、打圈等现象，不应受到外力的挤压和损 伤。
6)电缆的弯曲半径应大于电缆直径的15倍。
7)电缆敷设完成后应用万用表检测电缆的屏蔽层与线芯是否绝缘，线芯是否 接地。
2.4 设备安装技术说明
在施工前，应对图纸、现场情况、材料设备的到货情况进行全面了解，具备条件时才可施工，施工中应做好隐蔽工程的施工验收，并做好记录。管线敷设时，建设单位应会同设计、施工单位对管线敷设质量进行随工验收，并填写“隐蔽工程随工验收单”。施工时应配合相关专业。
(一)系统组成
机房监控系统一般由前端探头（温湿度传感器、漏水探头、电量表）、信号采集转换设备（智能设备通信转换模块、串口网桥、开关量采集模块等）、控制主机、监控软件平台、报警系统等部分组成.(二)设备安装
1)烟感传感器安装在机房发热设备比较密集的房顶位置，安装 应牢固，接好温湿度电源线及信号线，用万用表查网线是否完 好及通断；
2)安装漏水感应线探头前要将地面打扫干净，安装漏水感应线要 紧贴地面，在可能出现漏水的地方（如空调排水管等）密布感应线探头，安装漏水控制器及引出线，接漏水系统电源线及信号线，用万用表查网线是否完好及通断。
3)电力传感器安装牢固，美观，接线标准无误。使用ø2.5m㎡的电 线，以及电线的颜色，采用国标点线。分清互感器正负，倍率，确定互感器一端接地良好。不能带电作业，不能没有通过甲方的同意私自断开电源。事情做完注意清扫，清除工作中留下的杂物。
4)信号采集转换设备安装注意电源12V不能接反正负，RS485 线﹢﹣不能接反。输入端COM1接入时232设备时使用RXD、TXD和 GND，3线制。干节点要接2根线，一根是DI0或DI15，另一根接GND,GND为16个DI信号共用。串口9针头要焊牢固，C802串口RXD要与UPS设备的串口TXD相连，串口一端发另一端收，不能错。现场如果通信不上，可以把2、3脚反过来试一下。
2.5 施工中注意的问题
1)设备安装的位置要严格按照技术要求和征得甲方代表同意，做好接线盒的预埋工作，在施工过程中做好测量工作；
2)为了保证信号传输的稳定性，在施工过程中，尽量避免线缆的续接造成的信 号衰减。
3)巡更信息点的安装要牢固。
4)注意电气安全和人身安全。
5)所监控的智能设备要求先安装到位并开机才能调试
第3章 机房动环监控方案设计与功能实现
3.1 主设备配置
嵌入式、免维护；
1U高度机箱，纯铝前面板，钢制带侧通风孔的金属板材机身； 双路宽压、宽频AC220系统电源热备，断电监测报警接口； 1路工作站自主采集通讯RS-232/485.1路以太网转RS-485,DC12V
供电三合一接口；
8路RJ11环境变量、设备状态监测信号输入端口兼传感器供电端口；
4路晶体管控制DC12V输出； 2路磁保持续电器干接点控制输出； 2路DC12V电源输出
3.2 温、湿度监测配置
配置RZ-TH6L温、湿度传感器，每个机房一台；实时采集监测机房各温湿度采集点的温度与相对湿度，当机房内温、湿度超出预警温度值或告警温度值的持续时间超出设定值，即按用户设定策略进行本地报警和手机短信报警；以免过高的温度危及设备安全、信息数据安全甚至成为火灾诱因。
RZ-TH6L数字温湿度传感器技术指标：
量 程：-20℃--85℃，0—100%RH 传感器：进口温湿度一体化探头 精 度：＜±0.5℃(0--50℃)， ＜±3%RH(at 23℃，25—90%R) 长期稳定性：＜0.1℃/5年，＜1%RH /5年 响应时间：小于1S 输 出：RS485 供 电：12VDC 储存环境：-40℃-90℃，0---95%RH(不结露) 精度高、低漂移、响应速度快、 探头抗结露；
前端液晶显示
3.3 UPS联动监控配置
配置UPS整合监测通讯模块，结合厂商通讯协议，定制化实现UPS整合监控，融智9600系统可动态图示反映当前UPS遥测信息量的实时状态，按UPS厂家协议开放情况，一般包括：UPS市电输入电压、UPS市电输入电压最大值、UPS输入电压最小值、UPS输入频率；UPS输出电压、UPS输出电流、UPS输出频率；UPS单相负荷率、总负荷率、UPS输出功率；UPS旁路电压、电流、频率；实时反映当前UPS主要元件工作情况，全面反映UPS各项运行参数的遥测信息；针对异常情况，如市电停电UPS输入掉电、电池充电以及放电量、UPS负载量不平衡等，及时告警，同时记录告警信息，以备查证；实时记录UPS主要监测量的历史数据，并以曲线、报表等方式汇总，以便汇总报表打印，从而形成更为详细机房设备维护记录。
3.4 烟雾探测器配置
配置烟感探测器，当检测到有烟雾时,进行本地报警和手机短信报警,及时通知相关人员对机房做出相应处理，保障中心机房服务器等设备的安全运转。
烟雾探测器技术指标：
工作电压：DC 12 V 静态电流：≤8mA 报警电流：≤35mA
工作温度：－10℃ to +50℃ 环境湿度：≤95%RH 报警输出：继电器常开／常闭 探测灵敏度：Ⅱ、Ⅲ级
3.5 水浸监测配置
针对每个机房的普通空调漏水隐患点，分别配备线式水浸传感器一套，对空调周围进行实时的水浸监测，一旦空调有跑水、管道水漏水等水浸状况发生，系统可立即报警，严禁水浸状况危及机房安全。水浸报警灵敏度可调，即可有效防止误报、频报，又可对必要水浸情况可靠报警。
