摘要隨著電力資源的日益緊張，在民用建筑工程電氣設計工作中，應大力推廣和實施節能方針。基于節約能源為目的，同時滿足人們需要的各種光環境，開發了基于DALI的智能照明控制系統。本文講述了DALI協議的產生背景，DALI協議的發展，DALI協議的內容以及DALI照明系統的優勢；在現有的認識基礎上，對DALI協議做了分析和研究，設計構建一個基于DALI協議的智能照明控制系統，實現了系統可以對每個燈進行數字尋址、調光以及照明場景預設等功能。并進一步設計了該系統的實驗方案以及實驗指導書。關鍵詞：節能，智能照明系統，DALI協議，電子鎮流器AbstractWiththeincreasinglytensepowerresources,weshouldpromoteandimplementthesavingenergypolicyinthecivilprojectelectricitydesignwork.Inordertosavingenergyandcreatingdifferentlightingscenes,thedissertationdesignstheintelligentlightingsystembasesonDALI.ThisarticleintroducestheDALIprotocolbackground,DALIprotocoldevelopment,DALIthecontentsoftheagreement,DALIlightingsystemsandtheadvantage;oftheexistingunderstandingonthebasisoftheDALIprotocoltotheanalysisandresearch,designaDALIprotocolbasedontheintelligentlightingcontrolsystem,thesystemcanachieveforeachdigitaladdressablelights,dimmerlightingandthescenedefault,andotherfunctions.Thusthedesignofthesystemandtheexperimentalprogrammeofexperimentalguidance.Keywords:EnergySaving,IntelligentLightingSystem,DALI,Ballast目錄1 緒論 11.1引言 11.2國內外照明控制系統的現狀 11.3課題意義及選題依據 11.4課題目標及主要內容 22 照明控制系統 32.1傳統照明系統與智能照明系統的對比分析 32.2智能照明系統的控制措施 32.3智能照明控制系統的組成 52.4智能照明系統的優越性 72.5智能照明系統的幾種協議 93 DALI智能照明控制系統 123.1DALI協議簡介 123.2DALI協議電氣特征 133.3DALI協議指令類型與命令結構 133.4DALI參數 153.5DALI智能照明系統的組成 164 DALI智能照明系統的實驗方案設計 214.1實驗要求與目的 214.2實驗方案的設計 214.3智能照明實驗系統的演示和展示性實驗方案設計 224.4智能照明實驗系統自主型的實驗方案設計 244.5智能照明實驗系統開放型實驗方案設計 254.6實驗指導書和實驗報告編制設計 25結論 31參考文獻 32致謝 33附錄 34PAGEPAGE34緒論1.1引言由于能源資源有限，特別是現階段國家電力供應缺口很大，建設“節約型社會”的觀念深入人心。而照明能耗在整個建筑能耗中所占比例較大，照明節能日顯重要。現階段世界各國都在重視采用智能照明系統，推行“綠色照明”計劃。在我國，照明耗電占年發電總量的l0％（超過100億kW·h）。而對照明時間長，尤其照明場所多的現代建筑、機關、學校，照明超過本單位所有耗電的40％。目前，國內這些地方的照明燈具控制大多采用手動開關，即使嚴格管理，仍不可避免地出現忘記關燈的疏忽。特別是在白天，情況更是如此。從而造成大量的能源浪費；另外，各種照明燈具都具有一定的使用時限，在光線充足的情況下仍繼續使用，必然會縮短燈具的使用壽命[1]。為解決上述問題，一種新型的節能控制系統就應運而生。現代建筑中的照明不僅要求能為人們的工作、學習、生活提供良好的視覺條件，而且要能利用造型的光色營造出具有一定美感的室內環境，以滿足人們的心理和生理要求。1.2國內外照明控制系統的現狀近年來，隨著照明系統的進一步得到重視，在智能照明領域，很多廠商紛紛推出自己的產品，但大多數沒有采用國際通用的協議規范，而是自定協議，各自為戰。這樣，照明控制系統一般可分為開放型照明控制系統與非開放性照明控制系統。事實證明，這種模式造成開發成本昂貴，非無法實現不同廠商產品之間的互聯互操，難以開拓市場。選擇一個由一個中立的、營利組織管理、不依賴某一特定的制造商國際標準協議，必然成為智能照明發展的正確方向。1.3課題意義及選題依據照明控制是貫徹落實“建設節能環保型社會”計劃中不可缺少的組成部分。同時，照明控制也是照明設計中很重要的內容，特別是在對光環境要求比較高的場所。所以照明控制的作用可以歸納為兩個方面：節約能源和營造良好的光環境[2]。而現在的世界，封閉協議勢必與技術發展的潮流不相符，研究和開發照明控制系統時，原則上應遵循某種開放協議，鑒于需求的多樣性，應按需選擇相應的開放協議，以滿足不同的需求。DALI是英文DigitalAddressableLightingInterface的縮寫，意為數字式可尋址照明控制接口標準。DALI是用于滿足現代化照明控制需要的非專有標準，它不是一個系統，而是一種定義了實現電子鎮流器和控制模塊之間進行數字化通信的接口標準。