安科瑞 繆凱倫

摘要：隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)建筑照明系統(tǒng)提出了新的要求，在滿足基本照明需求上，還要求控制智能化、操作簡(jiǎn)單化、節(jié)能化，智能照明由此應(yīng)運(yùn)而生。文章對(duì)智能建筑中智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：智能建筑；智能照明控制系統(tǒng)；照明節(jié)能

0. 引言

智能照明系統(tǒng)因?yàn)榫哂徐`活的、科學(xué)的照明效果，不僅可以改善照明環(huán)境，還可有效提高照明系統(tǒng)的工作效率，同時(shí)也具有較好的節(jié)能作用，在現(xiàn)代智能建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。

1. 智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，將所有功能單元通過信號(hào)總線連接成一個(gè)總線型式或局域網(wǎng)型式的智能控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，滿足特定區(qū)域不同控制需求的照明控制系統(tǒng)。智能照明控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多種照明效果，并有良好的節(jié)能效果，可以創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，提高工作效率。

2. 智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

相比之下，智能照明控制系統(tǒng)使照明調(diào)光、場(chǎng)景控制、用電負(fù)荷控制、通風(fēng)供熱系統(tǒng)等調(diào)控實(shí)現(xiàn)智能化，并成為了一個(gè)完整的總線系統(tǒng)。該系統(tǒng)依據(jù)外部環(huán)境的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)總線中設(shè)備的狀態(tài)，達(dá)到節(jié)能、個(gè)性化的效果。不僅建筑的初始電氣安裝非常容易實(shí)現(xiàn)，而且以后也可以很容易修改和擴(kuò)展。當(dāng)房間布局和使用需求改變時(shí)，系統(tǒng)不需要重新布線，只要簡(jiǎn)單修改總線設(shè)備的參數(shù)和邏輯連接就行。這種修改可在1臺(tái)PC機(jī)上運(yùn)行，而這臺(tái)PC機(jī)又連接在系統(tǒng)總線上，運(yùn)行工具軟件進(jìn)行設(shè)備的編程和調(diào)試。這樣簡(jiǎn)單的操作不僅縮短了工程的改造時(shí)間，而且也明顯降低了因空置建筑使用區(qū)所造成的損失。

3. 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成

一般智能照明控制系統(tǒng)都為數(shù)字式照明管理系統(tǒng)，它由系統(tǒng)單元，輸入單元和輸出單元三部分組成。除電源設(shè)備外，每一單元設(shè)置的單元地址，并用軟件設(shè)定其功能。通過輸出單元來控制各負(fù)載回路，各種形式的單元簡(jiǎn)述如下：

3.1 系統(tǒng)單元

用于提供工作電源，源系統(tǒng)時(shí)鐘及各種系統(tǒng)的接口，包括系統(tǒng)電源、各種接口（PC、以太網(wǎng)、電話等），網(wǎng)絡(luò)橋。主系統(tǒng)對(duì)各區(qū)域?qū)嵤┫嗤目刂坪托盘?hào)采樣的網(wǎng)絡(luò)；子系統(tǒng)則對(duì)各分區(qū)實(shí)施不同具體控制的網(wǎng)絡(luò)。主系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間通過信息等元件連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

3.2 輸入單元

用于將外部控制信號(hào)變換成網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男盘?hào)；如可編程的多功能（開/關(guān)、調(diào)光、定時(shí)、軟啟動(dòng)/軟關(guān)斷等）輸入開關(guān)、紅外線接收開關(guān)及紅外線遙控器（實(shí)現(xiàn)燈光調(diào)光或開/關(guān)功能）。各種型式及多功能的控制板，（如有的提供LCD頁面顯示和控制方式，并以圖形、文字、圖片來做軟按鍵，可進(jìn)行多點(diǎn)控制、時(shí)序控制、存儲(chǔ)多種亮模式等），各種功能傳感器（如紅外線傳感器可感知人的活動(dòng)以控制燈具或其他負(fù)載的開關(guān)，亮度傳感器），通過對(duì)周圍環(huán)境的亮度的檢測(cè)，調(diào)整光源的亮度，使周圍環(huán)境保持適宜的照度，以達(dá)到有效利用自然光，節(jié)約電能。  