水浸传感器技术指标：
供电电源： 12-60VDC 灵敏度范围： 档位1 0 – 250KΩ（惰性档） 档位2 0 – 600KΩ（低灵敏档） 档位3 0 – 5MΩ（中灵敏档） 档位4 0 – 50MΩ；（高灵敏档） 输出形式：干接点，常开； 告警输出参数： 阻抗<50Ω， 负载电压：＜60V， 负载电流：＜30mA； 静态电流： <50mA； 告警电流： <70mA；
工作环境：-10 55℃，10~98%RH 变送器尺寸： 95x 37x 52 mm 探测线尺寸： 1-30m
3.6 数字电力监测配置——电力监测
配置RZ-9033D数字三相电力监测仪，实时监测机房内双路市电输入的电压（V）、电流（I）、频率（F）、有功功率（P）等，以数据形式反映当前市电监测量的数据值，实时反映当前市电情况；对于市电各种异常情况，如市电停电、供电公司供电频率不稳定、单相负载量过高等，及时告警。
数字电力监测仪技术指标：
三表法准确测量三相三线制或三相四线制交流电路中的三相电流、三相电压（真有效值）、有功功率、无功功率、功率因数、频率、正反向有功电度、正反向无功电度等电参数。协议、MODBUS-ASCII、MODBUS-RTU。
电磁、光电隔离，电压输入、电流输入及输出三方完全隔离。
三相交流50/60Hz电压、电流。输入频率：45～75Hz。 电压量程（相电压）：10V、20V、50V、60V、100V、200V、250V、300V、400V、500V可选。
电流量程： 1A、2A、3A、5A、10A、20A、（50A、100A、200A、500A、1000A）等可选。
信号处理：16位A/D转换，6通道，每通道均以4KHz速率同步交流采样，模块实时数据为1秒的真有效值（每秒刷新1次）。
过载能力：1.4倍量程输入可正确测量；瞬间(10周波)电流5倍，电压3倍量程不损坏。
测量输出数据：
三相/相电压：Ua、Ub、Uc； 三相电流：Ia、Ib、Ic；
有功功率：P、无功功率：Q、功率因数：PF； 频率：f、各相有功功率：Pa、Pb、Pc； 各相无功功率：Qa、Qb、Qc；正向有功电度，反向有功电度，正向无功电度，反向无功电度。
输出接口：RS-485 二线制 +15KV ESD保护、或RS-232 三线制 +2KV ESD保护。
通讯速率（Bps）：1200、2400、4800、9600、19.2K 通讯协议：多协议，一模块同时有ASCII码格式和十六进制格式LC-02协议，或其他协议可选。
测量精度
电流、电压：0.2级 ； 其它电量：0.5级。 隔离电压输入-输出：1000VDC。电流输入、电压输入、AC电源输入、通讯接口输出之间均相互隔离。 安装方式：开口型高精度互感器、DIN导轨卡装； 工作温度：-20℃～70℃ 相对湿度：-5%～95%不结露
第4章 机房布线图纸概览
二、项目基本情况 2.1项目实施背景
随着城市建设的发展，作为展现城市形象的城市照明系统受到了各地政府的高度重视。针对城市照明的特点，我公司设计了城市照明控制系统的一整套解决方案，可以提高照明质量、节约能源、提升运行管理水平。
目前的城市照明灯光大多采用分散手控和时控方式为主，即在路灯配电箱中安装定时器，按预定的时间自行开关灯，时控方式以时间为唯一开关灯依据，不论在任何季节气象条件下，均只能在规定地统一时刻开关灯。随季节变化，需要人工干预来调整开关时间；而有些景观灯开关通常是人工手动控制方法，人工控制方式是根据开关灯时间表由值班人员手动进行开关灯操作。现行的方法既不能及时调整开关灯的时间，更无法及时反映照明设施的运行情况，并且故障率高、维修困难。另外，电力载波控制具有易受电力线强磁场干扰，通信环境恶劣，信号衰减强、时变性大等缺点。传统的路灯照明控制方式的运行、操作结果不能集中监视、记录和统计，达不到量化管理的要求。在路灯控制方面，ZIGBEE技术结合传感器技术组成的网络可以解决传统控制方法中存在的问题，使得路灯监控脱离了人工干预，实现自动化控制。基于物联网技术的城市照明控制系统在吸收消化了国外同类产品技术的基础上，通过自主开发，融合“物联网”技术，实现了路灯人多年的单灯智能控制与检修的梦想。
2.2项目基本情况
基于物联网的道路照明系统的结构，通过在每盏路灯嵌入一个无线通信模块，使它们自组网络，接受控制中心的命令并将路灯的状态反馈给控制中心；HG－2控制箱采用ZIGBEE技术与所管辖道路的所有路灯通信，采用GPRS与控制中心通信，根据控制中心的指令或时间和日照亮度对每盏路灯发出控制命令（路灯开启、关闭、照明度（功率大小）等），自动调节整条道路的功率平衡；控制中心由服务器、大屏显示、CenterView中央控制系统软件平台等组成，CenterView中央控制系统软件平台采用3D设计，通过缩放变换以俯视的角度观察和控制到整个城市、一个街道、一条道路、甚至一盏路灯的照明情况；移动计算工具（笔记本电脑、PDA、手机）和路灯维护车也能通过控制中心进行远程遥测和遥控。
2.3项目参与人员
三、项目技术报告 3.1项目关键技术
一、模块设计