利用DALI可以實現對多個燈具進行單獨尋址、調光、營造出所需的各種光環境，并達到節約能源的目的。DALI協議是開放的國際標準，我國的很多技術人員也正在進行據此開發具有自身知識產權的照明控制產品，因此DALI的前景是十分美好的。如果說，智能照明的時代已經到來，而DALI智能照明時代的將來更為輝煌。1.4課題目標及主要內容本文利用DALI協議，設計開發了基于DALI的智能照明系統。主要工作如下：（1）介紹照明控制系統的基本概念，以及各種的照明技術；（2）詳細介紹DALI協議的基本內容，原理及應用；（3）構建了基于DALI的智能照明系統，實現DALI協議在智能照明系統中的應用；（4）DALI智能照明系統的實驗方案設計，以及實驗指導書的編寫。照明控制系統2.1傳統照明系統與智能照明系統的對比分析傳統照明系統是以照明配電箱通過手動開關來控制照明燈具的通斷，或通過回路中串入接觸器，實現遠距離控制。智能照明系統是指用計算機技術并輔助其他手段，對電力照明實行自動控制，從而達到在降低照明系統電能消耗和其他使用費用的同時，在適當的時間、適當的場合提供適當的照明。智能照明控制系統一般包括時鐘控制、自動調光控制、區域場景控制、動靜探測控制、應急照明控制等控制內容。在控制方式和照明方式上，傳統照明系統中的燈具控制基本上采用手動開關，在很大程度上依賴人的參與，其照明方式也只有開和關兩種狀態；而智能照明控制系統的控制功能強、方式多、可通過實現場景的預設置和記憶功能，操作時只須按一下控制面板上某一個鍵即可啟動一個燈光場景，各照明回路隨即自動變換到相應的狀態。在照明方式上，由于智能照明控制系統采用“調光模塊”，通過系統的自動調光即可在不同使用場合得到不同的燈光效果。從管理角度看，傳統照明系統對照明的管理是人為化的管理，而智能照明系統可實現能源管理自動化，通過分布式網絡，只需一臺計算機就可對整幢大樓的照明實現有效監控和管理。由于智能照明系統采用了光線感測、動靜探測、定時開關、智能調光等技術以及智能化的運行模式，從而使整個照明系統可以照經濟有效的最佳方案來準確運作，不但降低了運行管理費用，而且最大限度地節約了能源，與傳統的照明控制方式相比較，可以節約電能20%以上[3]。同時，智能照明系統中采用了軟啟動、軟關斷技術，能避免或降低電網電壓以及浪涌電壓對燈具的沖擊，從而起到保護燈具、延長燈具使用壽命的作用。更值得一提的是，智能照明控制系統具有開放性，通過標準接口可方便地與BAS系統聯接，實現智能大樓的樓宇自控系統集成[4]。2.2智能照明系統的控制措施照明節能的基本原則是在保證不降低生產、作業視覺要求，不降低照明質量的條件下，力求減少照明系統中光能的損失，最有效地使用電能。一般可以通過兩個途徑：一是使用最有效的照明裝置（包括光源、燈具、鎮流器等）；二是使用者在需要時才使用它，盡量減少不必要的開燈時間、開燈數量和過高的照度，杜絕浪費。后者就是照明控制。智能照明系統可對白熾燈、日光燈（專用鎮流器）、節能燈、石英燈等多種光源調光，滿足各種環境對照明的要求。適用范圍有：大型公共建筑，如會展中心、航站樓、客運站、體育場館、大型商場等；博物館、美術館、圖書館等文化建筑和教學建筑；星級酒店和高檔寫字樓的宴會廳、多功能廳、會議室、大堂、走道等場所。智能照明常用的控制方式有場景控制、群組組合控制、定時控制、天文時鐘、光感探頭控制、就地控制、遠程控制、圖示化監控、應急處理、日程計劃安排等。其主要功能及應用場所如下:（1）場景控制用戶預設多種場景，按動一個按鍵，即可調用需要的場景。多功能廳、會議室、體育場館、博物館、美術館、高級住宅等場所采用該控制方式。（2）群組組合控制可設定一個按鍵，對多個配電箱（跨區）中的照明回路進行開光控制，即一鍵可控制整個場所的照明開關。（3）定時控制根據預先設定的時間，觸發相應的場景，使燈光打開或關閉。應用于地下車庫等大面積場所。（4）天文時鐘輸入當地的經、緯度，系統自動推算出當天的日出、日落時間，根據這個時間來控制照明場景的開關。特別適用于夜景照明、道路照明。（5）光感探頭控制根據光感探頭探測到的照度，控制照明場所相關燈具的打開或關閉。常應用在寫字樓、圖書館等場所。靠近外窗的燈具可采用光感探頭，根據天然光的亮度進行開或關，以節約用電。（6）就地控制一般情況下，控制過程自動進行。在某些情況下，可使用控制面板來強制調用需要的照明場景模式。（7）遠程控制通過互聯網（Internet）對照明控制系統進行遠程監控。可對系統中的各個照明控制箱的照明參數進行設定、修改；對照明狀態進行監視、控制。（8）圖示化監控用戶可以使用電子地圖功能，對整個控制區域的照明進行直觀的控制。可將整個建筑的平面圖輸入系統中，并用各種不同的顏色來表示該區域當前的狀態。（9）應急處理在接收到安保系統、消防系統的警報后，能自動將指定區域照明全部打開。（10）日程計劃安排可設定每天不同時間段的照明場景狀態，并將場景調用情況進行記錄打印輸出，方便管理[5]。2.3智能照明控制系統的組成智能照明控制系統采用模塊化分布式結構，系統結構見下圖2.1。各模塊內置微處理器和存儲器，通過一條（五類）通訊電纜將所有照明控制部件連接起來進行信息傳遞，完成對室內外照明及相關控制。智能照明控制系統由輸入、輸出及系統三部分組成。輸入部分的功能是：將外界的控制信號轉換為系統信號，并作為控制依據。它包括控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、時鐘管理器、遙控器。輸出部分的功能是：接收總線上的控制信號，控制相應的負載回路，實現照明控制。它包括調光控制器、開關控制器及其它模擬輸出單元。