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智能照明控制系統(tǒng)在民用照明節(jié)能中的應(yīng)用
更新時間：2022-12-12點(diǎn)擊次數(shù)：1741次
智能照明控制系統(tǒng)在民用照明節(jié)能中的應(yīng)用
任運(yùn)業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定 201801
摘 要 ：通過智能照明控制系統(tǒng)在某賓館電氣工程中的應(yīng)用實例，從照明控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計及系統(tǒng)軟件等方面，介紹了智能照明控制系統(tǒng)的功能及實現(xiàn)方式。探討了智能照明控制系統(tǒng)在民用建筑中的適用范圍和發(fā)展前景，并由此進(jìn)一步推斷智能照明控制系統(tǒng)在照明節(jié)能管理上的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞 ：民用建筑；照明節(jié)能 ；智能照明控制系統(tǒng)；總線
0 引 言
目前，我國照明所消耗的電能約占電力總消耗量的 1／6。提高照明系統(tǒng)的能效水平無疑將較大幅度降低照明能耗 ，有效緩解電力供應(yīng)緊張的局面。
國家建設(shè)部對照明節(jié)能設(shè)計的要求就是在保證不降低作業(yè)面視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，利用電能、太陽能等能源，力求減少照明系統(tǒng)中的能耗損失。采用智能照明控制系統(tǒng)能夠有效地對照明進(jìn)行控制，節(jié)約電能。本文以某高級賓館為應(yīng)用實例，介紹智能照明控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用和功能。
1 智能照明控制系統(tǒng)
1．1 系統(tǒng)功能
(1)智能照明控制系統(tǒng)是全數(shù)字、模塊化、分布式總線型控制系統(tǒng) ，將控制功能分散給各功能模塊。中央處理器、模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)總線直接通信，可靠性高，控制靈活。
(2)系統(tǒng)根據(jù)某一區(qū)域的功能、每天不同時間的不同用途和室外光亮 自動調(diào)節(jié)照明。進(jìn)行場景預(yù)設(shè)，由樓宇自控系統(tǒng)或分控制器通過調(diào)光模塊、調(diào)光器自動調(diào)用。
(3)照明控制系統(tǒng)分為獨(dú)立子網(wǎng)式系統(tǒng)，特定于房間或大型的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
(4)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的串行端口，可以較容易地集成到樓宇自控系統(tǒng)的中央控制器，或與其他控制系統(tǒng)組網(wǎng)。
1．2 應(yīng)用范圍
智能照明控制系統(tǒng)可對白熾燈、熒光燈等多種光源進(jìn)行調(diào)光 ，對各種場合的燈光進(jìn)行控制，滿足各種環(huán)境對照明控制的要求。
1．3 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由調(diào)光模塊、開關(guān)模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、Pc接口、監(jiān)控計算機(jī)(大型網(wǎng)絡(luò)需線路耦合器連 接)、時鐘管理器等部件組成。所有單元器件 (除電源外)均內(nèi)置微處理器和存儲單元，由信號線(雙絞線或光纖等 )連接成網(wǎng)絡(luò)。每個單元均設(shè)置惟一的單元地址，并使用軟件設(shè)定其功能 ，通過輸出單元控制各照明回路負(fù)載。
1．4 數(shù)據(jù)傳輸方式
照明控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式在國際上尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。 目前主要有光纖傳輸方式 、雙 絞線傳輸方式、電力載波傳輸方式和無線射頻傳輸方式等。
1．5 控制方式
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(yuǎn)程控制、圖示化監(jiān)控、應(yīng)急處理、日程計劃安排等。其主要功能及應(yīng)用場所如下：
(1)場景控制。用戶預(yù)設(shè)多種場景，按動一個按鍵，即可調(diào)用需要的場景。多功能廳、會議室、體育場館、博物館、美術(shù)館、高級住宅等場所采用該控制方式。
(2)群組組合控制。可設(shè)定一個按鍵，對多個配電箱(跨區(qū))中的照明回路進(jìn)行開光控制，即一鍵可控制整個場所的照明開關(guān)。
(3)定時控制 。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間，觸發(fā)相應(yīng)的場景 ，使燈光打開或關(guān)閉。應(yīng)用于地下車庫等大面積場所。
(4)天文時鐘。輸入當(dāng)?shù)氐慕?jīng)、緯度，系統(tǒng)自動推算出當(dāng)天的日出、日落時間，根據(jù)這個時間來控制照明場景的開關(guān)。特別適用于夜景照明、道路照明。