无线通信模块的MCU为FREESCLAE公司MC13213。MC13213采用SIP技术在9x9mm的LGA封装内集成了MC9S08GT主控MCU和MC1320x射频收发器。MC13213拥有 3 4KB的RAM、60KB的FLASH，具有1个串行外设接口，2个异步串行通信接口，1个键盘中断模块，1个定时器/脉宽调制模块，1个8通道10位的模块转换器，以及多达32个的GPIO口等。
无线通信模块采用ZIGBEE技术、IEEE802.15.4协议，通信覆盖半径可达150m，能与在其覆盖范围内的任何路灯节点自组网络和进行通信，除了实现路灯的物物相联以外，还具有调节电子镇流器的功率输出(30％一100％)，实现节能和绿色照明，检测供电线路的电流、电压、功率因数以及、每一盏灯的工作状态，当发生故障(如灯具损坏、灯杆撞击、人为破坏)时，实时向监控中心和相关部门报警等功能。
无线通信模块还进行了防雨、防潮、防雷电、防电磁干扰设计，并充分考虑了安装方便、维护简单和可恢复性(接入两根线就实现了路灯级的无线控制，拆除两根线又恢复到原来的状态)，可以嵌入在 4 路灯的不同位置(灯杆底部、灯杆内、灯罩内)。
二、通信协议
无线通信模块的通信协议如下：对照明实施按路段顺序编号，通过命令转发和状态返回实现节点之间“手拉手”的通信。命令转发机制：每个节点通过一个位示图结构来记录哪些帧已经被转发(位示图最多可以表示256帧)，如果节点接收到命令帧后，判断该帧是否已经被该节点转发，如已转发则丢弃该帧(节点只对收到的命令帧进行转发，对帧的内容不做修改)，从而保证了以最快的速度控制一条线路，并且有效防止了某个节点故障影响整条线路的工作。
状态返回机制：命令帧发送到达指定节点后，该指定节点则接收该命令并立即返回状态；转发规则：只有节点号比目标节点号小才转发，状态返回过程则相反。
三、与中央监控的连接
一条传输通信链路由若干个ZIGBEE节点组成，在这些节点的中间设置一个簇节点(一条道路可以设置1个或多个簇节点)，其作用是以GPRS的方式与控制中心通信(命令接受和状态返回)，簇节点采用FREESCLAE公司32位CODEFIRE系列MCF52223芯片作为控制单元，GTM900B(华为GPRS通讯模块)和EM770W(华为WCDMA的3G通讯模块)作为远距离无线通信模。MCF5222x系列利用常用的V2 CODEFIRE内核构建而成，在80MHz的频率下性能高达76MIPS(Dhrystone 2．1)，接口功能包括：1个Mini USB接口，支持USB OTG功能，3个2线串口，1个麦克风输入接口，1个 HEADSET输入／出接口，1个8Ω／16Ω扬声器输出接口，1个132*96点阵LED，1个5*5按键键盘，支持RTC、ADC、PIT&GPT、PWM等；GTM900B和EM770W则完成远距离的GPRS通信。
3.2系统软件设计
控制中心的软件设计平台为Windows 2003，开发工具是微软Visual Studio 2005，数据库使用SQL Server 2005，与地理信息系统相结合，在获取了街道、建筑物以及路灯的位置、形状等特征信息后，设计以路灯为主体的3维虚拟城市，在控制中心大屏幕上动态显示道路的照明效果，并可以通过平移，放大，缩小等几何变换，观察整个城市、街道甚至每一盏路灯的照明情况。该软件主要有5个功能模块：系统设置、智能控制、电量核算、故障处理和紧急预案。系统设置中的区域设置有市，区，街道和电控箱4种；路灯设置有路灯的位置、型号、生产单位、施工单位、维护责任人，安装日期、清洗维护日期等；亮灯方式设置有全开，全关，单号路灯开，单号路灯关，双号路灯开，双号路灯关，1／3路灯开，1／3路灯关，1／4路灯开，1／4路灯关，智能控制等11种控制方式；时段设置可根据不同的城市不同的季节设置不同时段的亮灯方式。
智能控制有两方面内容：
（1）针对安装了电子型路灯的路段，根据季节变化和天气状况，通过实时采样环境光强度，对路灯的照明亮度进行智能调节；
（2）在夜间，特别是深夜当检测到汽车和行人的流量十分稀少 6 时，在不影响辨认可靠的情况下，适当降低道路的照明亮度，节约电耗；
电量核算能对市、区、街道、电控箱甚至每盏路灯进行用电量的统计和核算；故障处理是对灯具损坏、断电、断相、过流、过压、三 相不平衡以及人为破坏等情况，在第一时间向监控中心报警后迅速生成故障报告；故障处理的另一个功能是按路段和时段(年、季度、月)统计亮灯率、故障率、每次故障处理的效率(平均修理时间)；紧急预案是对一些突发事件制定度紧急预案，在特殊情况下，尽可能提供合适的道路照明，保证人民生命财产的安全。
主要功能模块
1）路灯监控的“三遥”功能：实现自动运行和手动控制；使用控制平台对路灯远程遥控、自动报警、选测；
2）报警处理功能：报警内容包括：照明电器损坏、电压电流越限等；
3）自动控制方案：设置单次模式、每天模式、节约模式，实现按需照明；
4）自动校时系统：在保证集中控制器与通信服务器正常连通的情况下，系统时钟自动与通信服务器时钟同步，系统定时自动对终端设备进行精确校时；
5）远程监控和查询：通过互联网，实现对系统的远程接管和远程实时查询；
6）数据采集功能：单灯或者支路电压、电流、功率等数据参数 采集；
7）控制功能：实现分区域（组）开、关、查询功能和单灯开、关、查询功能；
8）调光功能：实现配合LED载波电源，进行定时调光功能； 9）系统具有紧急控制开关装置、提高系统控制性能； 10）报表功能：包含历史数据存储；
