家居智能照明系统设计.docx
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家居智能照明系统设计
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毕业论文
家居照明与布线系统设计
专业：
楼宇智能化工程技术
班级：
2012级楼宇智能化一班
姓名：
____
学号：
201212020131
指导教师：
_____
时间：
2014年12月
摘要
随着社会的进步,建筑设计也向着更舒适、安全和节省能源的方向发展。
智能照明系统充分利用电子技术、通信技术和计算机网络技术将建筑物内的各种照明器具有机的连接在一起，实现有效的管理和控制。
智能照明系统正是智能家居的趋势之一。
针对传统照明系统布线麻烦、节能效果差等缺点，我们设计开发了智能继电器技术的智能照明系统。
本文主要介绍了智能调光系统及设计过程中的关键技术环节,包括系统线路设计、智能继电器、控制面板、传感器和红外遥控技术,并描述了智能系统的主要应用。
关键词：
发光二极管，继电器，调光
DesignofBuildingIntelligentLighting-ControlSystem
ABSTRACT
Alongwiththesocialprogress,thedesignofbuildingtowardsamorecomfortable,safeandenergy-savingdirection.Toachieveeffectivemanagementandcontrolof.building,intelligentlightingsystemmakefulluseofelectronictechnology,communicationandcomputernetworktechnologytoavarietyoflightingfixtureswithinthebuildingtogetherorganically.Intelligentlightingsystemisjustthetrendsofintelligenthome.Wedesignanddevelopmentofintelligentlightingsystemsbasedontechnologyintelligentrelay,takingintoaccountthatittroubleforwiringandpoorenergyefficiencydrawbackintraditionallightingsystem.Intelligentnodeintheintelligentlightingsystemcanaccordingtooutsidelightlevelsadaptiveadjustmentitslightintensity,collectedindoorlightintensityperiodically,testingiftherehaspeopleinoroutandtimelyresponsetousercontrolcommands.Thispaperdescribesthedesignofintelligentlightsystemandkeytechniquesintheprocess,includingthedesignofnetworksystemintelligentrelays,controlpanels,sensorsandinfraredremotecontroltechnology,anddescribesthemajorintelligentsystemapplication.
KeyWords:
LED;intelligentrelay;intelligentlight;
目录
绪论1
1、控制系统的优势及特点2
1.1、智能照明控制系统的优越性2
1.2、改善家居环境，提高居住舒适度2