(5)光感探頭控制。根據(jù)光感探頭探測到的照度，控制照明場所相關(guān)燈具的打開或關(guān)閉。常應(yīng)用在寫字樓、圖書館等場所?？拷獯暗臒艟呖刹捎霉飧刑筋^，根據(jù)天然光的亮度進(jìn)行開、關(guān)，以節(jié)約用電。
(6)就地控制。一般情況下，控制過程自動進(jìn)行。在某些情況下，可使用控制面板來強(qiáng)制調(diào)用需要的照明場景模式。
(7)遠(yuǎn)程控制。通過互聯(lián)網(wǎng) (Internet)對照明控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。可對系統(tǒng)中的各個照明控制箱的照明參數(shù)進(jìn)行設(shè)定、修改；對照明狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、控制。
(8)圖示化監(jiān)控。用戶可以使用電子地圖功能，對整個控制區(qū)域的照明進(jìn)行直觀的控制。可將整個建筑的平面圖輸入系統(tǒng)中，并用各種不同的顏色來表示該區(qū)域當(dāng)前的狀態(tài)。
(9)應(yīng)急處理。在接收到安保系統(tǒng)、消防系統(tǒng)的警報后，能自動將某一區(qū)域照明全部打開。
(10)日程計劃安排。可設(shè)定每天不同時間段的照明場景狀態(tài)，并將場景調(diào)用情況進(jìn)行記錄、打印輸出，方便管理。
2 應(yīng)用案例
某五星級賓館是擁有459間自然客房數(shù)的高檔酒店。該建筑內(nèi)各功能空間面積較大，對 照明控制的要求比較復(fù)雜?？紤]到該工程的主體建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備專業(yè)施工與后期裝潢設(shè)計均要同時進(jìn)行，因此，在前期的設(shè)計過程中，選用的照明系統(tǒng)具有足夠的靈活性。本工 程采用了符合EIB國際總線標(biāo)準(zhǔn)的智能照明控制I-Bus系統(tǒng)，對賓館內(nèi)大堂、會議廳、總統(tǒng)套房、各層公共走道照明部分進(jìn)行智能照明控制，有效地節(jié)約了能源，同時提高了管理人員 的控制效率及工作人員的工作效率，控制方式方便、靈活，并且易于修改、操作、維護(hù)。
2．1 系統(tǒng)特點(diǎn)
(1)整個系統(tǒng)只有一條數(shù)據(jù)通信線，沒有大量的電纜附設(shè)和繁雜的控制設(shè)計。
(2)系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，每個模塊均帶有微處理器，可自主工作，無主從關(guān)系，也無系統(tǒng)主機(jī)。即使其中有一個模塊發(fā)生故障，也不會影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行。同時，可在運(yùn)行中進(jìn)行軟件更新或重新設(shè)定功能，不影響整個系統(tǒng)的使用。
(3)控制模塊安裝在標(biāo)準(zhǔn)照明箱中，模塊尺寸為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)化尺寸，可與微型斷路器安裝在一起，無需專用控制箱。
(4)現(xiàn)場控制面板采用24V安全低電壓供電方式，安全可靠、操作方便。
(5)功能修改、控制修改方便靈活，只需做小的程序調(diào)整，無須現(xiàn)場重新布線。通過人體感應(yīng)，氣象感應(yīng)，時鐘、光線控制，自動運(yùn)行到較好狀態(tài)，節(jié)約能源、方便管理。
(6)所有現(xiàn)場控制面板及人體感應(yīng)器均采用標(biāo)準(zhǔn)86盒安裝方式，施工簡單。不同的面板可隨時互換，控制更方便，可實現(xiàn)就地控制。
(7)現(xiàn)場控制用 Triton系列面板可現(xiàn)場記憶場景，隨時對場景控制效果進(jìn)行調(diào)整。體積很小的模塊可直接帶最大至20A的負(fù)載，無需使用繼電器。
2．2 系統(tǒng)硬件組成
該工程中智能照明用智能開關(guān)控制，所采用的總線元件均為模塊式元件。驅(qū)動器中開／關(guān)控制常用元件為 AT／SX．Y．Z和 SA／SX．Y．ZS，其中x代表該元件控制回路數(shù)量；Y代表觸點(diǎn)容量，表明該回路能承受的最大電流；Z代表該元件版本號；后綴S表示回路具有 電流檢測功能，適合大空間照明系統(tǒng)。窗簾、卷簾、幕布驅(qū)動元件為 JA／SX．X．X，第一個 x代表回路數(shù)量，第二個x代表電機(jī)電壓等級，第三個 x代表該元件版本號。調(diào)光控制常用元件分為熒光燈調(diào)光和非熒光燈調(diào)光。開關(guān)模塊可對大樓內(nèi)的各種燈具和風(fēng)機(jī)盤管、通風(fēng)設(shè)備、加熱／制冷設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制。傳感器則根據(jù)控制要求及建筑平面圖配置傳感器元件，如 Triton系列面板、溫度控制器、人體感應(yīng)器。