3.3项目硬件构成
“基于物联网的道路照明系统”主要由单灯控制器、现场基站和监控中心监控软件三个部分组成。系统先由单灯控制器组成子网，再由现场基站通过无线的方式将子网数据远传至控制中心，最后由监控中心监控软件进行数据处理及控制。
单灯控制器
安装在每盏路灯上与电源模块及灯具进行连接，负责接收现场基站发出的信号，从而进行控制路灯开关、亮度调节、温度采集、湿度采集、亮度采集等操作；该无线路灯控制器可采集电流、电压等参数，通过无线智能控制方式传输到监控中心，为节能等评估打下数字基础。
现场基站
现场基站处于监控中心和各单灯控制器组网范围间，主要负责单灯控制器的时序调整、数据记录、数据接收及发送操作等，同时它负责控制网络的运行，将监控中心的命令下达给单灯控制器，将控制器及线路信息反馈监控中心。
监控软件
监控中心监控软件运行在Windows平台上，数据库使用MS SQL数据库，基于Web方式，支持远程访问。监控软件对现场基站进行远程数据访问和监控，包括参数配置，监控命令发送、现场灯具状态收集及管理等。它能够显示路灯状态（亮度、温度、湿度、电压、电流、功率和功率因数）信息，能够远程控制路灯的开关和调节路灯的亮度，可以实现时序调度事件、读取数据记录、监视事件和报警应答等操作。
（一）ZIGBEE通信系统
在ZIGBEE技术中，其体系结构通常由层来量化它的各个简化标准。每一层负责完成所规定的任务，并由向上层提供服务。各层之间的接口通过所定义的逻辑链路来提供服务。ZIGBEE协议的体系结构主要由物理（PHY）层、媒体接入控制（MAC）层、网络/安全层以及应用层构成。
ZIGBEE标准确定了ZIGBEE网络中的三种设备：ZIGBEE协调器、ZIGBEE路由器和ZIGBEE终端设备。每个网络都必须包括一台ZIGBEE协调器，它负责建立并启动一个网络，其中包括选择合适的射频信息、唯一的网络标识符等一系列操作。ZIGBEE路由器作为远程设备之间的中继器来进行通信，能够用来拓展网络的范围，负责搜寻网络路径在任意两个设备之间建立端到端的传输。ZIGBEE终端设备作为网络中的终端节点，负责数据采集。
根据ZIGBEE规范，将网络层分为数据实体、管理实体。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务，管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。
数据实体提供网络层的数据服务，对应用层和MAC层的接口分别为NLDE-SAP（网络层数据访问接口）、MCPS-SAP（MAC层数据访问接口），实现两个对等的应用层之间的端到端的传输。
（二）路端通信装置 路端通信装置总体框如如下：
其中AD模块和继电器模块用于路端的控制箱的控制和检测，该部分功能用户根据需求可选。如果用户控制和监测路端的路灯控制箱可以使用这些模块来实现这些功能。SPI，IIC接口便于扩展，使得硬件具有灵活性和可扩展性。
电源电路
电源电路为MCU提供3.3V工作电压，它的好坏直接决定整个系统能否稳定地工作。为了提高电源电路的抗干扰性，所有的电源引脚必须接有相应的滤波电容，在PCB布板时应将这些滤波电容尽可能地靠近相应的引脚，以抑制高频噪音，降低电源波动对系统的影响。
晶振电路
晶振电路为MCU提供工作时钟。本系统选用的是48MHz的外部有源晶振。EXTAL为晶振或外部时钟输入；XTAL为晶振输出。
PLL滤波电路
PLL滤波电路主要实现对片内PLL模块滤波的作用，VDDPLL引脚由芯片内部提供电压。片内PLL模块可以对外部接入的时钟信号进行倍频。
复位电路
复位电路实现系统上电复位以及运行时的按键复位功能。复位信号包括复位输入RSTI和复位输出RSTO。RSTI为低电平有效：正常工作时，RSTI引脚通过4.7kΩ上拉电阻接到电源正极保持高电平；若按下复位按钮，RSTI引脚接地变为低电平，芯片复位。若复位成功，RSTO会输出低电平，发光二极管点亮。注意：如果RSTI一直被拉低，MCU将无法正常工作；也不能将此引脚悬空。
3.4项目功能简介
远程控制功能：能控制交流的通断，实现远程开关灯功能；通过PWM接口，改变输入电流，实现LED灯的亮度调节。亮度调节范围从0%到99%；可实现开关时段控制（单一集中控制下的一个子网，在脱网的情况下（比如监控中心故障）也能按照某种既定的方案正常运行）。实现分组控制（比如按奇数灯号亮，偶数灯号灭）。
实时数据采集监测查询：电压、电流的实时数据；恒流模块是否正常；路灯节点时间与PC同步（可以实现后台崩溃后路灯节点的自动控制）；断电监测（采用软件轮询放上获取单灯控制器工作状态判断是否断电）；电源模块或灯具温度的采集；监控中心可以查询任意时间段每路路灯数据信息。
数据统计分析：可以统计灯的亮灯率；统计LED灯的用电量。报警功能：输出电压过压、输出电流过流的监测报警；恒流模块是否正常的监测报警；断电的报警。可实现通过GPRS把报警信息发到指定手机上。
数据存储及报表输出：现场监自动控制设备在服务器上的数据库中存储历史记录，数据库可以集中生成一个时间段的电流、电压、电能、亮灯率、开关时间的分析曲线和报表，并能打印出来。