3.3 輸出單元

智能控制系統(tǒng)的輸出單元是用于接受來自網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男盘?hào)，控制相應(yīng)回路的輸出以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。輸出單元有各種型式的繼電器。調(diào)光器（以負(fù)載電流為調(diào)節(jié)對(duì)象，除調(diào)光功能外，還可用作燈具的軟啟動(dòng)，軟關(guān)閉）模擬量輸出單元，照明燈具調(diào)光接口，紅外輸出模塊等。系統(tǒng)一般采用集中控制和管理、分散執(zhí)行的方式，亦即配置監(jiān)控終端和智能控制照明柜，前者有控制計(jì)算機(jī)、主通信控制器等設(shè)備，用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理工作，通過網(wǎng)絡(luò)將控制命令與各智能控制柜的可編程控制器進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)，同時(shí)接收來自智能控制柜內(nèi)可編程控制器的有關(guān)自動(dòng)及手動(dòng)工作狀態(tài)、燈具開/關(guān)狀態(tài)等，并在異常情況下采取處理措施。

4. 智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1 智能照明控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

智能建筑中照明控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有兩種，即集中控制和分布式控制。集中式控制系統(tǒng)中對(duì)照明系統(tǒng)的檢測(cè)與控制是由一個(gè)總控制器來完成的，這個(gè)總控制器負(fù)責(zé)每個(gè)照明點(diǎn)的信息處理及控制。如果總控制器出現(xiàn)任何故障或問題，那就會(huì)影響到整個(gè)照明系統(tǒng)。

4.2 智能照明控制器的設(shè)計(jì)

在智能照明控制系統(tǒng)中，智能控制器能夠?qū)艄庀到y(tǒng)的電壓、電流、頻率等進(jìn)行控制，對(duì)燈光的高度、位置、角度、顏色進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到理想照明效果。通常智能控制器分為通用型智能控制器和專用型智能控制器兩種，通常型智能控制器大多采用PLC/DDC來作為控制器。當(dāng)對(duì)燈光有控制要求時(shí)，需要對(duì)I/O信號(hào)與模塊間的匹配問題進(jìn)行考慮。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)可用來為照明I/O模塊及其配套的檢測(cè)裝置；專用型智能控制器，是專門應(yīng)用于照明系統(tǒng)的一種帶有微處理器的智能控制器，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線型或以星結(jié)構(gòu)為主的混合型。這種專用型智能控制器能夠滿足照明設(shè)計(jì)的任何要求。  

4.3 控制方式的設(shè)計(jì)

智能照明控制系統(tǒng)的控制方式可選擇分區(qū)控制、分組控制、分類控制、軟啟/停技術(shù)等。分區(qū)控制是將一個(gè)智能   照明控制區(qū)域劃分為若干個(gè)獨(dú)立的子區(qū)域，這樣即可對(duì)每個(gè)子區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立控制，又可對(duì)整個(gè)照明區(qū)域進(jìn)行聯(lián)合控制；分組控制是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將一個(gè)區(qū)域劃分為若干個(gè)小組，每個(gè)組又包含了若干個(gè)照明回路。對(duì)整個(gè)區(qū)域的控制可通過對(duì)組的控制來實(shí)現(xiàn)；分類控制是指對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行分類控制，既將相同性質(zhì)的控制對(duì)象放在一個(gè)控制系統(tǒng)里；軟啟/停技術(shù)是采用漸變的方式來點(diǎn)燃或關(guān)閉燈具，這樣可有效減輕燈光對(duì)人眼的刺激，同時(shí)也減少了通斷電瞬間沖擊電流對(duì)燈具的損害。  

