水立方控制系統是景觀照明的核心部分
2008-03-18
作者：李興林(CCDI)
來源：阿拉丁照明網
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條
摘要： 水立方照明控制系統是景觀照明系統的核心組成部分。通過比較，我們提出了如下的設計方案：采用基于IPv6的實時以太網的組網方案。以FPGA為硬件載體，在單一芯片上實現控制節點的所有功能。
控制系統
水立方控制系統是景觀照明系統的核心組成部分。通過比較，我們提出了如下的設計方案：采用基于IPv6的實時以太網的組網方案。以FPGA為硬件載體，在單一芯片上實現控制節點的所有功能。
?。?）采用IPv6實時以太網
①以太網是目前應用最廣、技術最成熟的計算機網絡，兼容性好?；赥CP/IP的以太網是一種標準的開放式網絡，一直都是計算機網絡技術的發展主流。②具有豐富的軟硬件資源，價格低廉。通信速率高。目前以太網的通信速率比現場總線快得多，以太網可以滿足對帶寬的更高要求。③可持續發展潛力大。由于以太網的廣泛應用，使它吸引大量的技術投入。④IPv6采用128位地址長度，幾乎可以不受限制地提供地址，把IPv6引入照明控制網，使每個光源具有一個獨立的IP地址，這將使照明控制網的功能變得特別強大，在傳輸速率、組網規模、遠程控制，系統維護等諸多方面都得到質的提高。⑤傳統以太網應用于控制時，最主要就是確保實時性問題。傳統的以太網采用CSMA/CD的介質訪問控制機制，具有排隊延遲不確定和通信響應不確定的問題。在犧牲一些復雜功能的前提下，對以太網的協議進行一定程度的修改和精簡，使以太網具備實時性，以太網將能滿足照明控制系統要求。
?。?）采用FPGA現場可編程的邏輯芯片
網絡節點作為網絡的基本組成和主要的硬件載體，應具有如下特點和功能：①自主性：系統上各節點過網絡連接起來的，各節點獨立自主地完成自己的任務，節點的容量可擴充，配套軟件隨時可組態加載，是一個能獨立運行的高可靠性子系統。 ②協調性：通過實時高可靠的控制局部網絡使傳輸數據實現共享，節點之間從總體功能及優化處理方面具有充分的協調性。 ③在線性與實時性：通過大量I/O接口，對控制對象進行實時控制和檢測，同時可進行網絡路由、組態回路的在線修改、局部故障的在線維修。 ④可靠性：從結構上采用容錯設計，使得在任一個節點失效的情況下，仍然保持系統的完整性；即使全局性通信或管理失效，局部站仍能維持工作。從硬件上包括節點主要功能模塊、通訊鏈路都采用多重化配置和備份。從軟件上采用分段與模塊化設計，積木式結構，采用程序卷回或指令復執的容錯設計。 保證系統的高可靠性。⑤適應性、靈活性和可擴充性：硬件和軟件采用開放式，標準化設計，系統積木式結構，具有靈活的配置可適應不同的需要。⑥處理能力：控制節點需在單一芯片上實現控制LED光源、運行IPv6協議棧、對數據流解壓縮、對圖像實時處理、自動預存顯示內容、故障報告與處理等功能⑦友好性：控制節點能及時的報告自身狀態，便于故障的及時定位，方便維護。
采用FPGA，在處理能力、可靠性、體積、成本等方面都能得到很好的滿足。
?。?）智能照明控制在國內外均是一個快速發展的領域，所以要力求創新。在技術上堅持先進性與實用性緊密結合的研究策略。具體的實現方法如下：基于硬件/軟件協同設計方法，開發用于網絡控制節點的SOPC（可編程片上系統）。該SOPC包括LED光源控制模塊、圖像處理功能模塊、網絡媒體接入控制模塊、存儲器接口模塊等，所有模塊以IP Core的形式開發，并通過WISHBONE總線互聯，該SOPC最終在FPGA芯片上實現。
?、谁h保與節能效益初步分析
國家游泳中心建筑物景觀照明采用LED與熒光燈相比，環保及節能效益顯著。
?、?歐盟先后發布了《關于廢棄電子電氣設備的指令 (WEEE)》、《關于電子電氣設備中禁用有害物質的指令 (ROHS)》、《關于用能產品生態設計要求框架的指令 (EUP)》，各發達國家紛紛效仿，我國也在制定相應的產品標準和檢測標準。對產品中鉛 鎘、汞、六價鉻及阻燃劑多溴聯苯(PBBS)、多溴聯苯基醚(PBDES)的最大濃度值作了規定。要求產品建立生態檔案,加貼“CE”標志。
?、?國家游泳中心LED建筑物景觀照明與采用T5熒光燈相比,汞含量減少442.991g,每年減少釋汞量113.322g,每年減少CO2排放量969.179T。
?、?國家游泳中心LED建筑物景觀照明與采用T5熒光燈相比,減少有功容量929.167kW,減少變壓器容量1010.00kVA,全年減少電能消耗745701.88kWh,全年節省電費84.95萬元。節能率達73.34%。
