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(2)智能照明应用现代数字技术，包括现代传感技术，信号与处理技术、电子技术、计算机技术、和网络技术，加快了信息传播的速度，提高了信息采集、传播、处理、显示的性能，增强了安全性。
(3)提高了智能系统的集成程度，实现了信息和资源的充分共享，提高了系统的优化程度。
随着生活水平的提高，居住小区正朝着节能、环保、生态化方向发展。智能化系统作为其必备的组成部分，在其中担负着重要作用，成为其智慧核心。 1.3.2 红外传感器原理及其在智能化照明系统中的应用状况
热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。早在1938年，有人提出过利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到六十年代，随着激光、红外技术、半导体技术和新型材料的迅速发展，生产成本不断下降，才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。近年来，伴随着集成电路技术的飞速发展，以及对该传感器的特性的深入研究，相关的专用集成电路处理技术也迅速增长。热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。除了在我们熟知的楼道自动开关、防盗报警上得到应用外[5]，在更多的领域应用前景看好。比如：在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机。电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的机构。开启监视器或自动门铃上的应用[6]。结合摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动等等……设计人员完全可以结合其它电路，充分发挥自己的思维，开发出更加优秀的新产品或自动化控制装置。
1.4课题任务和研究内容
1.4.1课题任务
1）查阅红外线控制方面的相关资料，了解此方面的发展状况； 2）掌握热释电传感器的工作原理及使用方法；
3）掌握运放电路组成的放大电路及脉冲整型电路工作原理； 4）考虑抗干扰措施； 5）设计、实现该系统； 1.4.2研究内容
本课题主要研究红外传感器在照明领域中的应用，其关键技术在于体现其智能化照明。研究如何在照明电路中，增加红外感应对电路的控制。研究如何处理传感器的输出信号及如何利用放大电路将传感器输出的微弱信号放大到可以输出的有效控制信号。为了保证电路可靠工作，要设置适当的增益；热释电传感器输出的探测信号十分微弱，要使这种信号控制一个电路，必须要将其放大60~70dB ，而且使用的放大器必须要限制在一定的带宽内，以防止噪声对它的干扰。对热释电红外传感器的噪声特性进行分析，考虑抗干扰措
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施；分析如何消除环境温度造成的探测误差 ，并研究基于红外传感器的卫生间智能化照明系统的气候防护及实现智能照明与节能问题，以达到高效、环保的目的。
1.5 论文的研究方法
任何一个复杂的问题都是从最简单的方面着手，循序渐进，才能突破一个复杂的系统。本课题的设计首先将从热释电红外传感器着手。传感器作为感受被测量信息的器件，希望它能够按照一定的规律输出有用信号。因此，需要研究其输出-输入关系及特性，以便用理论指导其设计、制造、校准与使用。其次，确定总体设计方案，分析智能化照明系统主要由哪几个模块组成，拟定系统总体设计框架；然后再从具体模块着手，分析每个模块的功能及其基本组成和工作原理，需要对每个模块进行细致入微的分析，不能遗留问题。否则，整个电路可能无法正常工作，因为这一步是对系统基本框架的各个组成的具体实施，所以一定要认真完成各个模块的设计。最后在深入了解基于红外传感器的一般原理和技术，智能照明系统的一般组成和关键技术，红外技术、传感器技术及红外传感器技术在照明系统方面的应用的基础上对电路的整体工作原理及可行性进行综合分析，还要考虑一些细节和特殊情况，使系统具有处理特殊情况的功能，完善电路。在设计时应考虑多方面的因素，力求达到系统工作稳定、功能强大、控制灵敏的目的。除此之外，为了确定系统能准确无误的执行既定的功能，最后对元器件进行调试。
1.6 论文预期成果以及解决的关键问题
1.6.1 预期成果
（1）设计出一个利用单片红外热释电传感器系统来进行人体探测的方法，将传感器检测到的信号经放大、整形、误差判别、延时处理等集于一体的系统来实现对照明灯开关的控制。 （2）通过对课题的分析，拟定设计方案、步骤，对系统总体进行详细的分析，设计出一种可行的方案，掌握一定的设计方法。