系統部分由供電單元、系統網絡、調制解調器、編程插口和PC監控機等具有獨立功能的部件組成，在系統控制軟件的支持下，通過計算機對照明系統進行全面的實時控制[6]。AC220VAC220V直流電源調光控制開關控制調光控制輸出輸出輸出傳感器控制面板時鐘管理器編程接口液晶顯示觸摸屏遙控器接口總線編程器打印機調制解調器圖2.1（1）調光控制器調光模塊是控制系統中的主要設備。它的主要功能是對不同功能的燈具進行配電、無級連續調光和開關控制（開關控制器無調光功能）。能適應電源電壓、頻率的變化，抑制電磁干擾，改善電源電壓輸出波形，防止高啟動電流和熱沖擊，以及通過軟啟動特性和軟關斷技術來保護燈具，延長燈具壽命。（2）控制面板相當于傳統照明系統中的照明開關，安裝在便于操作的地方。人們可以通過操作控制面板上的按鈕,，啟動照明系統中的燈光控制回路組合，從而調用某個燈光場景。所謂燈光場景，即系統中由不同的照明回路、不同的亮暗搭配而成的一種燈光效果。這種燈光場景可以預設置和記憶在調光模塊和開關模塊中，用戶可以通過控制面板或液晶顯示觸摸屏設置相應燈光場景以達到某個照明效果。（3）智能傳感器是系統中實現照明智能管理的自動信息傳感元件，具有動靜檢測（用于識別有無人進入房間）、照度動態檢測（用于自動日光補償）和接收紅外線遙控三種功能。（4）時鐘管理器用于一周或一年內復雜照明事件和任務的時序設定，可對客廳、餐廳、臥室、洗手間、走廊、景觀照明等系統具有周期性控制特點的場所實施時序控制。一臺時鐘管理器可管理多個區域，每個區域可有多個回路、多個場景。（5）液晶顯示觸摸屏它是一種較高級的人機界面，具有信息存儲記憶功能，能顯示多種畫面圖像及相關信息，實現直觀的多功能、多區域控制。（6）編程插口采用便攜式編程器或計算機插入編程插口與系統網絡相連接，就可對系統任何一個調光區域的燈光場景進行預設置、修改或讀取，并顯示各調光回路預設置值。（7）控制計算機這種智能照明控制系統是一個數字式控制系統，它能接受控制計算機的管理。可通過控制計算機對照明控制網絡進行實時監控、管理和對有關信息的網絡遠程傳輸[7]。2.4智能照明系統的優越性（1）良好的節能效果采用智能照明控制系統的主要目的是節約能源。智能照明控制系統借助各種不同的“預設置”控制方式和控制元件，對不同時間不同環境的光照度進行精確設置和合理管理，實現節能。這種自動調節照度的方式，充分利用室外的自然光，只有必需時才把燈點亮或點到要求的照度水平，節電效果十分明顯，一般可達30％以上。此外智能照明控制系統中對熒光燈進行調光控制，由于熒光燈采用了有源濾波技術的可調光電子鎮流器，降低了諧波的含量，提高了功率因數，降低了低壓無功損耗。一般商場和寫字樓的燈光照度都是按照晚問使用設計，白天也要開燈補光，這樣就造成大量電能的浪費，在這種場合值得大力推廣智能照明控制系統。（2）延長燈具壽命延長光源的壽命不僅可以節省大量資金，而且大大減少更換燈管的工作量，降低了照明系統的運行費用。管理維護也變得簡單了。無論是熱輻射光源。還是氣體放電光源，電網電壓的波動是光源損壞的一個主要原因。因此，有效地抑制電網電壓的波動可以延長光源的壽命。智能照明控制系統中的相關器件能成功地抑制電網的浪涌電壓，同時還具備了電壓限定和濾波等功能，避免過電壓和欠電壓對光源的損害。采用軟啟動和軟關斷技術，避免了沖擊電流對光源的損害。通過上述方法，光源的壽命通常可延長2-4倍。（3）改善工作環境，提高工作效率良好的工作環境是提高工作效率的一個必要條件。合理地選用光源、燈具及性能優越的照明控制系統，提高照明質量。智能照明控制系統具有開關和調光兩種控制方法，可以有效地控制各種照明場所的平均照度值，從而提高照度均勻性。同時，系統能根據不同的時間段，人們的不同需要，自動調節照度。（4）實現多種照明效果的光環境多種照明控制方式，可以使同一建筑物具備多種藝術效果，為建筑增色不少。現代建筑物中，照明不單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應具備多種控制方案，使建筑物更加生動，藝術性更強，給人豐富的視覺效果和美感。一棟建筑物中，室外景觀照明可以預設為春夏秋冬四季變化，周末節假日場景，大型慶典場景；會客廳、會議室等可以預設會議、投影會間休息等不同場景。在傳統的人工控制方式下，難以實現如此多種多樣的照明效果。（5）提高管理水平智能照明控制系統是以自動控制為主、人工控制為輔的系統。在一般的情況下，不需要有人的參與照明系統自動實現開關和調光功能。既大大減少了管理人員的數量，也排除了由于人為因素而出現的不定時開關，影響學校的正常教學、生活秩序的情況出現。（6）功能擴展的便利性智能照明系統通過接口連接各種智能模塊，擴展系統的功能。照明系統能自動檢測電源、各種模塊的工作情況，有異常情況發生就會及時報警和處理。其次，消防系統主機通過通訊接口能實時獲得應急照明系統的運行資料，按程序要求對應急照明系統實施聯動控制。系統還可以通過調制解調器與遠程主機進行通訊，遠程監視、控制照明，實現照明系統的網絡化、數字化。（7）較好的投資收益效果智能照明控制系統在節能和延長燈具壽命的同時，有效節省了電費與管理費用的支出。根據一般的辦公大樓運營的經驗來看，節能效果能達到40％以上，一般的商場、酒店、地鐵站等節能效果也能達到25％～30％；學校在這方面還沒有具體的統計數據，但根據分析，效果還是令人滿意的[5]。2.5智能照明系統的幾種協議（1）基于HBS協議的智能照明控制系統HBS是家庭總線（HomeBusSystem）的簡稱，是由日本三菱、松下、日立、東芝等著名企業聯合推出的家庭網絡協議，主要應用于智能家居系統。