3.5项目进度及完成期限
四、项目投资情况
资金投入情况：
本项目计划投资
万元，其中设备购置费
万元，软件开发费
万元，人员经费
万元。
项目的主体部分已经建设完成，接下来会在项目推广、测试方面做较多投入。
五、项目实施成果情况
管理效益
系统设置模块：系统设置主要功能是对系统中的一些可调参数及数据库中的一些内容进行增加、删除和修改等操作，使得用户能够更加灵活自主地使用软件中提供的功能。
手工控制模块：用户可以通过管理软件中的相关按钮，对路灯进行打开、关闭及调节功率等操作。系统除了实现传统路灯控制中对整条路段的控制，还可以将控制操作作用到某一盏具体的路灯上，通过无线传感网络实现了对路灯的单灯控制。时段控制模块：用户可以自定义时段控制命令，当系统打开时段控制后，一旦时间到达用户设定的边界值时，软件自动发送控制命令实现对路灯的自动化控制。在系统中最多可设定4个级别的时段划分，用户可为不同路段按其所处环境的不同，设定不同的时段级别，这种处理方法使得用户的管理更加灵活方便。
路灯状态查询模块：该模块可以实现路灯实时状态的显示，主要是通过一个不断轮询系统中路灯的线程来实现的，该线程的功能就是发送单灯状态查询命令给通信软件，然后再等待通信软件返回的路灯状态命令，（1）有返回状态，分析路灯状态与数据库中的路灯控制状态是否一致，对比一致则证明路灯工作正常，对比不一致则证明路灯出现故障，标志路灯的实时状态后，继续发送下一盏路灯的单灯状态查询命令；（2）线程在系统设定的时间范围内等不到通信软件返回的状态数据，则标志返回超时后，继续发送下一条单灯状态查询命令。
路灯信息统计模块：该模块主要包括电控箱信息列表和故障信息列表两部分。（1）电控箱信息列表功能是列出各个电控箱的工作状态，电控箱工作状态主要是通过查询心跳包信息表和路灯状态表一分钟内是否有该电控箱的发送数据，来判断电控箱工作是否正常；（2）故障列表时将出现故障的路灯记录在路灯状态记录表中，方便用户对历史数据的查询及维修时维修工单的生成。
实时数据统计模块：智能路灯管理软件与城市地理信息系统相结合的，将路灯的数据信息通过数据统计和状态模拟两种方式表现出 来。数据统计功能是对系统中的路灯状态数据做相应的统计，如亮灯率和故障率等；状态模拟则是用绘图的形式，在地图上通过不同的状态颜色标志的不同状态路灯，使用户更加直观地观测到路灯的实时状态。
经济效益 节省电缆及工程量
使用本系统无需铺设一根电缆,就可以进行各种方式的路灯管理。
无网络使用费
使用全球免费的2.4GSM私有无线网络，无网络使用费用，也不会受制于公用网络的流量、阻塞等。
节约电能
只需要在每一盏灯上安装无线单灯测控器，通过采取以“时控为主，光控为辅”的控制开关方法，预置合理的开关灯场景模式，根据城市不同时段的路灯照度要求，灵活多变地调整路灯的亮灯情况，有效地减少了开灯时间，从而节约了大量的电能。
降低维护成本
系统的自动巡灯和报警功能，减少了“巡灯”人员工作时间和车辆损耗，降低维护成本。
降低运营成本
通过减少开灯时间，能有效延长灯具的使用寿命，可有效降低运行成本，进一步提高了经济效益。
六、其他材料
无
年
Konnex (KNX) 是家居和楼宇控制领域唯一的开放式国际标准, 由欧洲三大总线协议合并发展而来, 有着20多年的市场应用经验, 并已转化为中国国家标准化指导性技术文件 (GB/Z 200965-2007《控制网络HBES技术规范———住宅和楼宇控制技术》) [1]。
楼宇智能化技术的高速发展, 我国信息产业建设的不断深化以及人们生活水平的提高, 社区楼宇的建设必须要适应网络时代的发展, 智能化程度要求越来越高。楼宇智能控制系统中, 一般只包括了综合布线、计算机网络、安防、消防、闭路监控等子系统, 并未包含智能照明子系统。而传统的照明控制方法则使用开关面板手动控制, 只有开和关两种状态, 既不利于管理也不利于节能。像社区活动中心、社区广场等地区, 一个地区往往具有会议、报告、歌舞、娱乐等多个功能, 需要营造不同的灯光效果, 传统的灯光控制方式已经无法满足现代化、智能化的社区服务的需求[2]。现代社区是一个最基本的社会有机体, 需要采用先进智能化照明系统, 为居民提供一个安全、舒适、高效的居住生活环境。
1 智能照明系统的优越性
智能照明系统与传统照明系统相比较, 具有很多优点, 本文从节能、安全、用途、维护、寿命和控制等方面进行分析比较, 展示智能照明系统搞得优越性。
1.1 节能效果好
智能照明系统最大的特点就是节能。人眼对于光强的感受是非线性的, 当照度级别降低10%以上, 人是察觉不到照度的变化。智能照明系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件, 对不同时间、不同环境下的光照度进行精确设置和合理管理, 自动调节光照度。自动调节照度的过程中, 充分利用室外的自然光, 让智能控制系统对大多数灯具进行开关或智能调光, 利用最少的能源保证所要求的照度水平, 节电效果十分明显, 一般可达30%以上。同时, 智能照明系统也可以对荧光灯等进行调光控制, 通过控制可调光电子镇流器, 降低了谐波的含量, 提高了功率因数, 降低了低压无功损耗, 节约了能源[3]。
1.2 安全性高