1.3、实现多种照明效果2
1.4、提高管理水平，采用集中控制。
2
1.5、较好的投资收益效果2
1.6、课题的提出及研究意义2
1.7、家居照明系统控制的特点3
2设计要求及控制任务4
2.1、系统的设计思路及够想4
2.2、预期结果4
3空气开关与传感器的简介与选择5
3.1、空气开关的功能5
3.2、空气开关的作用5
3.3、空气开关的选择5
3.4、传感器5
3.4.1、传感器与变送器5
3.4.2、传感器的分类6
3.5、红外传感器6
3.6、热释电探测器7
4家居电路设计8
4.1、概述8
4.2、水电施工的基本原则8
4.3、定位与开槽开关灯具8
4.4、线与线管的选择8
4.5、布线遵循的原则8
4.6、客厅电路设计9
4.6.1、客厅各线路终端预留分布9
4.7、卧室的电路设计9
4.7.1、终端设备9
4.8、楼梯电路设计10
4.9、厨房电路设计10
4.9.1、电源终端接口预留10
4.10、书房的电路设计10
4.10.1、书房的终端接口10
4.11、画室的电路设计10
4.12、阳台的电路设计10
4.12.1、阳台终端接口10
4.13、室内外整个平面设计11
4.14、双路进线双路供电线线路12
4.15、室内多处控制同一盏灯13
4.16、配电箱原理图设计14
5光源—灯具15
5.1、光源15
5.1.1.广义定义15
5.1.2、狭义定义15
5.2光通量15
5.3、灯具主要作用15
5.3.1、固定光源15
5.3.2、保护光源15
5.3.3、控制光源15
5.3.4、装饰作用15
5.4、灯具产品可能发生的危害15
5.4.1、电击或触电16
5.4.2、温度过高或引起火灾16
5.5、灯16
5.5.1、白炽灯16
5.5.2、发光二极管—LED16
5.5.3、LED的特点16
5.5.4、LED的发展16
5.5.5、灯的目的16
5.6、功能列表17
5.7、灯的型号规格等选择17
总结19
致辞20
参考文献21
绪论
随着社会经济和科学技术的发展，人们的生活水平也不断提高，导致用电负荷的加剧，又由于世界性的能源危机，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。
而此问题对我国来说尤为严重，在无形中浪费了许多的能源。
为此在还没有找到适合的能源替代品之前，提高能源的利用率和节约能源等几种缓解能源危机的途径中，节能无疑是符合可持续发展的需求。
在国外，没有通宵的彻夜照明，也没有整夜的黑暗。
所有的照明基本上以不影响人的正常生活节奏标准。
许多商铺（如商业街）会把店内的灯全部关掉。
有些采用定时开关灯，只留下了路灯在亮。
作为提高能源使用效率最重要的途径之一，德国政府努力推动能源公司实施“供热供电结合”，鼓励能源公司将发电的余热尽可能用于供暖。
2002年，德国颁布了促进“供热供电结合”的法规，根据这一法规，政府向实施该措施的能源公司，尤其是小型能源公司提供补助，帮助他们置办相应设备。
目前对灯光的智能控制，技术已经较成熟，国内外已经采用，但对家居灯光的控制，尤其是我国农村的灯光智能控制尤为缺乏和极不完善，依然是采用传统式的人工管理。
农村人口大约在我国占据70%。
随着自动化技术的发展，计算机技术的普及。
智能控制将会逐步走向我们的生活。
因此，开发简便、使用的家居智能控制系统便具有重要的现实意义。
1、控制系统的优势及特点
1.1、智能照明控制系统的优越性
要达到良好的节能效果，延长灯具寿命。
节能是照明控制系统的最大优势。
传统的农村照明工作模式，线路是外敷设，到处私拉乱接。
接头在线路中需要就接，完全不合规范。
危险时常发生，出故障检修困难。
而采用了智能照明控制系统后，就可以根据不同的场合，进行时间段，工作、生活模式的细分，把不必要的照明关掉，在需要时自动开启。
同时系统还能充分利用自然光自动调节室内照度。
