摘要：應用智能照明系統可以提升照明管理水平、降低運營(yíng)成本、節約能源。文章結合辦公建筑照明設計實(shí)例，分析了辦公建筑智能照明系統的設計要點(diǎn)。首先介紹了智能照明系統的工作原理和應用優(yōu)勢，然后在此基礎上總結了智能照明系統的設計要點(diǎn)，包括智能照明系統的整體設計思路、系統的控制方式（時(shí)間控制、場(chǎng)景模式控制、調光控制、動(dòng)靜探測控制、就地控制和遠程控制）和典型場(chǎng)所（公共走廊、開(kāi)敞辦公區和多功能會(huì )議區）的智能照明設計要點(diǎn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：智能照明系統；建筑照明；照明設計

0引言

隨著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步、經(jīng)濟的騰飛、城鎮化進(jìn)程的不斷加快和城市規模的不斷擴大，辦公建筑、商業(yè)建筑和居住建筑等的數量不斷增加，能源消耗也越來(lái)越多。照明系統的能源消耗在建筑總能源消耗中占了很大的比例，約為整個(gè)總能源消耗的40%。為了響應國家大力發(fā)展智能科技和堅持節能優(yōu)先、綠色低碳的號召，在建筑界引入了綠色照明的概念，其中心思想是較大限度利用自然光源，通過(guò)場(chǎng)景模式控制器、照度傳感器、動(dòng)靜傳感器和紅外感應傳感器等設備，在滿(mǎn)足照明使用需求的前提下，達到節約能源的目的。智能照明系統在此背景下應運而生[1]。

1智能照明系統的工作原理和應用優(yōu)勢

1.1系統工作原理

智能照明系統應用了計算機技術(shù)、電磁調壓技術(shù)、電子感應技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)統一的管理平臺對照明燈具進(jìn)行調節和控制。智能照明系統一般由系統控制設備、輸入設備、輸出設備和負載設備四個(gè)部分構成。其中，輸入設備（開(kāi)關(guān)面板、人體感應器和時(shí)間控制器等）接收控制信號，然后發(fā)送給系統控制設備（集中管理控制器）；集中管理控制器分析收到的控制信號后，把調整后的信號輸送給輸出設備（調光控制或開(kāi)關(guān)模塊）；輸出設備通過(guò)控制模塊對負載設備（燈具等）進(jìn)行調光和開(kāi)關(guān)的控制[2]。

1.2系統應用優(yōu)勢

（1）節約人力成本：智能照明系統根據預設的模式及匹配的傳感器進(jìn)行控制，采用自動(dòng)控制為主、手動(dòng)控制為輔的控制方式；在一般情況下，系統不需要人為控制，能自動(dòng)開(kāi)關(guān)及調節燈具，大大減少了管理工作中人力和物力的開(kāi)支[3]。

（2）提高照明質(zhì)量：應用智能照明系統可以控制各個(gè)區域的整體照度值，并根據不同的需求自動(dòng)調節照明模式和照度，滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下的照明需求。

（3）延長(cháng)燈具壽命：燈具損壞的主要原因有冷態(tài)沖擊和電網(wǎng)電壓，應用智能照明系統可以平滑地調整電路電壓，既可把照明線(xiàn)路的電壓控制在220V及以下，延長(cháng)燈具的使用壽命（可達常規燈具壽命的2～4倍），也可減少燈具的維護和更換成本，降低整體費用。

（4）節能環(huán)保：智能照明系統可以根據不同的場(chǎng)景、時(shí)段、環(huán)境和人流量對絕大多數燈具進(jìn)行調節及控制，并充分利用自然光；在某些時(shí)段可以關(guān)閉一些不必要的燈具，避免長(cháng)明燈具的出現，整體可節約20%～40%的電能[4]。

2辦公建筑智能照明系統的設計要點(diǎn)

文章以某互聯(lián)網(wǎng)公司總部辦公大樓的照明設計為例，介紹智能照明系統的設計要點(diǎn)。該辦公大樓的辦公空間多為大開(kāi)敞辦公區，配有多功能會(huì )議區、餐飲休閑區等功能區域。智能照明系統的使用區域及照明控制要求如表1所示。

表1智能照明系統使用區域及照明控制要求

2.1設計思路

針對辦公大樓的特點(diǎn)和照明要求，設計了Z-bus智能照明系統，如圖1所示。Z-bus智能照明系統由服務(wù)器、控制器、開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器、調光驅動(dòng)器、智能液晶面板開(kāi)關(guān)、傳感器和系統軟件等部分組成，可以實(shí)現智能化管理和自動(dòng)控制。應用智能照明系統可較大限度地降低運行管理費用，并減少能源的消耗[5]。智能照明系統服務(wù)器采用工業(yè)嵌入式設計，可以確保性能穩定。用戶(hù)可以通過(guò)以太網(wǎng)接口進(jìn)行參數設定，并利用計算機、PAD或手機App訪(fǎng)問(wèn)控制服務(wù)器，實(shí)現對照明回路的遠程監視和控制。系統采用CAN總線(xiàn)和Z-bus總線(xiàn)兩級總線(xiàn)，架構合理、穩定。Z-bus總線(xiàn)既可供電，又可實(shí)現通信功能，采用的是AC24V安全電壓供電方式，無(wú)極性接線(xiàn)，系統通信穩定、抗干擾能力強。

