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浅谈智能照明控制系统的设计及应用

时间:2020/10/12阅读:1221
  程志芳
 
  安科瑞电气股份有限公司  上海嘉定  201801
 
  【摘要】随着国民经济的发展和时代的进步,人们对日常的工作、生活环境提出了更高层次的要求,与人们工作和生活息息相关的照明系统也随之超越了传统意义上单纯的照明功能,而更加强调其智能化、舒适性和节能效果,因此智能照明控制系统被提出并得到广泛应用。基于此文章从介绍智能照明控制系统的结构组成和功能入手,对智能照明系统应用进行了论述。
 
  【关键词】智能照明;控制系统;应用;节能
 
  0 引言
 
  在我国建筑物照明设施所消耗的电能在其总电能消耗中占着不容忽视的比重,尤其是在当前能源供应紧张的大背景下,提高建筑物照明设施的能效水平无疑将在很大程度上降低照明能耗,为缓解国家能源供应压力提供有效的途径。因而针对实际情况,国家对照明节能设计提出了新的要求,即要在满足不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下,充分利用有效手段以达到节能降耗的目的。而智能照明控制系统正是照明设施节能措施中,它的提出在为人们提供舒适、便捷和安全的照明环境的同时大大提升了照明系统的节能效果。
 
  1 智能照明控制系统概述
 
  智能照明控制系统以计算机控制平台为核心,利用模块化、数字化和分布式的总线实现了照明、调光和场景控制的智能化,其中央处理器和各控制模块之间通过网络总线建立实时通信,使其可以根据外界环境的变化自动控制总线中的设备状态,达到人性化的节能照明效果,并且具备一定的可扩展功能,可以在不新增设备或铺设电缆的情况下,通过计算机编程的方式新增或修改系统功能。
 
  1.1 系统基本组成
 
  智能照明控制系统在结构上由调光模块、输入模块、开关模块、控制面板、人机界面、智能传感器、PC 接口、时间模块等部分构成。其中的调光模块以微处理器(CPU)为核心,由其控制可控硅的开启
 
  角来调节输出电压平均幅值的大小,从而实现对光源亮度的调节;输入模块接受无源节点信号,并通过总线将该信号发送给CPU;开关模块主要由继电器构成,其作为控制电源的开关实现对光源的控制;控制面板给使用者提供直观的操作界面,供其直观操作控制灯光场景,并且可以通过在控制面板上进行编程而完成各种不同的控制功能,控制面板将不同的输入键符信号发送给微处理器,处理器在识别输入键符后经过处理再发出控制信号,对调光模块或开关模块实施控制,从而达到控制光源状态的目的;智能传感器主要分为照度探测、存在探测和移动探测传感器等,主要用于对光源所处环境或条件变化的监测;时间管理模块与控制系统总线上的设备互相协调配合,完成各种自动化任务和时间控制任务。
 
  1.2 系统监控功能
 
  智能照明控制系统的监控功能主要有中央控制、开关控制、调光控制、定时时钟控制、天文时间控制、场景控制、遥控、存在或移动控制、远程控制等。中央控制则是利用中央处理器及系统软件实现对系统中所有开关、调光、灯光状态的监测与控制管理;开关控制实现了在中央站和就地控制两种方式下对灯光的开启和关闭的控制;调光控制即对灯光照度从零至的控制,控制方式上同样有中央站和就地控制两种方式;定时控制顾名思义就是按照预先设定的时间对灯光的开启与关闭的控制;天文时钟控制即以输入的当地经纬度为依据,系统自动计算当天的天黑时间,并以此为依据对照明场景进行控制;场景控制是对灯光的开启、关闭和调光的联合控制;遥控功能是通过手持遥控器对设置有红外控制面板的光源进行相关控制;存在或移动控制是通过存在探测传感器或移动探测传感器返回的探测数据,按照预先设定的参数对光源实施相应控制;远程控制是通过Intemet对系统实施远程监控,监控内容包括对系统中照明参数的设置与修改,对系统场景照明状态的建设和对系统场景照明状态的控制等。
 