控系统实现了不同场合的多种照明模式，在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯具的寿命。
1.2、改善家居环境，提高居住舒适度
良好的家居环境是比较令人愉悦的场所。
合理的选用光源、灯具及性能优越的照明控制系统，都能提高照明质量。
智能照明控制系统具有开关和调光两种控制方法，可以有效的控制各种照明场所的平均照度值，从而提高照度均匀性。
同时根据不同的时间段和人们的不同需要，调节照度。
1.3、实现多种照明效果
多种照明控制方式，可以使同一建筑物具备多种艺术效果，为建筑增色不少。
现代建筑物中，照明不单纯地为满足人们的视觉明暗效果，更应该具备多种的控制方案，使建筑物更加生动，艺术性更强，给人丰富的视觉效果和美感。
建筑物中室外景观照明泛光照明可以预设为春夏秋冬四季的变化，周末节假日场景，大型庆典场景等。
在传统的人工控制方式下，难于实现如此多种多样的场景照明效果。
1.4提高管理水平，采用集中控制。
智能照明控制系统是以自动控制与人工控制相结合系统，各取所长，相辅相成，相互发挥重大作用。
在一般情况下照明系统自动实现开关功能，排出了由于黑暗来不及开灯的因素。
产生了不必要的麻烦和危险。
1.5较好的投资收益效果
智能照明控制系统在节能和节省灯具的同时，有效节省了电费与管理费的支出，根据传统的家居照明系统经验来看。
节能效果还是比较理想的。
1.6、课题的提出及研究意义
随着现代化建设的发展，城市化的建设，农村房屋集中化，实行区域管理。
对照明的要求和数量不断增加，市委景观灯的美化，很显示了这个地方的形象。
因此对家居环境的建设、照明、景观灯提出了更高的要求。
希望实现现代化的家居照明现代化、美化家居、节约能源……等目的。
使家居照明控制系统紧跟世界照明系统的步伐。
目前农村只要一到晚上，大部分都是黑漆漆的一片，偶尔有一两处门外有灯开启的。
这原因有几个方面：
一是：
居住房屋零散，开灯也没有什么用。
二是：
周围空间较大，灯的照度不高，价格昂贵。
三是：
周围经济不发达，夜间来往稀少，没必要点灯。
四是：
邻居对道路熟悉没光也能找到家，有月光就足够……
夜灯的实施，增加节能设备，不仅可以降低能耗成本，而且有助于缓解政府能源供应和建设压力，对减少废水、废气污染，保护环境有巨大的现实意义，要努力落实以人为本，全面、协调、可持续的科学发展观，减轻环境污染，实现人与自然和谐发展的重要举措。
在这一定程度上提高了人们的生活水平。
室内灯光在家居中有这重大的作用，他可以反映设计师的设计思路与设计技巧，对灯光的需求，以及和周围环境，房屋框架结构的相互协调，使之增添了几分艺术色彩。
对灯光的稳定，线路的真确走向，检修的安全方便，符合规范化，这是事关人身安全与财产安全，符合当地收入与发展，科学合理的设计出这样的一套系统有很重要的社会意义。
1.7、家居照明系统控制的特点
照明控制系统在家居室内外领域，设计出了设计的目标还是要突出控制系统智能化、科学的管理和节省能源，节省运营费用的特点，合理的细分控制回路，合理的设置控制回路方式和系统的运行方案。
人工智能相互协调，达到最佳效果。
2控制任务及设计要求
2.1、系统的设计思路及够想
在设计前，首先介绍了下生活规律，经过细细考虑，每天都会重复部分相同的事，有新的事物发生，因此，智能控制与机械控制相互作用。
该系统主要用来居住。
因此没有复杂的电路与特亮的灯光，坚持的是适合居住适合检修。
早上室外光线逐渐变亮，对灯光的需要就少，中午光线较强，此时就应该遮挡光线，在下午六点之前光线都是比较好的。
六点之后光线逐渐变暗，对此就要考虑灯光的充分可利用，早上室外光线逐渐变亮，对灯光的需要就少，中午光线较强，此时就应该遮挡光线，在下午六点之前光线都是比较好的。
六点之后光线逐渐变暗，对此就要考虑灯光的充分可利用，楼梯采用壁灯和LED感应灯控制，在达到设定的范围内灯光亮，和人工控制壁灯的开关。
当走到房间门口时门口设置了双联开关,合并卧室灯亮。
