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淺談智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

更新時(shí)間:2020-10-12 點(diǎn)擊次數(shù): 1118次

劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801


【摘要】隨著民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步,人們對(duì)日常的工作、生活環(huán)境提出了更高層次的要求,與人們工作和生活息息相關(guān)的照明系統(tǒng)也隨之超越了傳統(tǒng)意義上單純的照明功能,而更加強(qiáng)調(diào)其智能化、舒適性和節(jié)能效果,因此智能照明控制系統(tǒng)被提出并得到廣泛應(yīng)用?;诖宋恼聫慕榻B智能照明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和功能入手,對(duì)智能照明系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行了論述。
【關(guān)鍵詞】智能照明;控制系統(tǒng);應(yīng)用;節(jié)能

0 引言
  在我建筑物照明設(shè)施所消耗的電能在其總電能消耗中占著不容忽視的比重,尤其是在當(dāng)前能源供應(yīng)緊張的大背景下,提高建筑物照明設(shè)施的能效水平無疑將在很大程度上降低照明能耗,為緩解家能源供應(yīng)壓力提供有效的途徑。因而針對(duì)實(shí)際情況,家對(duì)照明節(jié)能設(shè)計(jì)提出了新的要求,即要在滿足不降低作業(yè)面視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下,充分利用有效手段以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。而智能照明控制系統(tǒng)正是照明設(shè)施節(jié)能措施中的佼jiao者,它的提出在為人們提供舒適、便捷和的照明環(huán)境的同時(shí)大大提升了照明系統(tǒng)的節(jié)能效果。

1 智能照明控制系統(tǒng)概述
  智能照明控制系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)為核心,利用模塊化、數(shù)字化和分布式的總線實(shí)現(xiàn)了照明、調(diào)光和場(chǎng)景控制的智能化,其處理器和各控制模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)總線建立實(shí)時(shí)通信,使其可以根據(jù)外界環(huán)境的變化自動(dòng)控制總線中的設(shè)備狀態(tài),達(dá)到人性化的節(jié)能照明效果,并且具備定的可擴(kuò)展功能,可以在不新增設(shè)備或鋪設(shè)電纜的情況下,通過計(jì)算機(jī)編程的方式新增或修改系統(tǒng)功能。
  1.1 系統(tǒng)基本組成
  智能照明控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上由調(diào)光模塊、輸入模塊、開關(guān)模塊、控制面板、人機(jī)界面、智能傳感器、PC 接口、時(shí)間模塊等部分構(gòu)成。其中的調(diào)光模塊以微處理器(CPU)為核心,由其控制可控硅的開啟
角來調(diào)節(jié)輸出電壓平均幅值的大小,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光源亮度的調(diào)節(jié);輸入模塊接受無源節(jié)點(diǎn)信號(hào),并通過總線將該信號(hào)發(fā)送給CPU;開關(guān)模塊主要由繼電器構(gòu)成,其作為控制電源的開關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的控制;控制面板給使用者提供直觀的操作界面,供其直觀操作控制燈光場(chǎng)景,并且可以通過在控制面板上進(jìn)行編程而完成各種不同的控制功能,控制面板將不同的輸入鍵符信號(hào)發(fā)送給微處理器,處理器在識(shí)別輸入鍵符后經(jīng)過處理再發(fā)出控制信號(hào),對(duì)調(diào)光模塊或開關(guān)模塊實(shí)施控制,從而達(dá)到控制光源狀態(tài)的目的;智能傳感器主要分為照度探測(cè)、存在探測(cè)和移動(dòng)探測(cè)傳感器等,主要用于對(duì)光源所處環(huán)境或條件變化的監(jiān)測(cè);時(shí)間管理模塊與控制系統(tǒng)總線上的設(shè)備互相協(xié)調(diào)配合,完成各種自動(dòng)化任務(wù)和時(shí)間控制任務(wù)。
  1.2 系統(tǒng)監(jiān)控功能
  智能照明控制系統(tǒng)的監(jiān)控功能主要有控制、開關(guān)控制、調(diào)光控制、定時(shí)時(shí)鐘控制、天文時(shí)間控制、場(chǎng)景控制、遙控、存在或移動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制等??刂苿t是利用處理器及系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中所有開關(guān)、調(diào)光、燈光狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與控制管理;開關(guān)控制實(shí)現(xiàn)了在站和就地控制兩種方式下對(duì)燈光的開啟和關(guān)閉的控制;調(diào)光控制即對(duì)燈光照度從至的控制,控制方式上同樣有站和就地控制兩種方式;定時(shí)控制顧名思義就是按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間對(duì)燈光的開啟與關(guān)閉的控制;天文時(shí)鐘控制即以輸入的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度為依據(jù),系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算當(dāng)天的天黑時(shí)間,并以此為依據(jù)對(duì)照明場(chǎng)景進(jìn)行控制;場(chǎng)景控制是對(duì)燈光的開啟、關(guān)閉和調(diào)光的聯(lián)合控制;遙控功能是通過手持遙控器對(duì)設(shè)置有紅外控制面板的光源進(jìn)行相關(guān)控制;存在或移動(dòng)控制是通過存在探測(cè)傳感器或移動(dòng)探測(cè)傳感器返回的探測(cè)數(shù)據(jù),按照預(yù)先設(shè)定的參數(shù)對(duì)光源實(shí)施相應(yīng)控制;遠(yuǎn)程控制是通過Intemet對(duì)系統(tǒng)實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控,監(jiān)控內(nèi)容包括對(duì)系統(tǒng)中照明參數(shù)的設(shè)置與修改,對(duì)系統(tǒng)場(chǎng)景照明狀態(tài)的建設(shè)和對(duì)系統(tǒng)場(chǎng)景照明狀態(tài)的控制等。