  2 智能照明控制系统应用实例分析
 
  以某商务办公楼中智能照明系统的应用为例,简单介绍智能照明系统在建筑物中的应用情况。
 
  2.1 大面积办公场所
 
  针对商务办公楼各层大面积的办公场所,设置单独控制、总控室控制、定时控制、照度控制和红外感应控制等功能。照明系统管理人员可以在总控室内方便的利用管理软件或开关面板同时打开或关闭特定区域内的所有照明光源,同时也能够针对某个光源或某条照明回路进行单独控制。在办公场所的窗户附近设置照度探测传感器,系统通过传感器检测窗户浸入的自然光照度,通过对返回数据进行处理并与预先设定参数进行对比实现日照自动补偿,如果当地为阴天或夜幕降临时,灯光将以特定的照度自动开启,如果室外为大晴天,阳光充裕,系统将自动关闭照明灯。
 
  2.2 走廊、楼道和电梯间
 
  系统通过时钟管理模块、存在或移动探测传感器及职能开关的反馈信号对各光源实施节能控制,这样可以根据需要对这些光源实施全部开启、2/3开启、1/3开启、分区域开启或全部关闭、保安照明或应急照明等方式的控制,产生多种灯光场景,实现有效的节能控制,通过这种控制方式可以节约电能30%。在灯光场景的切换过程中均根据定时器设定的事件自动实施,同时也设置了手动切换功能。比如在傍晚 6:30-11:30之间,可以设定为2/3光源处于开启状态,ll:30之后则只保持l辕3的光源开启以保证基本的照明,这时一直处于屏蔽状态的移动传感器启动,当有人移动时则开启相应光源,以保证充分的照明。
 
  2.3 卫生间
 
  针对卫生间照明的特点来设置时间和人体红外感应控制,无人进入卫生间时系统开启部分照明回路提供基本的照明,当有人进入卫生间时,卫生间内的感应器返回数据,处理器控制卫生间的所有光源全部点亮,人离开后由时间控制器控制光源延时关闭,并且延时时间可重复设置。同时在卫生间入口或清洁作业间设置操作面板,实现全开、全关、半亮灯手动操作模式。
 
  2.4 会议室
 
  会议室是商务办公楼中的重要功能场所,采用智能照明控制系统利用各种传感器和开关模块预先精心设计多种灯光场景,为会议室按照不同的使用功能营造不同的灯光效果,并在会议室门口设置电子标签面板,以供会议室管理人员按照需求手动选择或实时控制,以满足会议、投影、主席发言和情节等不同需求。并根据会议进程设置不同的事件响应模式,比如主席发言模式时,控制调节讲话人周围的灯光照度以突出讲话人的形象,将主席台灯光控制在其全照度的90%-100%之间,而听众所在区域的灯光照度则设置为全照度的50%-60%;而在投影模式时则关闭投影幕前的光源,只保留讲解人所在区域的光源亮度的50%,并且在听众所在区域采用筒灯从投影幕由近及远逐渐增加亮度,灯槽开启50%;会议模式时所有的灯光全部开启,且亮度保持在全亮度的90%-100%范围内。
 
  3 安科瑞智能照明控制系统
 
  3.1系统简介
 
  Acrel-BUS智能照明控制系统,是基于KNX总线技术设计的控制系统。KNX总线技术起源于欧洲,是在EIB,Batibus和EHS这三种住宅和楼宇的总线控制技术上发展起来的,其中EIB(European Installation Bus,欧洲安装总线)是该总线技术的主体。
 
  Acrel-BUS智能照明控制系统采用标准的2*2*0.8EIB BUS总线(即KNX总线)作为总线线缆,将所有的智能照明控制模块连接到一起并组成一套完整的控制系统,既可实现照明灯具的远程集中控制,又可实现就近控制功能。该系统理论可连接控制模块数量达580000多个。
 
  安科瑞智能照明产品种类齐全,方案完善。用户可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能控制,特别适合于各类智能小区、医院、学校,以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明系统。
 
  3.2系统工作原理示意图
 
  3.3产品选型
 
  3.3.1开关驱动器
 
  用于对设备进行开关控制的驱动器,具有延时、预设、逻辑控制、场景、阈值开关等功能,电气参数如下:
 