传统照明控制串联在回路中, 通过回路中的开关面板直接通过220V的供电线路的通断来实现控制, 易发生触电事故, 存在一定的安全隐患。智能照明系统中强弱电通过继电器分离, 采用弱电控制强电方式, 工作电压为12V, 通过一条低压线将调光模块和按键面板连接起来, 每个调光模块和按键面板内部都有微处理器及存储器, 可以根据按键面板命令对灯光进行调节。同时, 智能照明系统采用智能网络集中控制, 在突发事件中实现各系统和安防设备间的联动, 迅速、果断地作出处理, 安全性较高。
1.3 用途广泛
传统照明只有开和关两个档位, 没有调光功能, 无法根据环境要求调整光照强度。智能照明系统则可以采用智能调光模块, 根据社区及环境的变化要求, 在确保灯具能够正常工作的条件下, 给灯具输出一个最佳的照明功率, 既可减少由于过压造成的照明眩光, 又可以使灯光发出的光线更加柔和, 照度分布更加均匀, 为业主提供一个更加舒适良好的照明环境。
1.4 管理维护方便
传统的照明方式要由人亲自操作管理, 而智能照明系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主, 手动控制为辅, 系统通过网络, 用一台计算机实现对整个控制区域的照明系统的控制与管理, 采用系统软件或控制器, 就可以调节光的明暗亮度以及开启不同场景。照明系统控制与管理数据以数字式存储在数字存储器中, 这些信息的设置和更换十分方便, 使照明系统的管理和设备维护变得更加简单。智能照明系统不但提高了管理效率和管理水平, 而且还大幅的减少维护和管理费用, 高效又便捷。
1.5 延长照明设备寿命
无论是热辐射光源, 还是气体放电光源, 电网电压的波动是照明设备损坏的一个主要原因, 因此有效地压制电网电压的波动可以延长照明设备的寿命。智能照明系统能成功地抑制电网的浪涌电压, 同时还具备了电压限定和扼流滤波等功能, 避免过电压和欠电压对照明设备的损害。采用软启动和软关断技术, 避免了冲击电流对照明设备的损害。通过上述方法, 照明设备的寿命通常可延长2~4倍。照明设备使用寿命的延长, 减少了更换灯管的工作量, 不仅可以节省大量资金, 降低了照明系统的运行费用, 也使管理维护也变得简单了。
1.6 DALI数字化照明
KNX在社区中应用的一大技术亮点是采用DALI数字化灯光控制。
DALI可寻址灯光接口 (Digital Addressable Lighting Interface) 是一个数据传输协议, 它定义了电子镇流器与设备控制器之间的通信方式, 每个镇流器都是数字寻址通信。DALI镇流器之间通过DALI总线 (两根数据线) 相互连接;每条DALI总线最多可接64个DALI镇流器。
KNX系统通过KNX/DALI接口与DALI总线连接, 每个KNX/DALI接口接一条DALI总线, 即可接64个DALI镇流器。KNX/DALI接口自动给DALI镇流器编码, 每一个镇流器有一个地址码。根据这个地址码, KNX总线上的设备可以直接访问每个镇流器。
DALI数字化照明与传统照明技术相比具有很多优势:
a.每个光源作为一个独立的通讯对象, 可以分别访问和控制;
b.每个光源的运行状态可实时反馈到系统;
c.光源和镇流器故障信息可实时传送至总线, 并发送到中央控制室;
d.荧光灯调光实现由1%~100%的亮度调节;
e.灯组重新分组无需再排管布线, 只需通过软件编组;
f.DALI的非直接关断, 避免了因频繁开关而引起光源损坏。
DALI的亮度的数字化调光又为恒照度控制创造了优越条件。
2 社区智能照明系统应用方案
社区智能照明系统应用方案设计中, 既要考虑到能耗的节省, 又要满足社区不同要求的照明环境, 还要考虑照明的舒适度和管理的方便。所以社区照明采用的控制技术不但具有先进的技术, 可靠的运行, 而且还要具备高效的能源管理, 才能实现智能照明控制。
智能照明系统主要包括有:室内走廊与公共走道照明、路灯照明、景观照明、车库照明的集中管理与控制。
基于现场总线技术的智能照明系统总体方案结构图如图1所示。
2.1 室内走廊与公共走道
室内走廊和公共走道由于不同楼宇设计不同, 采光情况不同, 不同时段人流量也不同, 因此照明系统设计也要根据具体情况设定[4]。
采光不好并具有时间性的区域, 可以选用定时器SW/S4.5实现定时控制, 当走廊人流量大时, 比如上下班高峰期, 打开70%的灯光照明, 正常时段打开40%的灯光照明, 维持基本的场所照明需求, 特殊情况下打开全部灯光。
采光好的区域, 现场可以安装HS/H3.1光亮感测元件, 实时感应场所照度值, 通过感测照度值的变化, 利用智能控制灯光回路开闭的数量和区位, 实现场所的照度值恒值控制。同时在公共走道连接出入口处 (楼梯间、电梯间、走道间交汇处) 安装了6216智能面板, 方便人们临时对公共区域照明的控制。
2.2 路灯、景观照明
路灯、景观照明工作环境为室外, 其泛光照明范围大, 不利于手动操作和检修, 与环境照度关系紧密, 可以选用带电流检测的灯光开闭控制模块SA/S4.20.IS或SA/S8.20.IS。正常情况通过照度与时间结合的方式自动运行, 在特殊时间管理人员可通过中央控制电脑将所有泛光照明和景观照明打开。电流检测功能可检知前端灯光负载回路的工作电流变化情况, 及时发现回路问题, 便于检修。