（3）对基于红外传感器的卫生间智能化照明系统的实现技术的一系列文档及研究论文。 1.6.2 论文解决的关键问题
热释电红外传感器是目前在防盗报警、火灾检测、自动门、自动水龙头、自动电梯、自动照明及非接触温度测量等领域应用最广泛的传感器。其原因为：①被测对象自身发射红外线，可不必另设光源；②大气对2～2.6um、3～5um、8～14um3个被被称为“大气窗口”的特定波段的红外线吸收甚少，可非常容易被检测；③中、远红外线不受可见光影响，可不分昼夜进行检测。所以将传感器用于卫生间照明具有很多优势，采用双元型热释电红外传感器将具有更多优点。所谓双元件就是在一个传感器中有两个反向串联的敏感元件，其特点是：①当入射能量顺序地射到两个元件上时，其输出要比但元件高一倍；②由于两个元件逆向串联，对于同时输入的能量会相互抵消，可防止太阳或灯头等红外线引起误动作；③可防止因环境温度变化引起的检测误差；④常用的PZT敏感元件还具有压电效应，所以PZT敏感元件还可以消除因振动引起的检测误差。
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通过以上对热释电红外传感器优越性的介绍我们知道，在智能化照明系统中选择热释电红外传感器可以使照明电路更简单，能实现自动控制。其关键问题就是如何将热释电红外传感器应用与智能化照明系统中，经分析一个较完整的热释电红外探测电路应包括：传感器，高、低通放大器，电压比较器，延时电路及执行电路等单元。[7]其中，放大器将传感器输出的微弱信号放大到便于测量的信号值，电压比较器起到鉴别有无人体进入检测区的作用，同时也消除环境温度变化所产生的干扰。延时电路使人员有充分时间离开卫生间。
本设计涉及到还有一个比较关键性的问题就是：如何将光敏电阻接入电路中，光敏电阻要控制开关，检测信号也要控制开关，如何才能把两者统一起来，及如何将光敏电阻与热释电红外传感器、放大器、电压比较器、延时电路及执行电路有效的结合起来。所以就要分析电路，分析将光敏电阻接入电路的哪部分，怎样达到有效的控制作用。
2 智能化照明系统的研究
2.1 智能化照明系统
随着现代建筑科学技术的不断进步和发展，人们物质文化和精神生活水平迅速的提高智能化已经成为当今建筑发展的主流技术，涵盖从空调系统、消防系统到安全防范系统以及完善的计算机网络和通信系统。但是长期以来，智能照明在国内一直被忽视，大多数建筑物仍然沿用传统的照明控制方式，部分智能大厦采用楼宇自控（BA）系统来监控照明，但也只能实现简单的区域照明和定时开关功能。相比之下，智能照明系统体现出强大的优越性，它在智能建筑中的应用越来越广泛。
智能照明系统在智能建筑中的应用效果如下： （1）实现照明控制智能化。
采用智能照明控制系统，可以使照明系统工作在全自动状态，系统将按先设定的若干基本状态进行工作，这些状态会按预先设定的时间相互自动地切换。例如，当一个工作日结束后，系统将自动进入晚上的工作状态，自动并极其缓慢地调暗各区域的灯光，同时系统的移动探测功能也将自动生效，将无人区域的灯自动关闭，并将有人区域的灯光调至最合适的亮度。此外，还可以通过编程随意改变各区域的光照度，以适应各种场合的不同场景要求。智能照明可将照度自动调整到工作最合适的水平。例如，在靠近窗户等自然采光较好的场所，系统会很好地利用自然光照明，调节到最合适的水平。当天气发生变化时，系统仍能自动将照度调节到最合适的水平。总之，无论在什么场所或天气如何变化，系统均能保证室内照度维持在预先设定的水平。 （2）改善工作环境，提高工作效率。
传统照明系统中，配有传统镇流器的日光灯以100Hz的频率闪动，这种频闪使工作人员头脑发胀、眼睛疲劳，降低了工作效率。而智能照明系统中的可调光电子镇流器则工作在很高频率（40~70kHz）不仅克服了频闪，而且消除了起辉时的亮度不稳定，在为人们提
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供健康、舒适环境的同时，也提高了工作效率。 （3）可观的节能效果。
智能照明控制系统使用了先进的电力电子技术，能对大多数灯具（包括白炽灯、日光灯，配以特殊镇流器的钠灯、水银灯、霓虹灯等）进行智能调光。当室外光较强时，室内照度自动调暗，室外光较弱时，室内照度则自动调亮，使室内的照度始终保持在恒定值附近，从而能够充分利用自然光实现节能的目的。除此之外，智能照明的管理系统采用设置照明工作状态等方式，通过智能化管理实现节能。 （4）提高管理水平，减少维护费用。
智能照明控制系统将普通照明人为的开与关转换成了智能化管理，不仅使大楼的管理者能将其高素质的管理意识运用于照明控制系统中去，而且将大大减少大楼的运行维护费用，并带来较大的投资回报。
2.2 采用智能照明控制系统的重要性
智能照明控制系统是为了适应各种建筑的结构布局以及不同灯具的选配，从而实现照明的多样化控制。现有的智能照明控制系统主要分为中央集中控制系统及分布式控制系统两种。