中央控制站通過 EIB總線與照明控制器之間直接進(jìn)行通信，傳輸速率為 9600b／s。中央控制中心裝有電話開關(guān)TG／S3．1，如需要可實現(xiàn)電話網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制。通過中央計算機(jī)的編程設(shè)置，可對任何回路進(jìn)行開關(guān)控制?？稍O(shè)置20個組地址作回路監(jiān)控，各回路狀態(tài)通過 LCD顯示。在必要時，可通過電話開關(guān)輸出設(shè)備故障報警、狀態(tài)信號。設(shè)置 3個不同的撥出電話，在必要時給維修人員撥出電話，在撥出號碼的同時，元件也可以輸出報警觸點(diǎn)信號。也可通過撥人電話輸入操作命令開關(guān)，設(shè)定回路燈。光線感測器 HS／S3．1到達(dá)設(shè)定的照度值時向EIB總線發(fā)出開／關(guān)或調(diào)光的通信信號，照度閾值分別可調(diào) 1～100lx或者100～20000lx。周編程時間開關(guān)SW／S2．5按照設(shè)定的時間發(fā)送開／關(guān)信號，2組輸出，每組可分別設(shè)定 24個時刻。
此外，還有為系統(tǒng)總線提供電源的電源供應(yīng)器 (SV／S30．640)，以及 LK／S4．1線路耦合器。系統(tǒng)總線采用 EIB專用電纜等。
2．3 系統(tǒng)軟件
在大樓一層消防監(jiān)控室內(nèi)，設(shè)一臺智能照明中央監(jiān)控計算機(jī)，其中安裝WinSwitch監(jiān)控軟件、ETS2．0編程軟件。操作人員可以在中文圖形化顯示的界面上進(jìn)行監(jiān)控和操作，監(jiān)視整個智能照明系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
2．4 系統(tǒng)拓?fù)?/div>
(1)該系統(tǒng)由7根支線構(gòu)成，通過 RS一232接口與中控室監(jiān)控系統(tǒng)連接。中控室監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)視和控制整個大樓照明環(huán)境設(shè)備，并通過EIB網(wǎng)關(guān)與其他系統(tǒng)連接。
(2)地下二層和地下一層的各個照明箱及現(xiàn)場面板開關(guān)通過I-Bus總線電纜連接成支線 1，并在支線 1上配備一個電源供應(yīng)器SV／S30．640．5。
(3)1F～3F中各樓層照明配 電箱和景觀照明配電箱及現(xiàn)場面板開關(guān)通過I-Bus總線電纜連接成支線2，并在支線2上配備一個電源供應(yīng)器SV／S30．640．5。
(4)其余各樓層照明配電箱內(nèi)均同上設(shè)置。
(5)7根支線分別通過一個線路耦合器LK／S4．1連接至主線上構(gòu)成一個系統(tǒng)，并在主線配備一個電源供應(yīng)器 SV／S30．640．5。
(6)各個照明箱中分別分散安裝有各種驅(qū)動器模塊，用于控制燈光、電動窗等。驅(qū)動模塊采用標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌安裝方式。
(7)現(xiàn)場安裝有各種面板開關(guān)，采用標(biāo)準(zhǔn)86盒安裝方式。
2．5 以總統(tǒng)套房設(shè)計為例具體說明
(1)根據(jù)平面圖和設(shè)計人員的要求，總結(jié)出對支線系統(tǒng)的要求：客廳共3路照明開關(guān)控制，2路照明調(diào)光控制；臥室共2路照明開關(guān)控制，2路照明調(diào)光控制，7路空調(diào)控制。4處窗簾和百葉窗可進(jìn)行電動控制。門廳處燈光根據(jù)人員的行動自動開關(guān)。在客廳和臥室可用 遙控器對空調(diào)進(jìn)行起／?？刂啤⒓訜幔评淠Ｊ竭x擇、溫度調(diào)節(jié)、場景轉(zhuǎn)換，并根據(jù)實際需 求能夠自行設(shè)定場景。在臥室和客廳能夠了解室內(nèi)重要電氣設(shè)備的狀態(tài)，并能夠進(jìn)行操作。在門口處設(shè)有總開／總關(guān)功能，住戶在離開時可以一鍵將室內(nèi)電氣設(shè)備全部關(guān)閉。
(2)劃分回路。各控制回路具體情況如表1所示。
表1 各控制回路情況
(3)選取驅(qū)動器。開閉控制驅(qū)動器選用SA／S4．10.1×2和 SA／S8.6.1；風(fēng)機(jī)盤管控制驅(qū)動器選用 AT／S6.6.1×2；調(diào)光控制驅(qū)動器選用6197×2、6593×4和 6594×2；卷簾控制驅(qū)動器選用 RA／S4．230．1×1；AV控制器驅(qū)動器選用 AV—CON×1。
(4)選取傳感器。在臥室和客廳安裝3個6327帶遙控五聯(lián)面板，右門廳和書房安裝2個6127四聯(lián)面板，在臥室安裝6136液晶顯示器，在玄關(guān)處安裝6131移動探測器。
(5)選取系統(tǒng)元件。電源控制器選用SV／S30．320．5。
(6)選取擴(kuò)展控制功能。遠(yuǎn)程遙控功能選用電話網(wǎng)關(guān) TG／S3．1。
(7)繪制強(qiáng)電配電箱系統(tǒng)圖。
2．6 系統(tǒng)實現(xiàn)功能
某五星級賓館工程的燈光控制方式有如下5種方式：
(1)手動控制。按照使用習(xí)慣在大樓內(nèi)設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的現(xiàn)場控制器 (如按鈕開關(guān)等 )，來控制系統(tǒng)的動作。
(2)移動控制。設(shè)置在公共走廊的傳感器(如移動感應(yīng)器、主動感應(yīng)器等)，按照系統(tǒng)設(shè)
置的時間投入工作。根據(jù)人員的出入情況，自動開／關(guān)相應(yīng)區(qū)域的照明設(shè)備，很大限度地節(jié)約電能。
