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      淺談智能照明控制系統的設計及應用

      發表時間:2020-10-12  |  點擊率:5040
        程志芳
       
        安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801
       
        【摘要】隨著國民經濟的發展和時代的進步,人們對日常的工作、生活環境提出了更高層次的要求,與人們工作和生活息息相關的照明系統也隨之超越了傳統意義上單純的照明功能,而更加強調其智能化、舒適性和節能效果,因此智能照明控制系統被提出并得到廣泛應用?;诖宋恼聫慕榻B智能照明控制系統的結構組成和功能入手,對智能照明系統應用進行了論述。
       
        【關鍵詞】智能照明;控制系統;應用;節能
       
        0 引言
       
        在我國建筑物照明設施所消耗的電能在其總電能消耗中占著不容忽視的比重,尤其是在當前能源供應緊張的大背景下,提高建筑物照明設施的能效水平無疑將在很大程度上降低照明能耗,為緩解國家能源供應壓力提供有效的途徑。因而針對實際情況,國家對照明節能設計提出了新的要求,即要在滿足不降低作業面視覺要求、不降低照明質量的前提下,充分利用有效手段以達到節能降耗的目的。而智能照明控制系統正是照明設施節能措施中,它的提出在為人們提供舒適、便捷和安全的照明環境的同時大大提升了照明系統的節能效果。
       
        1 智能照明控制系統概述
       
        智能照明控制系統以計算機控制平臺為核心,利用模塊化、數字化和分布式的總線實現了照明、調光和場景控制的智能化,其中央處理器和各控制模塊之間通過網絡總線建立實時通信,使其可以根據外界環境的變化自動控制總線中的設備狀態,達到人性化的節能照明效果,并且具備一定的可擴展功能,可以在不新增設備或鋪設電纜的情況下,通過計算機編程的方式新增或修改系統功能。
       
        1.1 系統基本組成
       
        智能照明控制系統在結構上由調光模塊、輸入模塊、開關模塊、控制面板、人機界面、智能傳感器、PC 接口、時間模塊等部分構成。其中的調光模塊以微處理器(CPU)為核心,由其控制可控硅的開啟
       
        角來調節輸出電壓平均幅值的大小,從而實現對光源亮度的調節;輸入模塊接受無源節點信號,并通過總線將該信號發送給CPU;開關模塊主要由繼電器構成,其作為控制電源的開關實現對光源的控制;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景,并且可以通過在控制面板上進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發送給微處理器,處理器在識別輸入鍵符后經過處理再發出控制信號,對調光模塊或開關模塊實施控制,從而達到控制光源狀態的目的;智能傳感器主要分為照度探測、存在探測和移動探測傳感器等,主要用于對光源所處環境或條件變化的監測;時間管理模塊與控制系統總線上的設備互相協調配合,完成各種自動化任務和時間控制任務。
       
        1.2 系統監控功能
       
        智能照明控制系統的監控功能主要有中央控制、開關控制、調光控制、定時時鐘控制、天文時間控制、場景控制、遙控、存在或移動控制、遠程控制等。中央控制則是利用中央處理器及系統軟件實現對系統中所有開關、調光、燈光狀態的監測與控制管理;開關控制實現了在中央站和就地控制兩種方式下對燈光的開啟和關閉的控制;調光控制即對燈光照度從零至的控制,控制方式上同樣有中央站和就地控制兩種方式;定時控制顧名思義就是按照預先設定的時間對燈光的開啟與關閉的控制;天文時鐘控制即以輸入的當地經緯度為依據,系統自動計算當天的天黑時間,并以此為依據對照明場景進行控制;場景控制是對燈光的開啟、關閉和調光的聯合控制;遙控功能是通過手持遙控器對設置有紅外控制面板的光源進行相關控制;存在或移動控制是通過存在探測傳感器或移動探測傳感器返回的探測數據,按照預先設定的參數對光源實施相應控制;遠程控制是通過Intemet對系統實施遠程監控,監控內容包括對系統中照明參數的設置與修改,對系統場景照明狀態的建設和對系統場景照明狀態的控制等。
       
