洁净厂房智能照明控制系统研制

徐森　薛金超　林育凡

摘 要：根据洁净厂房的特殊结构以及各洁净室对照明光源的特殊要求，设计了一套智能照明控制系统。采用该控制系统可以有效的提高工作效率、节约能源、提高厂区安全、实现快速巡检、远程操作、照明灯具故障预报等功能；具有良好的实用价值与经济价值。

关键词：洁净厂房；嵌入式系统；照明控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.104

0 引言

微电子、生物制药、手术医疗、精密仪器制造等企业所用的洁净厂房一般均由多个洁净室组成，人员流动路线复杂，出入通道迂回；人员进出洁净厂房时需要有自净时间，耗时较长；洁净厂房大多为无窗厂房，加上各洁净室对照明的特殊要求，所以洁净厂房的照明功率较大；有些洁净室具有保密要求，不希望无关人员进入。目前，洁净厂房内对照明的控制方式仍采用传统的就地控制方法，也就是各照明单元由本地的开关进行开、关控制。这就存在以下几个不足：

（1）有些洁净室需要有预开照明要求，传统控制方法需要就地开照明后，然后等待，工作效率较低；

（2）人员进、出洁净厂房时，不能预开、后关通道照明，对人员进出带来不便；

（3）根据安全、节能规范要求，值班人员需要在职工下班后对各洁净室的照明关闭情况进行巡检，由于洁净厂房的特殊结构、以及有些洁净室的保密要求，这一巡检过程不但耗时耗力，且不符合保密要求。

本文根据洁净厂房的特点和各洁净房间对照明光源的不同要求，设计了一套基于远程的集中照明控制系统，解决了以上不足之处。

1 智能照明控制系统构成原理

智能照明控制系统的原理框图如图1所示。通过该控制系统主要实现对洁净厂房内的所有照明设施实现如下控制：

（1）照明集中控制台通过键盘输入开、关指令，并通过RS485通讯线传送给各照明控制终端，各照明控制终端通过继电器对照明灯具实现开、关控制，并将灯具的开、关的状态返回给照明集中控制台；

（2）各照明控制终端通过检测流过继电器触点的电流判断灯具是否出现故障。如果继电器闭合，但没有检测到电流，说明灯具故障，故障信息通过RS485通讯线返回给照明集中控制台；

（3）照明集中控制台输入开、关指令时，液晶顯示屏同步显示输入的信息，并同步显示所控制灯具的控制结果；

（4）照明集中控制台的指示灯和各照明灯具的开、关、故障状态同步，指示灯不亮为关状态、指示灯亮为开状态、指示灯闪烁为故障状态。

2 智能照明控制系统的技术实现

本智能照明控制系统的结构图如图2所示。各模块功能为：

（1）主控制板（CPU）：包括微处理器、RS485通讯电路、液晶显示控制电路、指示灯控制电路、键盘控制电路、电源等；

（2）液晶显示：键盘输入命令及操作结果显示；

（3）指示灯区：显示各照明灯具的状态，包括开灯状态、关灯状态、故障状态；

（4）照明控制终端：每组灯具安装一套，包含微处理器、RS485通讯电路、灯具故障检测电路、灯具开关控制电路、电源变换等；

（5）双绞线：其中4根作为24V直流电源线，用以给各终端供电；2根作为RS485通讯线；另外2根备用；

（6）继电器触点：由照明控制终端上的继电器提供，用以控制灯具的开关；

（7）电流检测：用以检测灯具电流。如果继电器触点闭合，当检测到流过灯具组的电流偏离设定值较多时，说明灯具组中有部分灯具或全部灯具电路故障。

根据洁净厂房内部结构复杂，且进入厂房时需要自净时间，值班人员如果巡查每个洁净房间耗时较长；洁净室照明功率较大，房间无人时需要确保照明关闭；以及个别洁净室具有保密要求，不希望值班人员进入的特点，该控制系统通过对洁净厂房内照明实现集中控制，解决了传统的就地控制照明的一系列问题。方案的具体实施方法如下：

（1）将洁净厂房内的灯具组编号为1，2，…，N，通过键盘操作区输入相应灯具组编号以及开关指令，主控制板上的微处理器将指令通过双绞线发送给相应灯具组的照明控制终端，实现对相应灯具组的开关控制；液晶屏显示键盘操作的实时指令；

（2）指示灯区有和灯具组相同数量的LED指示灯，且编号一一对应。主控制板上的微处理器通过RS485通讯每20ms进行一次轮巡，返回对应照明灯具组的开、关、故障状态，LED指示灯常亮时表示相应灯具组打开；LED指示灯不亮时表示相应灯具组关闭；LED指示灯闪烁时表示相应灯具组可能有故障；

（3）照明控制终端实时检测流过灯具组的电流，当灯具组打开，而检测的电流小于设定电流值过多时，说明灯具组中部分灯具不亮，部分灯具或其电路可能有故障；

（4）照明控制终端接收到开关指令时，通过继电器实现对灯具组开关控制；接收到轮巡指令时，将灯具的状态返回，供指示灯区实现显示。

3 结语

企业洁净厂房照明采用集中控制方法还没有同类产品，与传统的就地控制方法相比，本智能照明控制系统具有以下优点：（1）可以大大提高职工的工作效率；（2）有利于方便人员通行，提高安全因素；（3）可以使值班人员快速完成巡检任务，方便可靠；（4）可以彻底避免了通宵灯现象，实现节能、方便维护；（5）可以使值班人员对洁净室照明实现远程操作，更符合保密要求；本照明控制系统成本较低，安装方便，用户接受度高，推广容易，因此具有较好的经济价值和社会价值。

参考文献：

[1]中国电子工程设计院.GB50073-2013洁净厂房设计规范[S].北京：中国计划出版社，2013.

[2]中国建筑科学研究院.GB50034-2013建筑照明设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[3]浙江阳光集团股份有限公司，国家灯具质量监督检验中心. GB7000.1-2015灯具第1部分：一般要求与试验[S].北京：中国标准出版社，2015.

[4]沈阳变压器研究院，中国电子技术标准化研究所.GB19212.7-2012/IEC61558-2-6：2009电源电压为1100V及以下的变压器、电抗器、电源装置和类似产品的安全第7部分：安全隔离变压器和内装安全隔离变压器的电源装置的特殊要求和试验[S].北京：中国标准出版社，2013.endprint