4.4 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

對(duì)照明控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，產(chǎn)生需要編制出詳細(xì)的照明回路負(fù)載清單，這一過程中需要注意，每條照明回路的供電模式、燈具、類型以及控制方式等都應(yīng)該一致，這樣可方便控制模塊的選配。每條照明回路的負(fù)功率都需要在控制模塊的額定負(fù)載容量范圍內(nèi)。

5.安科瑞為智能建筑中智能照明控制系統(tǒng)提供方案

5.1安科瑞智能照明監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層； 如圖（1）所示：

圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

間隔設(shè)備層主要為：開關(guān)驅(qū)動(dòng)器，這些裝置分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均通過現(xiàn)場(chǎng)KNX總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集。

網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：智能照明網(wǎng)關(guān)，其主要功能為把分散在現(xiàn)場(chǎng)采集裝置集中控制，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場(chǎng)層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。 以上開關(guān)模塊均采用KNX總線傳輸，一般都采用4根連線，接線簡(jiǎn)單方便，傳輸距離可達(dá)1.2km。

5.2安科瑞智能照明系統(tǒng)組成

1. 定時(shí)控制

通過時(shí)鐘管理器，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的有關(guān)區(qū)域照明的定時(shí)和自動(dòng)管理功能，實(shí)現(xiàn)公共通道、景觀照明、泛光照明、車庫照明定時(shí)控制。如百葉窗定時(shí)升降、集中供熱定時(shí)調(diào)節(jié)、節(jié)假日照明定時(shí)關(guān)閉、定時(shí)通知等。

2. 場(chǎng)景控制

智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)部門的需求，設(shè)定不同種類的場(chǎng)景模式，進(jìn)行各種照明燈光的組合，達(dá)到美化工作環(huán)境的效果；結(jié)合人體感應(yīng)傳感器，當(dāng)人員離開時(shí)，關(guān)閉所有該會(huì)議室照明。

3. 實(shí)時(shí)監(jiān)控

控制室，配置一臺(tái)中控主機(jī)，所有照明控制設(shè)備，通過KNX網(wǎng)關(guān)，接入監(jiān)控系統(tǒng)，操作管理人員，可以通過中控電腦，實(shí)時(shí)監(jiān)視總線、區(qū)域、樓層、樓棟等照明狀態(tài)，并可根據(jù)需求進(jìn)行控制調(diào)整。系統(tǒng)繪圖工具支持向量圖和多層頁面，圖形頁面縮放方便，切換簡(jiǎn)單，支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等圖形對(duì)象的嵌入、支持二維、三維圖元的繪制，增加可視化的空間效果。

4. 報(bào)警處理

系統(tǒng)提供了警報(bào)處理能力，用戶可采用編程來完成不同的任務(wù)，當(dāng)某種警報(bào)條件出現(xiàn)時(shí)應(yīng)做什么，可由用戶自行確定。

5.事件通報(bào) 系統(tǒng)提供了事件通報(bào)功能，支持郵件通報(bào)、文本輸出以及事件驅(qū)動(dòng)打印，可按照用戶預(yù)先設(shè)置的條件，觸發(fā)事件通報(bào)功能。

5.3設(shè)備選型

6.結(jié)束語

隨著微電子技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出了智能化水平更高的專業(yè)照明控制的獨(dú)立系統(tǒng)，從而能節(jié)約能源、延長(zhǎng)燈具壽命、提高照明質(zhì)量。根據(jù)使用單位的經(jīng)驗(yàn)，不僅在照明管理與設(shè)備維修的簡(jiǎn)單及降低費(fèi)用外，還對(duì)環(huán)境改善、提高工作效率都有著顯著的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張建平，曹勇，張慶松.小型辦公場(chǎng)所智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].山西電子技術(shù)，2012（3）：5-6.

[2]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.

[3]智能照明控制系統(tǒng).2020.08版.

[4]馬越.智能建筑中智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).