HBS系統除了有強大的智能照明功能外，還有防盜、防火、報警、遠程監控等安全監控功能，以及水表、電表、煤氣表的計量控制功能。其中智能照明的主要功能有：1）一對一的控制，一處的開關控制一處的燈光，控制相當細致；2）狀態顯示，開關面板上可顯示所控燈光的狀態，便于檢查；3）紅外遙控，通過紅外遙控器控制燈光，操作方便；4）場景設置，可根據用戶的需要設置更換照明環境，以達到舒適的效果。鑒于HBS系統的控制靈活、方便，目前為止已在很多建筑的照明安防系統有應用。（2）基于C-BUS總線的智能照明控制管理系統C-BUS系統是Clipsal-Bus的簡稱，由澳大利亞奇勝電器公司于九十年代初推出的一個二線制智能控制系統，主要用于樓宇內的智能照明系統，此外還可用于樓宇的空調通風系統、安防系統、變配電系統、電梯系統等。C-BUS系統機構靈活，常設計成總線型、星型、樹型等拓撲結構，組成網絡相當方便。在C-BUS系統中，大多單元器件均內置微處理器和存儲單元，由一對信號線連接成網絡。每個單元均設置唯一的單元地址，并且每個單元的地址是獨立的，即可獨立尋址。用軟件設定其功能，通過輸出單元控制各回路負載。輸入單元通過群組地址和輸出元件建立對應聯系。當有輸入時，輸入單元將其轉變為C-BUS信號在C-BUS系統總線上廣播，所有的輸出單元接收控制信號并作出判斷，控制相應回路輸出。

C-Bus系統是由計算機設定的，一旦系統設置完成后電腦即可移走。所有的系統參數被分散存儲在各個單元中，即使系統斷電也不會丟失。一旦電腦接入C-BUS系統中，則可實現時監控，定時控制等功能。其中智能照明的主要功能有：1）對大廈中公共照明、泛光照明系統的開關狀態和故障狀態進行監控；2）對公共區域的照明可根據時間表進行分區，分時控制，以節約能耗；3）對泛光照明系統根據要求改變照明模式。雖然C-BUS系統是開放的，與其他系統的可通過專用接口軟件連接，但該系統不是國際標準的產品，所以他們的兼容性有限，與其他公司的產品之間的互連比較困難。（3）i-BUS智能照明控制系統i-BUS系統由ABB公司創立，目前已經被廣泛應用于智能建筑中，如大型的醫院、圖書館、商場、廣場等，其也是集現代樓宇中的照明、空調通風、安防等設備的自動控制為一體，具有強大的功能。i-BUS系統通常通過一條i-BUS總線連接各種控制功能的模塊，其基本結構是一條i-BUS主干線上通過干線耦合器掛有若干條i-BUS主線，一條i-BUS主線上再通過線路耦合器掛著支線，通過各支線來控制具有不同功能的模塊，一條支線上可通過組合具有不同功能的模塊來靈活完成各種控制功能。經常用到的i-BUS模塊有執行器、人體感應器、觸摸屏、智能面板等。由于i-BUS系統是全分散型的控制系統結構，無需另加任何中央控制器之類的設備，對燈光等設備的控制是通過軟件編程實現的。（4）EIB協議EIB是歐洲安裝總線(EuropeanInstalingBus)的簡稱，它的統一管理機構為EIBA，共有500多個會員，在歐洲的樓宇智能化標準中占主導地位。EIB系統是一個二線制的總線型式的智能控制系統，主要用于對照明系統和空調系統的智能控制，也可用于消防和保安等系統中的聯動控制。系統中所有單元器件（電源除外）均內置微處理器和存儲單元，由一對信號線（雙絞線）連接成網絡。每個單元均設置唯一的物理地址并用軟件設定其功能，通過輸出單元控制各回路負載。輸入單元通過組地址和輸出組件建立對應聯系。當有輸入時，輸入單元將其轉變為EIB總線信號在EIB總線上廣播，所有的輸出單元接收并做出判斷，控制相應同路輸出。EIB產品有三種安裝方式:執行器類產品用標準導軌集中安裝；傳感器類產品用86型面板就地安裝：而調光器件、百葉窗傳動裝置則嵌入用電設備。品種豐富、規格齊全的EIB產品，不僅能提供C-Bus,Dynet總線產品的功能，而且還能提供諸如電動窗簾、空調和其它電動執行機構的應用模塊，進行能源、采光、保安、通訊和樓宇管理。因此，EIB系統涵蓋了樓宇自控系統（BAS）的部分功能。EIB出現之后由于其本身的優良表現獲得了越來越多用戶的認可，在歐洲基本上確立了主導地位，但是在世界其他地區尚未取得絕對優勢。后來EIB協議發展為KNX協議，并于2001年完成了新協議的文本。KNX協議在保持EIB的優良特性的同時，廣泛吸取了歐洲其他協議的優點，成為歐洲地區樓宇智能化系統的主流技術代表。（5）DALI協議DALI是數字可尋址照明接口（DigitalAddressableLightingInterface）的簡稱，DALI協議1994年列入IEC60929標準，是一項標準化、開放的數字通信協議，它規定了電子鎮流器與控制器之間的通信方式，得到國際主要燈具、鎮流器和夾具制造商的支持，1999年Philips公司對DALI協議做了進一步的完善工作，并在漢諾威國際燈展上推出了基于DALI的系列產品。DALI定義標準時，旨在建立一個結構清晰的簡單系統，用于室內的智能、高性能照明管理，實現開/關、調光、場景、狀態顯示功能，受控對象明確為鎮流器。典型DALI協議數字調光鎮流器由兩部分組成，日光燈調光模塊和DALI通訊控制模塊。日光燈調光模塊大多選用功率半導體國際整流公司生產的專用IC，如IR2156，IR2159，通訊模塊則選用專用芯片進行設計，與DALI總線交換信息，并對調光模塊進行數字控制，鑒于DALI的良好市場前景，芯片公司紛紛推出各自的芯片，其中尤以Motorola和Philips公司產品最具代表性。DALI協議主要是對電子鎮流器的調光控制，是專用的照明控制協議，提供數字可尋址調光接口，作為樓宇自控系統在燈光控制部分的補充和擴展，而且有許多其他系統沒有的優點，比如結構簡單、安裝方便、操作容易、功能優良等，所以為業界廠商所看好，DALI協議不能應用與其他的自動控制系統[8]。