2.3 车库照明
采用车库智能照明系统, 可使照明系统工作在全自动状态, 系统将按预先设置切换若干基本工作状态, 根据预先设定的时间自动地在各种工作状态之间转换。例如, 上下班时间, 车库的人流量和车流量最大, 系统打开所有区域的灯光, 以方便人员进出;非高峰的白天时间, 车库车流量小, 室外照度充足, 就可以关闭车库内车位照明, 车道照明保持1/2或1/3照度, 以节约能源;等到深夜后, 车库车流量最小, 可以关闭车库内所有照明, 只保留指示照明, 以保证最基本的照度。同时可以通过安装在入口处的现场控制面板, 根据特殊情况, 随时切换不同场景, 以适应各种情况下对灯光的要求。
3 结语
本文简述的智能化社区照明解决方案, 作为一种应用电子类的智能化方案, 期望为各个社区等公共场所照明设备的智能化管理和能源节约提供方便或帮助。同时伴随信息技术与电子工业的飞速发展, 电子信息技术的应用越来越普及, 自动控制技术的发展在改变技术视野的同时, 也改变着生活本身和思维方式。智能照明技术已经并且必将继续深入人类的每一个领域, 并将人类带入更新的生活空间。
摘要：智能照明系统具有节能效果好、安全性高、用途广泛、管理维护方便和提高照明设备寿命等特点, 应用越发广泛。本文通过智能照明系统和传统照明系统性能特点的对比, 重点说明智能照明系统在实际应用中的优越性, 同时提出基于KNX技术的智能照明系统在社区服务方面的应用方案, 阐述了智能照明系统在现代化社区生活、娱乐中应用的必要性和可行性。
关键词：KNX,智能照明系统,社区
参考文献
[1]左莹郁, 齐飞.EIB应用于智能照明控制系统的方案设计[J].吉林建筑工程学院学报, 2011, 4 (28) :74-77.
[2]冯立祥.智能照明控制系统在某办公楼会议场所的应用[J].机电信息, 2011, 12:201-202.
[3]郭楠.浅谈智能照明控制的优势及在家庭中的应用[J].工业技术研究, 2012, 3:29-30.
[4]李玉敏.KNX系统在现代楼宇中的节能应用[J].电器工业, 2011, 7:62-67.
关键词：智能手机；照明系统；蓝牙模块
中图分类号:G712文献标识码:A文章编号：1005-1422（2014）06-0124-03人们生活水平的不断提高，照明的应用情况也逐步复杂和丰富多彩，仅靠简单的开关控制已不能达到所需的要求。利用照明智能化控制可以根据环境变化、客观要求、用户预定需求等条件而自动采集照明系统中的各种信息，并对所采集的信息进行相应的逻辑分析、推理、判断，从而对分析结果按要求的形式存储、显示、传输，然后进行相应的工作状态信息反馈及控制，以达到预期的控制效果。
一、传统的家庭照明系统
（一）传统的家庭照明系统的组成
传统的家庭照明系统原理如图1所示。一般情况下传统的家庭照明系统可以分为两种：一种是一开关控制一灯；另一种是多开关控制一灯。前者通常是开关安装在房间的门口，这样开/关灯的操作很不方便。后者是在床头或其他地方都安装了多联开关，操作起来相对稍微方便一些，但是还不能满足随地可以操作的需要，而且在布线和安装时增加了很大的工程量从而增加了成本和维护的难度。
（二）传统的家庭照明系统的特点
优点：灯具的购买及更换简单、容易；缺点：布线和安装复杂、操作不方便和维护难。
二、基于智能手机的家庭照明系统
（一）基于智能手机的家庭照明系统的组成及工作原理
图1传统的家庭照明系统原理图
基于智能手机的家庭照明系统的组成主要是两部分：一部分是智能手机；另一部分是带控制开关的灯。而传统的开关就不需要再安装了，所以在室内布线时也减少了开关的布线，其电路布线及工作原理图如图2所示。
图2基于智能手机的家庭照明系统电路布线及工作原理图
基于智能手机的家庭照明系统的工作原理是：操作智能手机的控制界面时，通过手机本身自带的蓝牙模块把相应的控制数据传送到安装在照明灯里的蓝牙模块，之后将数据送给主控制芯片MCU进行分析及判断并将其转换成控制信号，再送给控制电路对照明灯进行相应动作的控制。
（二）基于智能手机的家庭照明系统的实现
1.蓝牙通信模块BF10
（1）蓝牙通信模块BF10的介绍。蓝牙通信模块BF10是一款智能型无线数据传输模块，具有接收灵敏度高、成本低、体积小、功耗低等优点，主要用于短距离的数据无线传输领域。可以方便地和PC机（PDA手机）的蓝牙设备相连，也可以两个模块之间的数据互通。可以应用在蓝牙打印机、条码扫描设备、工业遥控、遥测、POS系统、无线键盘、鼠标、井下定位、报警、自动化数据采集系统、无线数据传输、银行系统、无线数据采集、楼宇自动化、安防、机房设备无线监控、智能家居、汽车检测设备、电视台的互动节目表决设备、政府路灯节能设备、无线LED显示屏系统等。
（2）蓝牙通信模块BF10的特点
①蓝牙通信模块BF10采用GSR主频蓝牙芯片，支持V2.0协议；
②蓝牙通信模块BF10的供电电压为：2.7-3.3V；
③蓝牙通信模块BF10可以进行串口通信，TTL电平串口；
④蓝牙通信模块BF10具有多种通信波特率设置，支持1200bps～2764800bps等多种波特率；
⑤蓝牙通信模块BF10一般工作电流：35ｍA，休眠电流：1ｍA；