一个现代化的智能办公大楼，不仅要有足够的工作照明，更应营造一个舒适的视觉环境，使员工在其中工作保持心情舒畅，提高办公效率。据国内外有关资料介绍，办公照明用电量约占整个大楼能耗的1/3。因此，做好照明设计，选择合理的照明方案，配置先进的控制系统，加强照明控制设计，已成为智能办公楼的一个重要设计内容。它不仅能有效节约能源，降低用户运行费用，还可提高大楼管理水准。
办公大楼按照功能区域划分，通常会有办公区、门厅、会议室、多功能厅等，各个功能区域的照明具有不同的特点。办公区域照明使用的光源主要是荧光灯与白炽灯，其中荧光灯多用于一般照明，白炽灯多用于局部照明，照度水平的设计主要取决于视觉作业的需要及经济条件的状况。办公区域的工作时间主要是在白天，可以考虑利用窗外入射的大量自然光进行照度补偿，不仅能节约能源，更能维持室内舒适的视觉环境。
对于一个完整的办公楼智能照明控制系统来说，办公区是办公楼的主要组成部分，采用智能照明控制系统，可使其照明系统工作在全自动状态。通过配置的“智能时钟管理器”可预先设置若干基本工作状态，通常分为白天、晚上、清扫、安全、午饭等，根据预先设定的时间段可自动的在各种状态之间进行转换。比如：上班时间来临时，系统自动将灯打开，并将光照度自动调节在预先设定的水平。在靠窗的房间，系统能智能地利用室外自然光，当天气晴朗，室内灯自动调暗；天气阴暗，室内灯会自动调亮，以始终保持室内恒定的亮度。午餐时间，灯将自动变换到一个舒适、柔和的灯光场景，使工作人员能够很好地休息和放松。当一个工作日结束时，在智能时钟管理器的作用下，系统将自动地调暗各区域的灯光，进入晚上工作状态。同时智能传感器的动静探测功能将自动生效。系统处于清扫状态时，该区域的灯保持基本的亮度，当清扫人员扫到该区域时，智能传感器的动静探测功能自动生效，点亮该区域的灯，当清扫人员扫完该区域离开后，延时数分钟后将灯关
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掉。安全状态和清扫状态的工作原理相似。智能照明控制系统还能保证办公区域和公共区域协调的工作。如：办公区域有员工加班时，电梯厅、走廊等公共区域的灯就保持基本的亮度，只有当办公区域的人走完后，才将灯降低到安全状态或关掉，避免不必要的能源浪费。
从以上对智能照明控制系统的介绍，可以知道智能照明控制系统不仅可以满足和实现不同的灯光效果要求，实现照明的高层次智能管理，改善工作环境，提高工作效率，还可节约能源，延长灯具寿命，减少用户维护费用。随着建筑和照明技术的进步，照明和建筑融为一体，照明已成为建筑艺术的一部分，让我们大家共同努力，将更多、更好的智能照明控制系统应用到智能建筑的设计中去，营造出艺术、智能化的光环境，赋建筑与生命。
基于红外传感器的卫生间智能化照明系统的设计就是利用动静探测功能来实现人来灯亮，人走灯灭的自动控制方式，从而实现节约能源，提高工作效率，延长灯具寿命，减少用户维护费用。这种控制方式简单、成本低，省去了复杂的集成应用芯片，并可单独控制，不需要中央集中控制，后面将会介绍到，本电路还可实现根据光线明暗自动调节电路的功能。
2.3 智能照明控制系统的优点
智能照明控制系统与传统照明控制系统相比，在控制方式、照明方式、管理方式以及节能方面等均有不少优点。
首先在控制方式和照明方式上，传统照明控制采用手动开关，只有开和关，而且只能一路一路地开和关。而智能照明控制采用调光模块，通过灯光的调光在不同使用场合产生不同的灯光效果，营造出不同的舒适的视觉氛围。在控制上采用低压二次小信号控制，控制方式多，功能强，范围广，自动化程度高。其次，智能照明控制系统由于使用了自动化照明控制，智能利用光照以及通过网络，只需一台计算机就可对整个大楼的照明实现合理的能源管理自动化，不仅减少了不必要的耗电开支，同时也降低了用户的运行维护费用，在节能方面可比传统照明控制节电20%以上。另外，在智能照明控制系统中，由于可通过系统人为地设置电压限制，可以避免或降低电网电压以及浪涌电压对灯具的冲击，从而起到保护灯具，延长灯具使用寿命的作用。而更值得一提的是智能照明控制系统是一个开放式的系统，通过标准网络接口可方便地与BAS系统联接，实现智能大楼的计算机系统集成。
2.4 基于红外热释传感器的智能照明控制系统的设计方法和步骤
热释电红外传感器是智能化照明控制系统的核心器件，设计是从热释电红外传感器下手，再按照照明电路编制信号处理电路来完成。其设计一般可分为：
第一步：编制照明回路负载清单。
在这个系统中传感器首先将人体运动信号采集到，经内部处理后送外部信号处理电路处理，处理后的信号作为照明电路的控制信号。整个电路由传感器、放大电路、滤波电路、电压比较器、及延时电路组成。其次，应核对每条照明回路的处理先后顺序做简单的排列。最后，还要对一些照明回路的划分作适当的调整，优化系统方案，使其更适合场景配置的