DALI智能照明控制系統3.1DALI協議簡介DALI數字可尋址照明接口（DigitalAddressableLightingInterface）是一種數據傳輸的協議，它定義了電子鎮流器與設備控制器之間的通信方式。1999年Philips，Orsam，Tridonic等公司共同制訂了DALI的工業標準，現在已納入IEC60929標準，可保證不同的制造廠生產的照明設備互相兼容。DALI系統具有分布式智能模塊，各個智能化DALI模塊都具有數字控制和數字通信能力，地址和燈光場景信息等都存儲在各個DALI模塊的存儲器內。DALI模塊通過DALI總線進行數字通信，傳遞指令和狀態信息來實現燈的開關、調光控制和系統的設置等功能。故DALI控制器位置改變時，不需要改動燈的電源線。DALI協議是基于主從式控制模型建立起來的，控制人員通過主控制器操作整個系統。在DALI系統中，通過熒光燈調光控制器（作為主控制器Master）可對每個鎮流器（作為從控制器Slave）分別尋址，這樣可實現對連在同一控制線上的每個熒光燈進行查詢、調光等控制。一個單段DALI數據控制線上可對64個鎮流器分別編址，每個鎮流器內最多可設置16個燈光場景，同一個鎮流器還可以編在一組或在多個組，最大編數組為16，這樣一個DALI系統可控制多達1000個鎮流器[1]。DALI是一種數據傳輸的協議，它與BMS（樓宇綜合管理系統）或者EIB、LON總線系統不同，不是具有各種復雜控制功能的系統，而僅僅是作為一個燈光控制子系統的數據傳輸協議。它支持開放式系統，可通過網關（gateway）集成于大樓管理系統BMS中，接受BMS控制命令或回收子系統的運行狀態參數。DALI協議是針對標準化器件的使用而設計的，而且接線簡單、成本較低，可廣泛適用于以下場合：（1）在根據不同的活動采用不同的照明方式的多功能室內，例如酒店、會議室等；（2）由于不同的要求需要減低或增加亮度的場合；（3）需根據不同的自然光（例如：白天、中午、下午、晴天或陰雨天等）適當地自動調節室內照明度達到合適照度的場合。3.2DALI協議電氣特征DALI接口構成智能照明控制系統有簡單、可靠、功能優良的主要特點、DALI接口通信協議編碼簡單明了，通信結構可靠。DALI協議的主要電氣特征如下：（1）異步串行通訊協議；（2）信息傳送速率1200baud，半雙工，雙向編碼，數據的傳送采用曼徹斯特編碼方式；（3）雙線差分驅動；（4）電壓差在9.5V～16V之間為1，在-4.5V～4.5V為0；（5）通訊傳輸由主控單元控制；（6）共可連接64個從控單元，且均可獨立編址。3.3DALI協議指令類型與命令結構DALI協議從主控單元向從控單元發出的指令數據由19bit位數組成。如圖3.1所示。第1位是起始位，第2到第9位是地址位，第10到第17位是數據位，第18、19位停止位。地址字節指令字節S7654321076543210SS起始位停止位圖3.1主控制令DALI協議允許多種指令，指令的地址字節有多種形式：（1）單獨控制個從機的個體地址，編址形式為“0AAAAAAS”，其中“AAAAAA”是地址，編址范圍是0～63，稱為短地址（shortaddresS），這就決定了可以對64個從控進行單獨編址；（2）成組控制的組地址指令，編址形式為“100AAAAS”，其中“AAAA”是地址位，編址范圍是0～15，所以最多可進行16組成組控制；（3）廣播命令編址形式為“1111111S”，可實現對所控制的全部從機統一指令控制；（4）專用指令，可進行特殊的命令，編碼形式為“101CCCCS”，其中“CCCC”為指令代碼，例如實現對從機狀態的查詢等。如表3.1所示。表3.1DALI協議指令的地址形式地址形式字節形式短地址0AAAAAAS（AAAAAA：0～63，S=0／1）組地址100AAAAS（AAAA=0～15，S=0／1）廣播地址1111111S（S=0／1）專用指令101CCCCS（CCCC=命令碼，S=0／1）DALI鎮流器的編址是在系統調試時完成的，產生地址采用隨機方法，每次調試后控制線上任何一個鎮流器的地址都是不確定的，因此當系統中某個鎮流器發生故障需要更換時，不是簡單換一個新的，而是要確保新替換上去的鎮流器的地址必須與換下來的地址相同，以免產生地址沖突。目前還必須借助專用調試工具對鎮流器地址進行重新編址。DALI協議中從機只有在主控制器查詢時，才向主機發送數據。從機向主機發送的數據由11bit位數組成，如圖3.2所示。第1位是起始位，第2到第9位是數據位，第10和第11位是停止位[9]。數據字節S76543210SS起始位停止位圖3.2從控指令3.4DALI參數DALI是用兩條通信線（控制線）在主設備和從設備雙方之間進行串行通信，根據串行協議設置高電平或低電平。用通信線的電壓表示高電平或低電平，在發送方，電壓在11.5V到20.5V間表示高電平，在4.5V到-4.5V間表示低電平。沒有通信時（空閑狀態），主設備保持高電平。主設備主要指控制器，控制器可以為計算機，也可以為微控制器：從設備主要指DALI鎮流器，有時也指DALI傳感器。DALI鎮流器是最常用的DALI從設備，一方面直接控制照明設備，另一方面可以接收處理DALI信號，并保存該鎮流器的地址信息分組信息、場景信息、亮度信息和狀態信息等；DALI傳感器由各種傳感器加控制芯片組成，用來產生照明設備自動調整狀態所需要的各種環境信息。主設備控制從設備的方式有兩種：一是計算機控制，計算機與照明系統間用串行協議通訊（如RS232）；另一種是微控制器控制，微控制器與照明系統間同樣用串行協議通訊。DALI系統接口器件安裝簡單方便。