  3.3.2调光驱动器
 
  2路0-10V调光器,可对每路进行回路开关控制并输出 0-10V 调光信号对具有 0-10V 调光接口的灯具进行调光,具有开关、场景、状态反馈等功能,电气参数如下:
 
  3.3.3传感器
 
  传感器是一种能感受外界信号、物理条件(如光、移动)的设备装置,并将感应的信息传递给其它设备装置(如调光器、开关驱动器),电气参数如下:
 
  3.3.4总线电源
 
  KNX/EIB 系统标准供电电源,为总线提供电压640mA 输出电流,至多可以为 64 个设备供电,带总线复位、 过流指示和短路保护。标准导轨安装,电气参数如下:
 
  3.3.5智能面板
 
  用于接受按键触动信号,可通过区分短按与长按并结合不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能,电气参数如下:
 
  3.3.6干接点输入模块
 
  用于接受外部干接点信号输入,可通过不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能,电气参数如下:
 
  3.4系统功能
 
  (1)光照度(需要配照度传感器)监测,对利用自然光照明区域,根据自然光照度变化,进行照明控制和调节,满足照明和节能要求;
 
  (2)公共区域、走廊、通道、门厅、电梯厅等的照明,应设置红外或微波类人体感应器,并结合智能控制面板,实现各种场景照明控制,尽可能较少灯具点亮时间;
 
  (3)楼梯间照明采用人体感应探测控制;
 
  (4)设备房、设备房走道采用分组就地控制;
 
  (5)室外路灯、景观等照明采用光照度控制结合时控的集中控制方式;
 
  (6)监控系统界面友好,画面美观,实时显示各区照明工作状态;
 
  (7)应具有完善的用户权限管理功能,避免越权操作;
 
  3.5系统应用领域
 
  3.6系统的控制优势
 
  (1)系统可通过、触摸屏、电脑对现场的灯光、空调及窗帘等进行远程集中控制,使得控制更加方便智能,用户体验更好;
 
  (2)系统中控制模块均工作在直流30V安全电压下,用户操作更加安全、舒适;
 
  (3)系统在实施过程中,充分结合自然光及人员的活动规律来自动控制灯光,减少能源消耗,达到很好的节能效果;
 
  (4)系统采用分布分布式KNX总线结构,搭建简单灵活,系统内各模块互不影响,可独立工作,可靠性更高;
 
  (5)多种控制方式可供选择,如本地控制,自动感应控制,定时控制,场景控制和集中控制等,控制方式更灵活;
 
  (6)系统的自动控制、远程集中控制等功能,在实现自动化的同时,大量减少了值班人员,提高了管理水平和工作效果;
 
  (7)升级系统内控制模块或更改系统功能时,无需增加连接线,不需关闭整个系统,只需更改设备参数即可实现,维护方便,操作简单;
 
  (8)系统可与消防系统联动,在出现消防报警时,强制打开应急回路,方便人员疏散,从而降低了人员伤亡的风险,提高了建筑的安全性。
 
  3.7安科瑞组网方案
 
  智能照明控制系统组网方式灵活,扩展方便,当系统模块数量较少、距离较近、范围较小时,各设备以树形枝状延伸,构成支路系统智能照明控制系统;当系统模块数量较多、距离较远、范围较大时,用支线耦合器组成多条支路,构成区域智能照明控制系统;当系统模块数量很多、距离很远、范围很大时,用支线耦合器、区域耦合器等构成楼群智能照明控制系统。
 
  4 结语
 
  智能照明控制系统具备的集中智能化管理模式,为人们的办公和生活环境创造了更为灵活多样、方便快捷的照明环境,系统在具体的工程中投入使用后,使整个建筑物的智能化管理水平大幅提升,更为重要的是智能照明管理系统根据实际需要调整和控制灯光的模式大大节约了电能消耗,使整个照明系统更加符合节能环保的要求。因此智能照明控制系统在未来将会有更加广阔的应用前景。
 
  参考文献
 
  [1]北京照明学会照明设计专业委员会.照明设计手册[M].中国电力出版社,2006.
 
  [2]陈悦婷.浅谈智能照明控制系统和应用.
 
  [3]安科瑞企业微电网设计与应用手册2019.11版.

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