        2 智能照明控制系統應用實例分析
       
        以某商務辦公樓中智能照明系統的應用為例,簡單介紹智能照明系統在建筑物中的應用情況。
       
        2.1 大面積辦公場所
       
        針對商務辦公樓各層大面積的辦公場所,設置單獨控制、總控室控制、定時控制、照度控制和紅外感應控制等功能。照明系統管理人員可以在總控室內方便的利用管理軟件或開關面板同時打開或關閉特定區域內的所有照明光源,同時也能夠針對某個光源或某條照明回路進行單獨控制。在辦公場所的窗戶附近設置照度探測傳感器,系統通過傳感器檢測窗戶浸入的自然光照度,通過對返回數據進行處理并與預先設定參數進行對比實現日照自動補償,如果當地為陰天或夜幕降臨時,燈光將以特定的照度自動開啟,如果室外為大晴天,陽光充裕,系統將自動關閉照明燈。
       
        2.2 走廊、樓道和電梯間
       
        系統通過時鐘管理模塊、存在或移動探測傳感器及職能開關的反饋信號對各光源實施節能控制,這樣可以根據需要對這些光源實施全部開啟、2/3開啟、1/3開啟、分區域開啟或全部關閉、保安照明或應急照明等方式的控制,產生多種燈光場景,實現有效的節能控制,通過這種控制方式可以節約電能30%。在燈光場景的切換過程中均根據定時器設定的事件自動實施,同時也設置了手動切換功能。比如在傍晚 6:30-11:30之間,可以設定為2/3光源處于開啟狀態,ll:30之后則只保持l轅3的光源開啟以保證基本的照明,這時一直處于屏蔽狀態的移動傳感器啟動,當有人移動時則開啟相應光源,以保證充分的照明。
       
        2.3 衛生間
       
        針對衛生間照明的特點來設置時間和人體紅外感應控制,無人進入衛生間時系統開啟部分照明回路提供基本的照明,當有人進入衛生間時,衛生間內的感應器返回數據,處理器控制衛生間的所有光源全部點亮,人離開后由時間控制器控制光源延時關閉,并且延時時間可重復設置。同時在衛生間入口或清潔作業間設置操作面板,實現全開、全關、半亮燈手動操作模式。
       
        2.4 會議室
       
        會議室是商務辦公樓中的重要功能場所,采用智能照明控制系統利用各種傳感器和開關模塊預先精心設計多種燈光場景,為會議室按照不同的使用功能營造不同的燈光效果,并在會議室門口設置電子標簽面板,以供會議室管理人員按照需求手動選擇或實時控制,以滿足會議、投影、主席發言和情節等不同需求。并根據會議進程設置不同的事件響應模式,比如主席發言模式時,控制調節講話人周圍的燈光照度以突出講話人的形象,將主席臺燈光控制在其全照度的90%-100%之間,而聽眾所在區域的燈光照度則設置為全照度的50%-60%;而在投影模式時則關閉投影幕前的光源,只保留講解人所在區域的光源亮度的50%,并且在聽眾所在區域采用筒燈從投影幕由近及遠逐漸增加亮度,燈槽開啟50%;會議模式時所有的燈光全部開啟,且亮度保持在全亮度的90%-100%范圍內。
       
        3 安科瑞智能照明控制系統
       
        3.1系統簡介
       
        Acrel-BUS智能照明控制系統,是基于KNX總線技術設計的控制系統。KNX總線技術起源于歐洲,是在EIB,Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術上發展起來的,其中EIB(European Installation Bus,歐洲安裝總線)是該總線技術的主體。
       
        Acrel-BUS智能照明控制系統采用標準的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一起并組成一套完整的控制系統,既可實現照明燈具的遠程集中控制,又可實現就近控制功能。該系統理論可連接控制模塊數量達580000多個。
       
        安科瑞智能照明產品種類齊全,方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、平板端等多種控制終端實現靈活多樣的智能控制,特別適合于各類智能小區、醫院、學校,以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統。
       
        3.2系統工作原理示意圖
       
        3.3產品選型
       
        3.3.1開關驅動器
       
        用于對設備進行開關控制的驅動器,具有延時、預設、邏輯控制、場景、閾值開關等功能,電氣參數如下:
       