主控單元與從控單元通過兩條控制線連接，安裝時也無極性要求，對線材也無特殊要求，控制線無需屏蔽，只要求主電源線與控制線隔離開。不過需要注意的是，一條接口線上的最大電流為250mA。同時，DALI線上的最大電壓降不能超過2V，兩個DALI器件之間的距離不能超過300m。DALI系統的最大電流限制為250mA，每個電子鎮流器的電流消耗設定在2mA，在一個DALI裝置中最多有125個鎮流器，即鎮流器的DALI終端在空閑或接收狀態最大可以引導2mA的電流。因此，設計者在設計DALI系統時必須注意任何DALI總線上鎮流器和控制裝置的電流之和不能超過250mA。鎮流器控制器鎮流器控制器最長最長300m最大壓降2V鎮流器鎮流器鎮流器鎮流器鎮流器鎮流器圖3.3DALI安裝布線圖DALI智能照明控制系統主要由DALI鎮流器和控制單元組成。DALI鎮流器采用開放的通信協議與控制單元進行通信。DALI系統中，每個鎮流器具有唯一的物理地址，DALI接口線（或者回路）有64個物理地址，每個地址單獨和控制設備進行通信。每一個單元都能對廣播指令產生響應。每一DALI總線上的鎮流器最多分成16個組，一個鎮流器可以屬于不同的組，此外，每個鎮流器有16種預設置場景，軟件可以把不同的場景分配給每一個鎮流器或者一個特定組的所有鎮流器，這些功能由軟件來實現。DALI鎮流器內部是智能型的操作簡單容易，具有自動處理燈絲預熱、點亮、調光、開關以及故障檢測等功能。DALI系統的用戶界面十分友好，用戶無需對內部結構深入理解就可以很容易操作控制，如發送一個改變現行場景的命令，各個相關鎮流器會根據現行亮度與場景要求亮度之差進行相應的調光；或發送查詢命令就可回收各鎮流器的運行狀態和參數等。3.5DALI智能照明系統的組成熒光燈的調光控制方法是隨著電子鎮流器技術不斷創新發展而提高的，早期對帶有鐵芯鎮流器的熒光燈調光一般采用可控硅前沿相控調光器輸出直接調控熒光燈的亮度，鎮流器僅僅是串聯在熒光燈回路中的一個負載，這種調光方法效率低，性能差，調光范圍窄，現今國內外很少用。近年來隨著高頻電子鎮流器的出現改變了鎮流器的技術性能，不少公司逐步推出效率高、性能好、調光范圍寬、智能化程度高的高頻可調光電子式熒光燈鎮流器，這種鎮流器作偽熒光燈的電子控制裝置已成為當今熒光燈調光控制的主流產品。可調光電子鎮流器通常實用230V的電源電壓，通過經DALI線傳輸的命令可以開關照明設備或調光。DALI是由一些燈具、鎮流管和夾具制造商合作開發的，它是一項開放的數字通信協議，允許控制器和熒光燈、白熾燈等照明夾具之間的通信。遵循DALI協議的鎮流器使用低電壓配線連接成一條照明總線，系統中的每個鎮流器都分配一個地址，從而實現熒光燈的獨立控制和任意分組控制。DALI智能照明控制系統有相當優越的特點，包括控制單元的數字化獨立地址、直接雙向通信、設備狀態反饋、靈活的拓撲結構，簡單的布線要求等。DALI照明控制系統如圖3.4所示。電源PS電源PS控制單元DALI控制器控制單元控制單元控制線電源線圖3.4DALI智能照明控制系統拓展性很強，重新配置非常容易。通過軟件設置，就可以根據需要輕易設置或改變照明的場景、功能，而不需要改動原先的硬件布置。由于DALI布線方式靈活，對拓撲形式無特殊要求，系統擴展無需更改布線，新加入設備可接于系統任意位置，且變更設備分組、修改地址等均無需調整線路。也就是說當照明系統需要擴展而增加新鎮流器時，無論在DALI智能照明控制系統的什么地方，只要將鎮流器連到DALI網絡上即可，不需重新配線。DALI鎮流器的編址是在系統調試時完成的，DALI系統的編址是虛地址，可以自動產生地址，也可以人工產生地址。DALI系統通過網關集成于建筑管理系統BMS中，可以接受BMS控制命令。DALI是專用的照明控制協議，用于在照明設備之間傳送數字信息。DALI不能用于其他的控制系統，例如BAS系統。然而，DALI系統特別適用于調光控制、場景控制、光源故障狀態反饋，而且DALI可以和容易與樓宇自動控制系統（BAS）相連接，如圖3.5所示。BACnet通信轉換網關BACnet通信轉換網關傳感器控制操作面板無線控制器數字調光電子鎮流器數字調光電子鎮流器數字調光電子鎮流器RS-232DALI總線1200bps，雙向串行通信，雙絞線介質圖3.5集組合開關與調光控制于一體的DALI鎮流器，通過DALI接口連接到2條控制線上，通過熒光燈調光控制器（作為Master）可對每個鎮流器（作為Slave）分別尋址，這意味調光控制器可對連在同一條控制線上的每個熒光燈的亮度分別進行調光，一個單段DALI數據控制線上可對64個鎮流器分別編址，每個鎮流器內可設置16個燈光場景，同一個鎮流器還可以編在一組或在多個組，最大編數組為16，于是一個DALI系統可控制多達1000個鎮流器。DALI系統的功能主要是由控制單元決定的。控制單元將傳感器，控制操作面板開關，數字調光電子鎮流器以及執行設備聯在一起協調工作。在現實生活中，傳感器、控制操作面板和控制單元的連接方式主要只有兩種。然而，采用哪一種則取決于現實中具體的燈光控制需要。主要有以下兩種方式：（1）把傳感器和控制操作面板分別直接連接到以控制單元為中心的控制單元上，通過控制單元再和DALI網絡連接.此方式通常適用于標準的DALI設備，如圖3.6。智能傳感器控制操作面板智能傳感器控制操作面板無線遙控器控制單元DALI由于這種控制方式的控制單元都要安裝在固定的位置，傳感器、控制操作面板等安裝時都要與固定的控制單元連接，系統擴展時非常不方便、不靈活，因此通常應用于小型調光系統，而且還比較少被采用。（2）以DALI網絡為中心，傳感器、控制操作面板以及控制單元都通過DALI網絡相連接，而無需用線直接把傳感器、控制操作面板以及控制單元相連接，如圖3.7。