基于PLC的图书馆智能照明监控系统

　　摘要：针对高校图书馆照明能耗高的问题，提出了一种基于PLC的绿色智能化照明系统。其主要思想为：最大可能利用自然采光前提下，采用远程监控计算机控制、采用光电传感器等技术，融合时钟设置自动化控制，实现基于人流量的自动控制阅览室照明，从而达到降低图书馆能耗的目的。实验系统运行结果显示，该系统节能作用达43%，验证了该系统设计的有效性。
　　Abstract： In view of the problem of high lighting energy consumption in university libraries， a green intelligent lighting system based on PLC is proposed. The main idea is： under the premise of the maximum possible use of natural lighting， the remote monitoring computer control and photoelectric sensors and other technologies are used and the clock set automatic control is integrated to achieve automatic control of reading room lighting based on the flow of people， so as to reduce library energy consumption. The results of the experimental system show that the energy-saving effect of the system is 43%， which verifies the effectiveness of the system design.
　　關键词：PLC；智能照明；图书馆
　　Key words： PLC；intelligent lighting；library
　　中图分类号：TU113.6+6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）14-0113-03

0 引言

　　随着国民经济的发展，我国工商业、居民[2]等用电需求量越来越高，如何在保障我国居民对电力资源的基本需求前提下，对电力资源进行精细化控制，提高电力资源的利用效率，成为各大行业关注的重点[3]。而图书馆阅览室，是搜集、整理、收藏图书资料供人阅览、参考的机构，也是大学生学习的重要场所。高校图书馆既是人口的高密度区，同时更是重要的能源消耗大户。而目前，阅览室“长明灯”、“长流水”现象严重。这些都导致了能源在使用过程中的大量浪费[4]。据统计，全国高校每年都有近3亿kWh的电能被浪费。桂要生等人[5]提出利用单片机和红外技术设计智能控制系统，系统注重对照明设备的控制，无界面监控。
　　本文提出的“绿色”照明，其主要思想为：最大可能利用自然采光前提下，采用远程监控计算机控制[6，7]、照度感应和红外传感器[9]等技术，融合时钟设置自动化控制，实现基于人流量的自动控制阅览室照明，同时利用组态界面对PLC控制的照明设备电能实施电能监测，从而达到建筑节能效果。

1 高校阅览室照明能耗现状

　　高校阅览室是师生阅读图书和自修的场所。以图书馆阅览室为例，目前阅览室在白天几乎关闭所有照明，而晚上则开启所照明灯具。而实际上，阅览室存在不同时段上人员密集度方面的较大变动的情况，相应的照明需求也存在较大的变动。例如，学期前中段，学生自修人数相比于学期末段人数较少；上课时段人数相对于晚自修时段人数较少。另外一方面，藏书区为师生取书区域，师生在该区域逗留时段较较短；而阅读区是师生阅览室阅读书籍和自修的区域，活动时间相对较长，必须保证该区域的照度。综上所述，当前阅览室照明主要存在以下问题：
　　①阅读区域和藏书区域功能不同，照明却全开，造成资源配置不合理；
　　②阅览室在开馆期间，人员稀少时，照明依然全开；
　　③人工开关灯盘，当管理者的节能意识没提高的情况下，造成开馆期间所有照明完全开启。
　　为解决上述问题，本文提出一种绿色照明监控系统，并将其应用于图书馆阅览室里，提高自动化控制程度和管理的便捷性，同时节约电量，节省开支，而且还可延长照明灯具使用寿命。
　　该系统能实现以下功能：
　　①阅览室照明根据闭馆时间实现自动关闭照明。图书馆有固定的开馆时间，22：00，系统会自动关闭阅览室所有照明设备，阅览室关闭。
　　②白天时间段（8：00-18：00），由于光照度足够，位于建筑平面四周的阅读区域，书桌利用自然光满足师生阅读照度，因此阅读区域可关闭照明设备，以节约用电。而位于建筑中间位置的藏书区，由于书架的高度和宽度间隔，增加了自然采光的难度，因此，藏书区每个灯盘可开一个灯管，既满足师生到书架查找书籍的照度，又能节省部分照明用电。
　　③傍晚和晚上（18：00-22：00），此时光照度较低，阅览室自修的人数会相对增多，而阅览室的人流量也是不稳定的。比如说：平常时段，学生自修相对于学期末人数较少；上课时段相对于晚自修时段人数较少。因此该系统根据阅览室室内人数来控制阅读区开灯的区域以及藏书区每个灯盘开灯的数量，并且引导学生到开灯区域就座，以提高每个阅读区域的照明利用率，从而达到节能的效果。

2 绿色照明监控系统

　　2.1 绿色照明监控系统架构
　　该系统架构如图1，它利用PLC的联网通信功能，把PLC分布到照明监控现场，采用Modbus与Dalif协议，实现上位机与下位机的通信，从而实现分散控制、集中管理的目的。

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