        3.3.2調光驅動器
       
        2路0-10V調光器,可對每路進行回路開關控制并輸出 0-10V 調光信號對具有 0-10V 調光接口的燈具進行調光,具有開關、場景、狀態反饋等功能,電氣參數如下:
       
        3.3.3傳感器
       
        傳感器是一種能感受外界信號、物理條件(如光、移動)的設備裝置,并將感應的信息傳遞給其它設備裝置(如調光器、開關驅動器),電氣參數如下:
       
        3.3.4總線電源
       
        KNX/EIB 系統標準供電電源,為總線提供電壓640mA 輸出電流,至多可以為 64 個設備供電,帶總線復位、 過流指示和短路保護。標準導軌安裝,電氣參數如下:
       
        3.3.5智能面板
       
        用于接受按鍵觸動信號,可通過區分短按與長按并結合不同參數配置實現開關、調光、場景、窗簾控制、調溫、報警等功能,電氣參數如下:
       
        3.3.6干接點輸入模塊
       
        用于接受外部干接點信號輸入,可通過不同參數配置實現開關、調光、場景、窗簾控制、調溫、報警等功能,電氣參數如下:
       
        3.4系統功能
       
        (1)光照度(需要配照度傳感器)監測,對利用自然光照明區域,根據自然光照度變化,進行照明控制和調節,滿足照明和節能要求;
       
        (2)公共區域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明,應設置紅外或微波類人體感應器,并結合智能控制面板,實現各種場景照明控制,盡可能較少燈具點亮時間;
       
        (3)樓梯間照明采用人體感應探測控制;
       
        (4)設備房、設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合時控的集中控制方式;
       
        (6)監控系統界面友好,畫面美觀,實時顯示各區照明工作狀態;
       
        (7)應具有完善的用戶權限管理功能,避免越權操作;
       
        3.5系統應用領域
       
        3.6系統的控制優勢
       
        (1)系統可通過、觸摸屏、電腦對現場的燈光、空調及窗簾等進行遠程集中控制,使得控制更加方便智能,用戶體驗更好;
       
        (2)系統中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下,用戶操作更加安全、舒適;
       
        (3)系統在實施過程中,充分結合自然光及人員的活動規律來自動控制燈光,減少能源消耗,達到很好的節能效果;
       
        (4)系統采用分布分布式KNX總線結構,搭建簡單靈活,系統內各模塊互不影響,可獨立工作,可靠性更高;
       
        (5)多種控制方式可供選擇,如本地控制,自動感應控制,定時控制,場景控制和集中控制等,控制方式更靈活;
       
        (6)系統的自動控制、遠程集中控制等功能,在實現自動化的同時,大量減少了值班人員,提高了管理水平和工作效果;
       
        (7)升級系統內控制模塊或更改系統功能時,無需增加連接線,不需關閉整個系統,只需更改設備參數即可實現,維護方便,操作簡單;
       
        (8)系統可與消防系統聯動,在出現消防報警時,強制打開應急回路,方便人員疏散,從而降低了人員傷亡的風險,提高了建筑的安全性。
       
        3.7安科瑞組網方案
       
        智能照明控制系統組網方式靈活,擴展方便,當系統模塊數量較少、距離較近、范圍較小時,各設備以樹形枝狀延伸,構成支路系統智能照明控制系統;當系統模塊數量較多、距離較遠、范圍較大時,用支線耦合器組成多條支路,構成區域智能照明控制系統;當系統模塊數量很多、距離很遠、范圍很大時,用支線耦合器、區域耦合器等構成樓群智能照明控制系統。
       
        4 結語
       
        智能照明控制系統具備的集中智能化管理模式,為人們的辦公和生活環境創造了更為靈活多樣、方便快捷的照明環境,系統在具體的工程中投入使用后,使整個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根據實際需要調整和控制燈光的模式大大節約了電能消耗,使整個照明系統更加符合節能環保的要求。因此智能照明控制系統在未來將會有更加廣闊的應用前景。
       
        參考文獻
       
        [1]北京照明學會照明設計專業委員會.照明設計手冊[M].中國電力出版社,2006.
       
        [2]陳悅婷.淺談智能照明控制系統和應用.
       
        [3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2019.11版.
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