2 智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例分析
  以某商務(wù)辦公樓中智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用為例,簡單介紹智能照明系統(tǒng)在建筑物中的應(yīng)用情況。
  2.1 大面積辦公場(chǎng)所
  針對(duì)商務(wù)辦公樓各層大面積的辦公場(chǎng)所,設(shè)置單獨(dú)控制、總控室控制、定時(shí)控制、照度控制和紅外感應(yīng)控制等功能。照明系統(tǒng)管理人員可以在總控室內(nèi)方便的利用管理軟件或開關(guān)面板同時(shí)打開或關(guān)閉特定區(qū)域內(nèi)的所有照明光源,同時(shí)也能夠針對(duì)某個(gè)光源或某條照明回路進(jìn)行單獨(dú)控制。在辦公場(chǎng)所的窗戶附近設(shè)置照度探測(cè)傳感器,系統(tǒng)通過傳感器檢測(cè)窗戶浸入的自然光照度,通過對(duì)返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理并與預(yù)先設(shè)定參數(shù)進(jìn)行對(duì)比實(shí)現(xiàn)日照自動(dòng)補(bǔ)償,如果當(dāng)?shù)貫殛幪旎蛞鼓唤蹬R時(shí),燈光將以特定的照度自動(dòng)開啟,如果室外為大晴天,陽光充裕,系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉照明燈。
  2.2 走廊、樓道和電梯間
  系統(tǒng)通過時(shí)鐘管理模塊、存在或移動(dòng)探測(cè)傳感器及職能開關(guān)的反饋信號(hào)對(duì)各光源實(shí)施節(jié)能控制,這樣可以根據(jù)需要對(duì)這些光源實(shí)施全部開啟、2/3開啟、1/3開啟、分區(qū)域開啟或全部關(guān)閉、保安xun視照明或應(yīng)急照明等方式的控制,產(chǎn)生多種燈光場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能控制,通過這種控制方式可以節(jié)約電能30%。在燈光場(chǎng)景的切換過程中均根據(jù)定時(shí)器設(shè)定的事件自動(dòng)實(shí)施,同時(shí)也設(shè)置了手動(dòng)切換功能。比如在傍晚 6:30-11:30之間,可以設(shè)定為2/3光源處于開啟狀態(tài),ll:30之后則只保持l轅3的光源開啟以保證基本的照明,這時(shí)直處于屏蔽狀態(tài)的移動(dòng)傳感器啟動(dòng),當(dāng)有人移動(dòng)時(shí)則開啟相應(yīng)光源,以保證充分的照明。
  2.3 衛(wèi)生間
  針對(duì)衛(wèi)生間照明的特點(diǎn)來設(shè)置時(shí)間和人體紅外感應(yīng)控制,無人進(jìn)入衛(wèi)生間時(shí)系統(tǒng)開啟部分照明回路提供基本的照明,當(dāng)有人進(jìn)入衛(wèi)生間時(shí),衛(wèi)生間內(nèi)的感應(yīng)器返回?cái)?shù)據(jù),處理器控制衛(wèi)生間的所有光源全部點(diǎn)亮,人離開后由時(shí)間控制器控制光源延時(shí)關(guān)閉,并且延時(shí)時(shí)間可重復(fù)設(shè)置。同時(shí)在衛(wèi)生間入口或清潔作業(yè)間設(shè)置操作面板,實(shí)現(xiàn)全開、全關(guān)、半亮燈手動(dòng)操作模式。
  2.4 會(huì)議室
  會(huì)議室是商務(wù)辦公樓中的重要功能場(chǎng)所,采用智能照明控制系統(tǒng)利用各種傳感器和開關(guān)模塊預(yù)先精心設(shè)計(jì)多種燈光場(chǎng)景,為會(huì)議室按照不同的使用功能營造不同的燈光效果,并在會(huì)議室門口設(shè)置電子標(biāo)簽面板,以供會(huì)議室管理人員按照需求手動(dòng)選擇或?qū)崟r(shí)控制,以滿足會(huì)議、投影、主席發(fā)言和情節(jié)等不同需求。并根據(jù)會(huì)議進(jìn)程設(shè)置不同的事件響應(yīng)模式,比如主席發(fā)言模式時(shí),控制調(diào)節(jié)講話人周圍的燈光照度以突出講話人的形象,將主席臺(tái)燈光控制在其全照度的90%-1OO%之間,而聽眾所在區(qū)域的燈光照度則設(shè)置為全照度的50%-60%;而在投影模式時(shí)則關(guān)閉投影幕前的光源,只保留講解人所在區(qū)域的光源亮度的50%,并且在聽眾所在區(qū)域采用筒燈從投影幕由近及遠(yuǎn)逐漸增加亮度,燈槽開啟50%;會(huì)議模式時(shí)所有的燈光全部開啟,且亮度保持在全亮度的90%-1OO%范圍內(nèi)。