DALIDALIDALIDALI智能傳感器控制單元控制操作面板無線遙控器圖3.7而此種方式在系統擴展時只要將照明控制系統中的設備，如智能傳感器，控制操作面板以及控制單元連接到預先設置安裝好的DALI網絡上即可，擴展非常方便靈活，適用于大型智能照明控制系統。實現遠距離的各個設備的連接和對照明的控制。因此這種方式一般在大型智能照明系統得到廣泛的運用。DALI智能照明系統的實驗方案設計4.1實驗要求與目的構建一個DALI單區域智能照明控制系統，系統將實現場景預設、亮度調節，軟啟動軟關斷等復雜的照明控制功能，給學生展示一個聚集當今智能照明先進技術的實驗平臺。（1）使照明系統運行在全自動狀態。可預先設置若干場景，根據預設定的時間自動地在各種工作狀態之間轉換。（2）照明設備的聯動功能。當實驗平臺內有事件發生時，需要的照明組能夠做出相應的聯動配合。（3）智能調光功能。對大多數燈具（包括白熾燈、日光燈，配以特殊鎮流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等）能夠根據周圍空間光線的強弱進行智能調光，從而能夠充分利用自然光實現節能的目的。4.2實驗方案的設計本實驗通過構建一個DALI單區域智能照明控制系統，系統將實現場景預設、亮度調節，軟啟動軟關斷等復雜的照明控制功能，給學生展示一個聚集當今智能照明先進技術的實驗平臺。DALI鎮流器內部是智能型的，DALI系統中每個鎮流器有其獨立的地址，因此可以實現對每個熒光燈的亮度分別進行調光控制。通過DALI系統發出指令，可不必在主回路上設計開關。DALI系統可向照明裝置發出指令，又可以接收照明裝置反饋的信號。DALI系統可以很容易的重新配置。通過軟件設置，可容易改變照明的場景、功能，而不需要改變硬件。當照明系統需要擴展而增加新鎮流器時，無論在DALI系統的什么地方，只要將鎮流器連到DALI網絡上即可，不需重新配線。DALI鎮流器的編址是在系統調試時完成的，DALI系統的編址是虛地址，可以自動產生地址，也可以人工產生地址。DALI系統通過網關集成于BMS中，可以接受BMS控制命令，或返回子系統的運行狀態參數。DALI安裝簡單方便，DALI接口有2條主電源線，2條控制線，對線材無特殊要求，安裝時無極性要求，但主電源線與控制線需隔離開，控制線無需屏蔽，但控制線上電流在250mA，線長300m時壓降不超過2V。在DALI總線中連接傳感器，傳感器編址后可以唯一尋址。在本實驗系統中，運用了DALI網絡提供電源的DALIPS、5.7寸彩色觸摸式屏幕x-touchPANEL、控制兩個照明燈組的模塊DALIGC、控制四個燈光場景模塊DALISC、超小型繼電器模塊DALIRM、以及用以實現人體紅外開關，室內與自然光補償照度可配合遙控器使用的DALIMsensor等儀器設備。以上儀器設備將采用來自奧地利銳高(TridonicAtco)公司的產品。本實驗的DALI智能照明控制系統電路圖如圖4.1：圖4.1系統電路圖4.3智能照明實驗系統的演示和展示性實驗方案設計本智能照明實驗系統中，有DALI智能照明控制系統展示平臺1套，規格尺寸為2m*1.5m的平臺，用以向學生展示較為完整的、先進的DALI智能照明控制系統；此外，另布置DALI智能照明最小控制系統4套，用以讓學生自己可動手組建DALI智能照明控制系統，可加強學生的動手能力和對DALI智能照明控制系統的認識。具體布線圖如圖4.2：圖4.2系統結構圖（1）監視器件：通過DSI-SMART作為對外界光照度或者人的活動的監測。其可以對周圍環境的光照度進行采樣，然后傳送到控制模塊進行燈具的光調節。（2）T5RGB熒光燈組：通過可觸摸控制面板或者計算機分別調節每支熒光燈的色彩亮度，調節整個燈組色彩變化效果。（3）白熾燈、射燈以及天花節能燈燈組：通過可觸摸控制面板或者計算機可以分別設定其的開關時間以及亮度等。（4）LED燈組：通過可觸摸控制面板或者計算機可以分別對LED燈組的工作模式進行設定，如現實效果、內容等。（5）T5熒光燈組：通過與傳感器的探測可以進行自動的控制場景模式、開關時間以及亮度等。（6）T8熒光燈組：其主要就是色溫的控制表現，通過可觸摸控制面板或者計算機分別調節每支熒光燈的色溫，達到調節整個燈組色溫的效果。（7）控制組：控制組中有一個可觸摸控制面板，通過其可以對系統進行開關、調光以及場景選擇等控制。通過這個實驗的演示與展示，學生可以對當前主流的智能照明系統有個比較深的感性認識，以及對此系統中的一些器件功能有所了解和認識。并且通過該實驗平臺，學生還可以看到整個智能照明系統是如何運作，也能夠直接看到燈具的具體場景變化、光亮度、彩度的變化，以及自動感應紅外線探頭對外部環境變化使得燈具的變化等。也可以通過此系統的方便的控制以及完美的表現效果，能激發起學生對此方面課程的興趣和熱愛，進而不斷了學習、研究、創新。4.4智能照明實驗系統自主型的實驗方案設計本實驗是上述演示和展示實驗中的一部分，由T5RGB熒光燈組和一些控制組器件中的可觸摸控制面板以及一些對外連接接口組成，構成了一個簡單的DALI智能照明控制系統。其系統結構圖如圖4.3：圖4.3自主實驗結構圖通過一些DALI的簡單設置，學生可以通過計算機來分別對每支熒光燈的亮度進行調節，使熒光燈呈現豐富的色彩，取得預想的效果。本實驗是給學生自己組裝、設置的一個簡單的DALI智能照明控制系統，其目的就是通過在上述演示與展示實驗之后，能夠給學生提供實踐動手操作的機會，使學生能夠在對DALI智能照明控制系統的感性認識上上升到理性認識，對該系統以及其原理有一個更深的認識，這對他們以后的學習提供了很大的幫助。