在室内也可开关。
夜晚所有的灯都关了，只留下一个LED夜灯，LED夜灯只有在晚上才亮，耗能少每半年每只灯好点半度电。
在浴室里则要考虑温度，不同季节时，开的灯不一样，要灯产生的温度不同，因此控制的路径不同。
在室外主要是用于平时的活动，对灯光的要求也很高。
晚上的6点到8点，运动比较频繁。
若只是平时的娱乐对光线就可以稍暗些。
晚上10点过后就只有很少人了，灯光要求能看见地上就可，采用LED夜灯，只需部分地方看见即可。
如通往厕所的路。
2.2、预期结果
在门外即可开室内的灯，即使天黑了也能顺利进行。
进门之后，小部分灯亮了，供行走看的见，之后根据实际情况开适合之后要做的事。
白天楼梯灯不亮，晚上LED夜灯亮，节能方便。
3空气开关与传感器的简介与选择
3.1、空气开关的功能
空气开关具有短路、过载保护功能，根据脱扣曲线的不同可以分为B/C/D几个等级，B型曲线脱扣最快，适合用于电子产品的过载保护，C型曲线适合于常用的配电保护，D型曲线适用于电机的保护。
环境温度会对脱扣电流有影响。
空气开关可以安装一些辅助触点以实现更多的功能。
空气开在低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电气它集控制和多种保护功能于一身。
除了能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路．严重过载及欠电压等进行保护，自动切断电路。
同时也可以用于频繁地启动电动机。
3.2、空气开关的作用
电路保护，如果有与空气开关串联的电路发生短路，或是瞬间电流过大，空气开关就会自动跳闸了，起到保护电路，杜绝危险的作用。
因为短路可能造成设备损坏，火灾，甚至是人员伤亡，而电流过大，可能会熔断导线，然后发生危险。
3.3、空气开关的选择
空气开关的种类繁多，有单极、二极、三极、四极。
家庭常用的是二极（用于总电源保护）和单极（用于分支保护）断路器。
这类断路器体积小、安装方便、工作可靠，基本已经取代了开启式闸刀开关。
断路器的额定通断能力应大于或等于被保护线路中可能出现的最大短路电流，一般按有效值计算。
配电箱总开关选择双极63A小型空气开关。
照明回路用16A小型空气开关。
插座回路选择20A的空气开关。
空调回路选择25A的空气开关。
采用双极和1P+N（相线+中性线）空气开关，线路出现短路或漏电故障时，应立即切断电源的相线和中性线，确保人身安全及用电设备的安全。
3.4、传感器
3.4.1、传感器与变送器
传感器是把一种形式的信号转换成另一种信号。
即把各种物理量变换成一定形式电量输出，以便于进行测量和数据采集的装置。
变送器是把同一种信号变化成大小不同或不同形式的信号。
即把各种形式的电量变换成标准电量输出的装置。
小结：
传感器和变送器在监控系统中得到了广泛运用，是监控系统中必不可少的组成单元。
3.4.2、传感器的分类
环境量检测：
红外传感器，烟雾传感器，水淹传感器，门磁，温湿度传感器。
动力设备变送器：
交流电压变送器，直流电压变送器，
交流电流变送器，直流电流互感器，交/直流电压继电器。
按输出方式分为模拟型和数字型
数字型：
门磁，烟雾，水淹，红外，玻璃破碎，手动报警
模拟型：
温湿度，各类电压电流变送器，互感器。
MISU的MISUS板的X2/X3接口提供AI、DI、DO接口
门磁开关传感器实际上是一个干黄管，干簧管由两个靠的很近的金属弹簧片组成。
两个金属片为软磁性材料，当干簧管靠近磁场时，金属片被磁化，相互吸引，接触，当干簧管远离磁场时弹簧片失去磁性，由于弹性的作用两个金属片分开。
安装位置：
门磁开关应安装在门上，磁铁部分装在门扇上，开关部分装在门楣上。
Notice：
（1）两者之间不能超过1厘米，且要平行。
（2）
门磁开关的安装位置应靠近门开的一边。
3.5、红外传感器
红外辐射本质上是一种热辐射。
其特点是热效应最大。