(3)恒照度控制。設(shè)置在大堂的光線感應(yīng)模塊 (HS／S3．1)，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的照度值和大堂內(nèi)照度的變化，自動開／關(guān)大堂內(nèi)照明設(shè)備的數(shù)量，使大堂內(nèi)照度保持恒定。
(4)集中控制。設(shè)置在大樓一層消防監(jiān)控室內(nèi)的I-Bus智能中控機(jī)，根據(jù) WinSwitch軟件平臺顯示的大樓模擬圖可實時掌握大樓內(nèi)所控制的區(qū)域照明設(shè)備及空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行況，及時調(diào)整以便合理控制相應(yīng)區(qū)域的照明及空調(diào)設(shè)備，以便節(jié)約能源。
(5)網(wǎng)絡(luò)控制。通過OPC網(wǎng)關(guān)，I-Bus系統(tǒng)可與其他自控系統(tǒng)實現(xiàn)集成，并可根據(jù)自控系統(tǒng)發(fā)出的操作指令，執(zhí)行相應(yīng)的動作 。
3、安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
3.1 概述
ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設(shè)計，可以任意拼接擴(kuò)展，同時預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
3.2 應(yīng)用場所
適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。
3.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.4系統(tǒng)功能
1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。
2）當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。
3）可以對單個照明回路實現(xiàn)開關(guān)控制；每個模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。
4）開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。
5）對每個照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時，開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。
6）拖動調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。
7）點(diǎn)擊場景控件，打開或者關(guān)閉對應(yīng)場景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。
8）設(shè)置定時時間，確認(rèn)時間點(diǎn)后，對該事件點(diǎn)執(zhí)行的動作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時間點(diǎn)亮或者滅。
9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān)，實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。
10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅(qū)動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。
11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實現(xiàn)功能的多樣性。
12）預(yù)留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。
3.5 設(shè)備選型
4 結(jié) 語
智能照明控制系統(tǒng)利用一條雙絞線代替?zhèn)鹘y(tǒng)種類繁多的普通電纜，使照明、場景控制實現(xiàn)智能化，并依據(jù)外部環(huán)境的變化自動調(diào)節(jié)總線中設(shè)備的狀態(tài)，達(dá)到安全、節(jié)能、人性化的效果。同時可根據(jù)用戶的要求增加或修改系統(tǒng)的功能，無須重新鋪設(shè)電纜。未來的電氣安裝系統(tǒng)將汲取目前各類總線制智能安裝系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，通過更多地向樓宇自控、安全防范等其他系統(tǒng)相互滲透、相互融合，并以其更好的靈活性、易用性、開放性、可靠性、安全性，成為標(biāo)準(zhǔn)化、人性化、分散化、網(wǎng)絡(luò)化的多功能網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)。
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[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.06版
作者簡介：
任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能照明控制系統(tǒng)領(lǐng)域。
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