3 安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
  3.1系統(tǒng)簡介
  Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng),是基于KNX總線技術(shù)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)。KNX總線技術(shù)起源于歐洲,是在EIB,Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術(shù)上發(fā)展起來的,其中EIB(European Installation Bus,歐洲安裝總線)是該總線技術(shù)的主體。
  Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的2*2*0.8EIB BUS總線(即KNX總線)作為總線線纜,將所有的智能照明控制模塊連接到起并組成套完整的控制系統(tǒng),既可實(shí)現(xiàn)照明燈具的遠(yuǎn)程集中控制,又可實(shí)現(xiàn)就近控制功能。該系統(tǒng)理論可連接控制模塊數(shù)量達(dá)580000多個(gè)。
  安科瑞智能照明產(chǎn)品種類齊全,方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機(jī)系統(tǒng)、觸摸屏、手機(jī)、平板端等多種控制終端實(shí)現(xiàn)靈活多樣的智能控制,特別適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店,以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明系統(tǒng)。
  3.2系統(tǒng)工作原理示意圖

  3.3產(chǎn)品選型
  3.3.1開關(guān)驅(qū)動(dòng)器
  用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制的驅(qū)動(dòng)器,具有延時(shí)、預(yù)設(shè)、邏輯控制、場(chǎng)景、閾值開關(guān)等功能,電氣參數(shù)如下:

  3.3.2調(diào)光驅(qū)動(dòng)器
  2路0-10V調(diào)光器,可對(duì)每路進(jìn)行回路開關(guān)控制并輸出 0-10V 調(diào)光信號(hào)對(duì)具有 0-10V 調(diào)光接口的燈具進(jìn)行調(diào)光,具有開關(guān)、場(chǎng)景、狀態(tài)反饋等功能,電氣參數(shù)如下:

  3.3.3傳感器
  傳感器是種能感受外界信號(hào)、物理?xiàng)l件(如光、移動(dòng))的設(shè)備裝置,并將感應(yīng)的信息傳遞給其它設(shè)備裝置(如調(diào)光器、開關(guān)驅(qū)動(dòng)器),電氣參數(shù)如下:

  3.3.4總線電源
  KNX/EIB 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)供電電源,為總線提供電壓640mA 輸出電流,至多可以為 64 個(gè)設(shè)備供電,帶總線復(fù)位、 過流指示和短路保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝,電氣參數(shù)如下:

  3.3.5智能面板
  用于接受按鍵觸動(dòng)信號(hào),可通過區(qū)分短按與長按并結(jié)合不同參數(shù)配置實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場(chǎng)景、窗簾控制、調(diào)溫、報(bào)警等功能,電氣參數(shù)如下:

  3.3.6干接點(diǎn)輸入模塊
  用于接受外部干接點(diǎn)信號(hào)輸入,可通過不同參數(shù)配置實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場(chǎng)景、窗簾控制、調(diào)溫、報(bào)警等功能,電氣參數(shù)如下:

  3.4系統(tǒng)功能
  (1)光照度(需要配照度傳感器)監(jiān)測(cè),對(duì)利用自然光照明區(qū)域,根據(jù)自然光照度變化,進(jìn)行照明控制和調(diào)節(jié),滿足照明和節(jié)能要求;
  (2)公共區(qū)域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明,應(yīng)設(shè)置紅外或微波類人體感應(yīng)器,并結(jié)合智能控制面板,實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)景照明控制,盡可能較少燈具點(diǎn)亮?xí)r間;
  (3)樓梯間照明采用人體感應(yīng)探測(cè)控制;
  (4)設(shè)備房、設(shè)備房走道采用分組就地控制;
  (5)室外路燈、景觀等照明采用光照度控制結(jié)合時(shí)控的集中控制方式;
  (6)監(jiān)控系統(tǒng)界面友好,畫面美觀,實(shí)時(shí)顯示各區(qū)照明工作狀態(tài);
  (7)應(yīng)具有完善的用戶權(quán)限管理功能,避免越權(quán)操作;

  3.5系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

  3.6系統(tǒng)的控制勢(shì)
  (1)系統(tǒng)可通過、觸摸屏、電腦對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的燈光、空調(diào)及窗簾等進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制,使得控制更加方便智能,用戶體驗(yàn)更好;
  (2)系統(tǒng)中控制模塊均工作在直流30V電壓下,用戶操作更加、舒適;
  (3)系統(tǒng)在實(shí)施過程中,充分結(jié)合自然光及人員的活動(dòng)規(guī)律來自動(dòng)控制燈光,減少能源消耗,達(dá)到很好的節(jié)能效果;
  (4)系統(tǒng)采用分布分布式KNX總線結(jié)構(gòu),搭建簡單靈活,系統(tǒng)內(nèi)各模塊互不影響,可獨(dú)立工作,可靠性更高;
  (5)多種控制方式可供選擇,如本地控制,自動(dòng)感應(yīng)控制,定時(shí)控制,場(chǎng)景控制和集中控制等,控制方式更靈活;
  (6)系統(tǒng)的自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程集中控制等功能,在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的同時(shí),大量減少了值班人員,提高了管理水平和工作效果;
  (7)升級(jí)系統(tǒng)內(nèi)控制模塊或更改系統(tǒng)功能時(shí),無需增加連接線,不需關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng),只需更改設(shè)備參數(shù)即可實(shí)現(xiàn),維護(hù)方便,操作簡單;
  (8)系統(tǒng)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),在出現(xiàn)消防報(bào)警時(shí),強(qiáng)制打開應(yīng)急回路,方便人員疏散,從而降低了人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn),提高了建筑的性。
  3.7安科瑞組網(wǎng)方案
  智能照明控制系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活,擴(kuò)展方便,當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較少、距離較近、范圍較小時(shí),各設(shè)備以樹形枝狀延伸,構(gòu)成支路系統(tǒng)智能照明控制系統(tǒng);當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較多、距離較遠(yuǎn)、范圍較大時(shí),用支線耦合器組成多條支路,構(gòu)成區(qū)域智能照明控制系統(tǒng);當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量很多、距離很遠(yuǎn)、范圍很大時(shí),用支線耦合器、區(qū)域耦合器等構(gòu)成樓群智能照明控制系統(tǒng)。


4 結(jié)語
  智能照明控制系統(tǒng)具備的集中智能化管理模式,為人們的辦公和生活環(huán)境創(chuàng)造了更為靈活多樣、方便快捷的照明環(huán)境,系統(tǒng)在具體的工程中投入使用后,使整個(gè)建筑物的智能化管理水平大幅提升,更為重要的是智能照明管理系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整和控制燈光的模式大大節(jié)約了電能消耗,使整個(gè)照明系統(tǒng)更加符合節(jié)能環(huán)保的要求。因此智能照明控制系統(tǒng)在未來將會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)
[1]北京照明學(xué)會(huì)照明設(shè)計(jì)專業(yè)委員會(huì).照明設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中電力出版社,2006.
[2]陳悅婷.淺談智能照明控制系統(tǒng)和應(yīng)用.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2019.11版.


作者簡介:劉細(xì)鳳,女,本科 安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)橹悄苷彰骺刂葡到y(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

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