⑥蓝牙通信模块BF10支持AT指令设置设备名称、通信波特率、配对密码等。
（3）蓝牙通信模块BF10 AT指令的介绍
①串口通讯的测试：向蓝牙通信模块BF10发送“AT”,当返回的数据是“OK”则表示通讯正常；
②修改蓝牙通信模块BF10串口通讯的波特率：向蓝牙通信模块BF10发送“AT+BAUD1”，当返回的数据是“OK1200”时表示波特率已经修改为1200bps，其他的波特率修改同理；
③修改蓝牙通信模块BF10的名称：向蓝牙通信模块BF10发送“AT+NAMEname”，当返回的数据是“Okname”就表示模块名字修改成功；
④修改蓝牙通信模块BF10的配对密码：向蓝牙通信模块BF10发送“AT+PIN****”,如果返回的信息是“Oksetpin”则配对密码修改成功。
•实业实训•基于智能手机的家庭照明系统的设计（4）蓝牙通信模块BF10应用电路如图3所示。
图3BF10应用电路图
2.基于智能手机的家庭照明系统手机操作界面介绍图4照明系统手机操作界面图基于智能手机的家庭照明系统手机操作界面如图4所示，主要的功能控键有：开灯、关灯、亮度调节、定时开灯、定时关灯、开灯模式和霹雳灯等。开灯和关灯功能键是快捷地将灯的亮度调到最亮和最暗；亮度调节功能键是可以根据个人的需要将灯的亮度调节到舒适的亮度，其调节级数有100级；定时开灯和定时关灯功能键是可以根据个人的需要定时开灯和定时关灯；开灯模式是可以选择开/关灯的速度，主要是解决深夜开灯时的刺眼感觉；霹雳灯可以调节闪灯的速度，主要是用于制造一些特殊的灯光气氛。
3.基于智能手机的家庭照明系统的照明灯的设计
（1）带控制开关的照明灯的工作原理
带控制开关的照明灯的工作原理框图如图5所示，其工作原理主要是：由蓝牙模块BF10接收智能手机发送过来的控制数据，然后通过串口把数据转发给主控制芯片MCU，MCU对数据进行分析后从P3.7脚输出相应的PWM信号给LED控制电路，从而控制LED的照明亮度。
图5带控制开关的照明灯的原理框图
（2）带控制开关的照明灯的软件（程序）设计原理
带控制开关的照明灯的软件（程序）设计主要是初始化后等待接收串口数据，然后对接收到的串口数据进行判断和分析，如果是调光数据就进行调光操作；如果是定时开关灯数据便执行定时操作。具体的流程图如图6所示。
图6带控制开关的照明灯的程序流程图
（3）带控制开关的照明灯的主要参考程序
PWMBITP3.7
RS_SIGNBIT30H
RESEVE_DATA1EQU50H
RESEVE_DATA2EQU51H
RESEVE_DATA3EQU52H
;*********************
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0023H
LJMPRESEVE
;******串行数据接收及判断******
RESEVE:CLRES
CLREA
CLRRI
PUSHACC
MOVA,SBUF
CJNEA,#0A0H,RESEVE_END
MOVRESEVE_DATA1,A
CLRRS_SIGN
JNBRI,$
CLRRI
MOVRESEVE_DATA2,SBUF
JNBRI,$
CLRRI
MOVA,SBUF
CJNEA,#0AFH,R_END
MOVRESEVE_DATA3,A
CLRRI
CLRRI
R_END:POPACC
RETI
;********程序初始化********
MAIN:MOVSP,#70H
MOVSCON,#50H;工作方式1
MOVTMOD,#20H;定时器1工作方式2
MOVTH1,#253;9600波特率
MOVTL1,#253;9600波特率
SETBTR1;开定时器1
SETBES;开串行通信口
SETBEA;开总中断
;----调光数据分析及输出PWM信号----
PWM：……
……
……
;-----定时数据分析及开始计时-----
TIMER：……
……
……
;-------其他功能模块程序-------
……
……
……
LJMPPWM;程序调转到PWM信号输出
;*********************
END;程序结束
（三）基于智能手机的家庭照明系统的特点
优点：本系统相对传统的照明系统来说具有布线简单、操作方便、功能齐全、智能化控制和节能等优点；缺点：与传统的照明灯不兼容、照明灯的价格比传统的高。
三、系统的扩展
随着人们生活水平的不断提高和智能化控制技术的不断发展，本系统可以扩展成对家用电器设备的控制，如可以利用智能手机对电视机、影碟机、功放、电冰箱、空调、电风扇和洗衣机等家用电器进行相应的功能操作。这样就可以省去了现有的红外遥控器，从而也可以将所有的电器设备的控制都集中在智能手机中，既方便了人们的生活又节约了成本，实现此扩展功能的前提条件是必须在每台家电设备中植入蓝牙串口模块。
参考文献：
［1］何立民.单片机应用系统设计［M］.北京：北京航天航空大学出版社，1990.
［2］李华.MCS-51系列单片机实用接口技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1993.
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