2008年奧運會開幕時，國家游泳中心LED建筑物景觀照明將以千變萬化的色彩和豐富多彩的場景呈現給世界人民。我國半導體照明產業也必將以嶄新的面貌展現在世界人民的面前。我們期待這一天的到來。
水立方控制系統是景觀照明系統的核心組成部分。通過比較，我們提出了如下的設計方案：采用基于IPv6的實時以太網的組網方案。以FPGA為硬件載體，在單一芯片上實現控制節點的所有功能。
?。?）采用IPv6實時以太網
①以太網是目前應用最廣、技術最成熟的計算機網絡，兼容性好?；赥CP/IP的以太網是一種標準的開放式網絡，一直都是計算機網絡技術的發展主流。②具有豐富的軟硬件資源，價格低廉。通信速率高。目前以太網的通信速率比現場總線快得多，以太網可以滿足對帶寬的更高要求。③可持續發展潛力大。由于以太網的廣泛應用，使它吸引大量的技術投入。④IPv6采用128位地址長度，幾乎可以不受限制地提供地址，把IPv6引入照明控制網，使每個光源具有一個獨立的IP地址，這將使照明控制網的功能變得特別強大，在傳輸速率、組網規模、遠程控制，系統維護等諸多方面都得到質的提高。⑤傳統以太網應用于控制時，最主要就是確保實時性問題。傳統的以太網采用CSMA/CD的介質訪問控制機制，具有排隊延遲不確定和通信響應不確定的問題。在犧牲一些復雜功能的前提下，對以太網的協議進行一定程度的修改和精簡，使以太網具備實時性，以太網將能滿足照明控制系統要求。
?。?）采用FPGA現場可編程的邏輯芯片
網絡節點作為網絡的基本組成和主要的硬件載體，應具有如下特點和功能：①自主性：系統上各節點過網絡連接起來的，各節點獨立自主地完成自己的任務，節點的容量可擴充，配套軟件隨時可組態加載，是一個能獨立運行的高可靠性子系統。 ②協調性：通過實時高可靠的控制局部網絡使傳輸數據實現共享，節點之間從總體功能及優化處理方面具有充分的協調性。 ③在線性與實時性：通過大量I/O接口，對控制對象進行實時控制和檢測，同時可進行網絡路由、組態回路的在線修改、局部故障的在線維修。 ④可靠性：從結構上采用容錯設計，使得在任一個節點失效的情況下，仍然保持系統的完整性；即使全局性通信或管理失效，局部站仍能維持工作。從硬件上包括節點主要功能模塊、通訊鏈路都采用多重化配置和備份。從軟件上采用分段與模塊化設計，積木式結構，采用程序卷回或指令復執的容錯設計。 保證系統的高可靠性。⑤適應性、靈活性和可擴充性：硬件和軟件采用開放式，標準化設計，系統積木式結構，具有靈活的配置可適應不同的需要。⑥處理能力：控制節點需在單一芯片上實現控制LED光源、運行IPv6協議棧、對數據流解壓縮、對圖像實時處理、自動預存顯示內容、故障報告與處理等功能⑦友好性：控制節點能及時的報告自身狀態，便于故障的及時定位，方便維護。
采用FPGA，在處理能力、可靠性、體積、成本等方面都能得到很好的滿足。
?。?）智能照明控制在國內外均是一個快速發展的領域，所以要力求創新。在技術上堅持先進性與實用性緊密結合的研究策略。具體的實現方法如下：基于硬件/軟件協同設計方法，開發用于網絡控制節點的SOPC（可編程片上系統）。該SOPC包括LED光源控制模塊、圖像處理功能模塊、網絡媒體接入控制模塊、存儲器接口模塊等，所有模塊以IP Core的形式開發，并通過WISHBONE總線互聯，該SOPC最終在FPGA芯片上實現。
?、谁h保與節能效益初步分析
國家游泳中心建筑物景觀照明采用LED與熒光燈相比，環保及節能效益顯著。
?、?歐盟先后發布了《關于廢棄電子電氣設備的指令 (WEEE)》、《關于電子電氣設備中禁用有害物質的指令 (ROHS)》、《關于用能產品生態設計要求框架的指令 (EUP)》，各發達國家紛紛效仿，我國也在制定相應的產品標準和檢測標準。對產品中鉛 鎘、汞、六價鉻及阻燃劑多溴聯苯(PBBS)、多溴聯苯基醚(PBDES)的最大濃度值作了規定。要求產品建立生態檔案,加貼“CE”標志。
?、?國家游泳中心LED建筑物景觀照明與采用T5熒光燈相比,汞含量減少442.991g,每年減少釋汞量113.322g,每年減少CO2排放量969.179T。
?、?國家游泳中心LED建筑物景觀照明與采用T5熒光燈相比,減少有功容量929.167kW,減少變壓器容量1010.00kVA,全年減少電能消耗745701.88kWh,全年節省電費84.95萬元。節能率達73.34%。
2008年奧運會開幕時，國家游泳中心LED建筑物景觀照明將以千變萬化的色彩和豐富多彩的場景呈現給世界人民。我國半導體照明產業也必將以嶄新的面貌展現在世界人民的面前。我們期待這一天的到來。
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