任何物体只要高于绝对零度（-273度）就会向外部空间以红外线的方式辐射能量。
一个物体向外辐射的能量大部分是通过红外线这种形式来实现的。
物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射的能量就越强。
另一方面，红外线被物体吸收后可以转化成热能。
红外线作为电磁波的一种形式，红外辐射和所有的电磁波一样，是以波的形式在空间直线传播的，具有电磁波的一般特性，如反射，折射，散射，吸收等。
红外速度：
红外想在真空中传播的速度等于波长的频率与波长的乘积。
红外辐射的强度及波长与物体的温度和辐射率有。
黑体：
能在任何温度下全部吸收投射到表面的红外辐射的物体。
镜体：
能全部反射红外辐射的物体称为镜体。
透明体：
能全部透过红外辐射的物体。
灰体：
能部分反射或吸收红外辐射的物体。
Notice：
自然界并不存在理想的黑体，镜体和透明体，绝大部分物体都是灰体。
红外探测器：
大体分为两类热探测器和光子探测器。
热探测器：
红外线被物体吸收后将变为热能。
热探测器正是利用了红外辐射的这一热效应。
即热探测器的敏感元件吸收红外辐射后将引起温度升高，使敏感元件的相关物理参数发生变化，通过这些物理参数及其变化的测量就可确定探测器所吸收的红外线辐射。
红外热探测器的主要优点：
响应波段宽，响应范围为整个红外区域（近红外，中红外，远红外，极远红外），温下工作，使用方便，应用范围广。
热探测器主要类型之一是热释电探测器。
热释电探测器探测效率最高，频率响应最宽，所以这种传感器发展得比较快，应用范围也最广。
3.6、热释电探测器
在外加电场的作用下，电介质中的带电粒子（电子，原子核等）将受到电场力的作用，总体上讲，正电荷趋向于阴极，负电荷趋向于阳极，其结果使电介质的一个表面带正电，相对的表面带负电，这种现象称为电介质的“电极化”。
热释电探测器的构造是把敏感元件切成薄片，在研磨成5—50um的极薄片后，把元件的两个表面做成电极，类似于电容器的构造。
为了保证晶体对红外线的吸收，有时也用黑化的晶体或在透明电极表面涂上黑色膜。
当红外光照射到已经极化了的铁电薄片上时，引起薄片温度升高，使其极化强度（单位面积上的电荷）降低，表面的电荷减少，这相当于释放一部分电荷，所以叫热释电型传感器。
释放的电荷可以用放大器转变成输出电压。
如果红外光继续照射，使铁电薄片的温度升高到新的平衡值，表面电荷也就达到新的平衡浓度，不在释放电荷，也就不在有输出信号。
在稳定状态下，输出信号下降到零，只有在薄片温度的升降过程中才有输出信号。
热释电元件在红外线检测中得到广泛的应用。
他可用于能产生远红外辐射的人体检测，如防盗门，宾馆大厅自动门，自动灯的控制（热释电感应灯），红外辐射温度计。
也可用于红外夜视仪（显示黑暗中不能看见的画面），红外遥感（如气象卫星收集气象信息通过红外线绕过水雾和浮尘），监控航天飞机的往返。
4家居电路设计
4.1概述
在家庭装修中，往往涉及到强电（照明、电器用电等）弱电（电话、电视、网线等），因此对用电设备的选择是首选，先得考虑可能要用到的电器，比如在节假日，好友聚会时那时用电量会增大，时间紧急，千万可不能因电量而断电，造成不必要的麻烦。
首先根据电负荷的实际情况和可能添置的设备负荷，选择电源线时，一定要选择国标线，以免造成超负荷而引起的联线，短路或损坏设备。
电路改造设计到空间的定位，还要开槽，所以线管要提前预埋。
严禁将导线直接埋入抹灰层，导线在线管中严禁有接头，同时对使用的线管进行严格检查，要符合国家标准，对管路铺设遵循“安全、方便、经济、客观”的原则。
对特殊回路，如整体浴室、速热式电热水器等，在购买时先自检是否有保护装置，然后在配置相应的漏电保护开关，以确保用户的人身及财产安全。
工程完工后要进行漏电开关检测，给出完整的电路图，以便日后维修。
4.2水电施工的基本原则