4.5智能照明實驗系統開放型實驗方案設計本實驗是開放型實驗，是在完成以上兩個實驗方案之后由學生自主設想完成的開放性實驗。就是在原有配置的基礎上對該DALI智能照明控制實驗系統進行改進和創新，如：通過監測器件DSI-SMART對被監測的環境進行監測后，不僅僅是傳送到控制模塊進行燈具的光調節，而且還能夠接入EIB總線，對其他的照明系統和空調系統的智能控制，也可用于消防和保安等系統中的聯動控制。雖然已現有的實驗配置和學生現階段的知識，要完全實現上述所說到的全部功能有一定的難度，但是此實驗為開放性實驗，其主要目的只是通過在前兩個實驗的基礎上，當學生掌握了DALI智能照明控制系統的有關方面的知識之后，為了激發學生的思維，為了提高學生的能力，為了鼓勵學生的創新而設置的實驗。此實驗沒有固定的套路，沒有固定的模式，一切都是為了激勵學生進行創新。因此為了避免學生的一味的模仿，在此不寫出相關的實驗方案，讓學生自由發揮。4.6實驗指導書和實驗報告編制設計實驗一實驗項目名稱：基于DALI的智能照明系統的演示和展示性實驗實驗項目性質：總體DALI智能照明實驗系統的演示和展示所屬課程名稱：樓宇智能化技術實驗計劃學時：1學時一、實驗目的DALI單區域智能照明控制系統，系統將實現場景預設、亮度調節，軟啟動軟關斷等復雜的照明控制功能，展示了一個聚集當今智能照明先進技術的實驗平臺。（1）使照明系統運行在全自動狀態。可預先設置若干場景，根據預設定的時間自動地在各種工作狀態之間轉換。（2）照明設備的聯動功能。當實驗平臺內有事件發生時，需要的照明組能夠做出相應的聯動配合。（3）智能調光功能。對大多數燈具（包括白熾燈、日光燈，配以特殊鎮流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等）能夠根據周圍空間光線的強弱進行智能調光，從而能夠充分利用自然光實現節能的目的。二、實驗內容和要求DALI鎮流器內部是智能型的，DALI系統中每個鎮流器有其獨立的地址，因此可以實現對每個熒光燈的亮度分別進行調光控制。通過DALI系統發出指令，可不必在主回路上設計開關。DALI系統可向照明裝置發出指令，又可以接收照明裝置反饋的信號。DALI系統可以很容易的重新配置。通過軟件設置，可容易改變照明的場景、功能，而不需要改變硬件。當照明系統需要擴展而增加新鎮流器時，無論在DALI系統的什么地方，只要將鎮流器連到DALI網絡上即可，不需重新配線。DALI鎮流器的編址是在系統調試時完成的，DALI系統的編址是虛地址，可以自動產生地址，也可以人工產生地址。DALI系統通過網關集成于BMS中，可以接受BMS控制命令，或返回子系統的運行狀態參數。DALI安裝簡單方便，DALI接口有2條主電源線，2條控制線，對線材無特殊要求，安裝時無極性要求，但主電源線與控制線需隔離開，控制線無需屏蔽，但控制線上電流在250mA，線長300m時壓降不超過2V。在DALI總線中連接傳感器，傳感器編址后可以唯一尋址。要求在本實驗系統中，了解為DALI網絡提供電源的DALIPS、5.7寸彩色觸摸式屏幕x-touchPANEL、控制兩個照明燈組的模塊DALIGC、控制四個燈光場景模塊DALISC、超小型繼電器模塊DALIRM、以及用以實現人體紅外開關，室內與自然光補償照度可配合遙控器使用的DALIMsensor等儀器設備的工作原理。以及了解該實驗系統的運行原理和演示效果。三、實驗主要儀器設備和材料1、DALIPS：為DALI系統提供電源。2、x-touchPANEL：可觸摸控制面板，燈光尋址編程菜單界面功能。3、DALIGC：2個獨立輸入，用于控制兩個照明燈組的模塊。4、DALISC：用于控制4個燈光場景的模塊。5、DALIRM：配有DALI輸入的繼電器模塊。6、DALI－Msensor：實現人體紅外開關，室內與自然光補償照度可配合遙控器使用。7、DALIUSB：WINDIM/DALI的計算機串行接口。8、DALI－PCD300one4all：上沿和下沿移相調光器30－300VA。9、PCAT5EXCELone4all14-35W22-240V50/60/0Hz：可調光數字電子鎮流器。10、TEone4allsc50-105VA：低壓鹵素燈DALI數字可以調光變壓器。11、LED0025K2ll24V：DALI數字可以調光LED電子轉換器。12、DALIEIB：實現與EIB總線線連接。四、實驗方法、步驟既結果測試1、實驗系統結構示意圖圖4.4實驗系統結構示意圖2、實驗步驟：（1）監視器件DSI-SMART：通過DSI-SMART作為對外界光照度或者人的活動的監測。其可以對周圍環境的光照度進行采樣，然后傳送到控制模塊進行燈具的光調節。（2）T5RGB熒光燈組：通過可觸摸控制面板（x-touchPANEL）或者計算機分別調節每支熒光燈的色彩亮度，調節整個燈組色彩變化效果。（3）白熾燈、射燈以及天花節能燈燈組：通過可觸摸控制面板（x-touchPANEL）或者計算機可以分別設定其的開關時間以及亮度等。（4）LED燈組：通過可觸摸控制面板（x-touchPANEL）或者計算機可以分別對LED燈組的工作模式進行設定，如現實效果、內容等。（5）T5熒光燈組：通過與傳感器的探測可以進行自動的控制場景模式、開關時間以及亮度等。（6）T8熒光燈組：其主要就是色溫的控制表現，通過可觸摸控制面板（x-touchPANEL）或者計算機分別調節每支熒光燈的色溫，達到調節整個燈組色溫的效果。（7）控制組：控制組中有一個可觸摸控制面板（x-touchPANEL），通過其可以對系統進行開關、調光以及場景選擇等控制。DALISC和DALIGC主要負責對燈具的預設好