走顶不走地，顶不能走，考虑走墙，墙不能走，才考虑走地，走顶的线在吊顶或者石膏线里面，即使出了故障，检修也方便，损失不大，如果全部走地，检修就要把地板掀起来，地面是混泥土结构，要埋线管，必然会伤害到混泥土层，甚至钢筋。
4.3、定位与开槽开关灯具
首先根据对电的用途进行电路定位，如哪里开关、哪里开灯等。
定位完成后，根据定位和电路走向，开布线槽（横平竖直），不过规范的做法是不允许开横槽，因为会影响墙的承受力。
4.4、线与线管的选择
布线采用线管（冷弯管）暗埋的方式，冷弯管可以弯曲而不断裂，是布线的最好选择。
因为它的转角是有弧度的，线可以随时更换，而不用开墙。
在家庭装修中，按国家规定，照明，开关，插座要用2.5平方毫米的线。
空调用4平方毫米的线。
热水器要用6平方毫米的线。
4.5、布线遵循的原则
强弱电的间距要在30—50厘米之外。
因为强电会干扰电视和电话。
更不能强弱电同装一个线管。
管内导线总截面积要小于保护管截面积的40%。
长距离的线管尽量用整管。
线管之间的结头要粘好。
线管在地面上的要保护好，防止踩坏，干扰以后检修。
当布线长度超过15米或中间有3个弯曲时，在中间应该加装一个接线盒，因为拆装电线时，太长或弯曲多了，线从线管过不去；一般情况下，电线线路要和暖气、煤气管道相距40厘米以上。
一般情况下，空调插座安装离地2米以上。
没有特别要求的前提下，插座安装应该离地30厘米的高度。
开关，插座面对面板，应该左侧零线，右侧火线。
家庭装修中，电线只能并头连接。
接头处采用按压，必须要结实牢固。
接好的线，应立即用结缘胶布包好。
在装修过程中，如果确定了火线，零线，地线的颜色，在任何时候，颜色都不能用混了。
家里不同区域的照明，插座，空调，热水器等电路都要分开布线，一旦哪部分需要断电检修时，不影响其他电器的正常使用。
在安装完电路时，一定要留下一份电路布置图，以防以后要检修或墙面整修或在墙上打钉子，防止电线以及电线管被破坏。
4.6客厅电路设计
电路包括电源线，照明线，空调线，电视线，电脑线，电话线报警线，家庭影院，背景音乐，九条线路。
4.6.1、客厅各线路终端预留分布
在电视柜上方预留电源、电视、电脑线终端。
空调线终端预留孔应在离地面2米高处单头或吸顶灯，可采用单联开关；多头吊灯，可在吊灯上安装灯光分控器，根据需要调节亮度。
在沙发的边缘处预留电话线口。
在顶部预留报警线口。
在客厅周围预留6个电源线接口。
在客厅布上5.1家庭影院线，可以在家坐享电影院的震撼效果。
另外，背景音乐已进入家庭，不同年龄都可以享用，而且互不干扰，如：
儿童可以用它听英语，年轻人可以听摇滚，老年人可以用它听广播等。
4.7、卧室的电路设计
电路包括电源线，照明线，报警线，三条线路。
4.7.1、终端设备
床头柜的上方预留电源线口，并采用5孔插线板带开关为宜，可以减少床头灯没有开关的麻烦。
梳妆台上方应预留电源线接口，另外考虑梳妆镜上方有反射灯光，在电线盒旁边应加设一个开关控制照明灯。
照明灯采用单头灯或吸顶灯，采用3控开关，单联，一个安装在卧室门外侧，另一个安装在床头柜上侧或床头边较易操作部位，最后一个装在梳妆台旁边，目的是防止灯光在梳妆镜上反射。
报警线在顶部预留线口。
另外室内预留5个电源线接口。
4.8、楼梯电路设计
电路包括电源线，人体感应灯和LED夜灯。
电源终端接口预留4—5个，灯光根据楼梯长度，面积而定。
4.9、厨房电路设计
厨房与餐厅电路布线包括:
电源线，照明线，空调线
4.9.1、电源终端接口预留
电源线以选用4平方毫米线为宜，目的是考虑到电热水器，电加热器等大电流设备，电源线安装在不易受到水浸泡的部位，如在电热水器上侧照明开关放在门外侧。
4.10、书房的电路设计
电路包括电源线，照明线，电脑线，报警线，背景音乐
4.10.1书房的终端接口
书房内的写字台或电脑台，在台面上方应装上电源线，电脑线，终端接口，从安
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