圖1Z-bus智能照明系統拓撲圖

2.2系統控制方式設計

智能照明系統的整體控制流程如圖2所示。

圖2智能照明系統整體控制流程

（1）時(shí)間控制：通過(guò)預設的時(shí)間對各區域照明進(jìn)行開(kāi)關(guān)、場(chǎng)景模式切換等控制。

（2）場(chǎng)景模式控制：通過(guò)設置的照明區域場(chǎng)景模式對不同使用需求下的照明場(chǎng)景進(jìn)行切換。

（3）調光控制：預先設置照度范圍，在一天的不同時(shí)段，根據自然采光情況，通過(guò)照度傳感器和調光模塊對區域內燈具進(jìn)行調節，使照度始終在預設范圍之內。

（4）動(dòng)靜探測控制：通過(guò)紅外人體感應控制器、調光模塊和控制模塊對各照明區域的燈光控制方案進(jìn)行調光或開(kāi)關(guān)控制。

（5）就地控制：通過(guò)就地設置的智能控制面板對照明區域內的燈具進(jìn)行手動(dòng)控制和區域場(chǎng)景控制。

（6）遠程控制：通過(guò)計算機、PAD或手機App對照明區域進(jìn)行手動(dòng)控制和區域場(chǎng)景控制[6]。

2.3典型場(chǎng)所智能照明設計

2.3.1公共走廊

公共走廊采用紅外感應控制器、時(shí)間控制器和智能控制面板對燈具進(jìn)行智能控制。走廊燈具分為三個(gè)控制回路，其中筒燈分成兩個(gè)控制回路（回路1和回路2），燈具和燈帶屬于第三個(gè)控制回路（回路3），如圖3所示。

圖3公共走廊燈具布置圖

（1）白天上下班高峰時(shí)段：自動(dòng)關(guān)閉紅外感應控制器，啟用時(shí)間控制器，回路1、2、3點(diǎn)亮。

（2）白天工作時(shí)段：?jiǎn)⒂眉t外感應控制器，關(guān)閉時(shí)間控制器，回路3常亮，感應有人是回路1、2點(diǎn)亮（無(wú)人時(shí)關(guān)閉）。

（3）夜間和白天非工作時(shí)段：?jiǎn)⒂眉t外感應控制器，感應有人時(shí)回路1點(diǎn)亮（無(wú)人時(shí)關(guān)閉）。

2.3.2開(kāi)敞辦公區

開(kāi)敞辦公區采用紅外感應控制器、時(shí)間控制器、照度傳感器、調光模塊和智能控制面板對燈具進(jìn)行智能控制。工位燈具采用單燈分列控制方式，射燈采用燈具回路控制，系統可以根據工作時(shí)間、自然采光情況和加班情況等自動(dòng)調節照度及燈具的開(kāi)啟等。同時(shí)，開(kāi)敞辦公區設置了智能控制面板，可根據需要進(jìn)行手動(dòng)控制。

（1）上班時(shí)段：燈具全開(kāi)，并通過(guò)照度傳感器和調光模塊對燈具進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)關(guān)和調光，控制區域內的整體照度、提高照度均勻性，從而改善工作環(huán)境、提高人員工作效率。

（2）午休時(shí)段：自動(dòng)關(guān)閉工位上的LED燈管，同時(shí)調節筒燈的照度，營(yíng)造較好的休息環(huán)境。

（3）非上班時(shí)段（加班時(shí)段）：在非上班時(shí)段，辦公室的燈具全部關(guān)閉，當有人加班時(shí)，紅外感應控制器感應到有人進(jìn)入時(shí)，系統自動(dòng)點(diǎn)亮通道區域的照明燈具，此時(shí)加班人員可以通過(guò)操作智能控制面板，打開(kāi)所需的燈具，并可設置燈具開(kāi)啟時(shí)長(cháng)，在預設的時(shí)間系統會(huì )自動(dòng)關(guān)閉燈具。如未預設燈具開(kāi)啟時(shí)長(cháng)，且人員離開(kāi)時(shí)未關(guān)閉燈具電源，紅外感應控制器感應不

到人員時(shí)會(huì )自動(dòng)發(fā)出指令關(guān)閉燈具。

2.3.3多功能會(huì )議區

多功能會(huì )議區燈具布置圖如圖4所示。多功能會(huì )議區采用紅外感應控制器、照度傳感器、調光模塊和智能控制面板對燈具進(jìn)行智能控制。針對多功能會(huì )議區設置了一般會(huì )議、投影演講和報告等多種場(chǎng)景模式，可以根據不同的需求開(kāi)啟預設的照明場(chǎng)景模式，實(shí)現不同的照明效果。

圖4多功能會(huì )議區燈具布置圖

3安科瑞智能照明控制系統

3.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線(xiàn)技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩定。開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時(shí)預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿(mǎn)足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數據交換。

3.2應用場(chǎng)所

適合于各類(lèi)智能小區、醫院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機場(chǎng)、隧道、車(chē)站等大型公建項目的照明控制需求。

3.3系統結構

3.4系統功能

1）實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線(xiàn)狀態(tài)，反饋現場(chǎng)受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來(lái)瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)設備掉線(xiàn)或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì )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(gè)照明回路實(shí)現開(kāi)關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應的模塊控制開(kāi)關(guān)和樓層控制開(kāi)關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現開(kāi)關(guān)控制。

4）開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長(cháng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個(gè)照明回路可以預設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時(shí)，開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器會(huì )自動(dòng)切換到預設的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調光控件，照明設備從0%到100%進(jìn)行調光，可以對單個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，調光總控可以對一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現調光控制，也可以對多個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，通過(guò)圖標的亮滅狀態(tài)反饋現場(chǎng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開(kāi)或者關(guān)閉對應場(chǎng)景設置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過(guò)圖標的亮滅顯示對應的場(chǎng)景狀態(tài)是打開(kāi)還是關(guān)閉。

8）設置定時(shí)時(shí)間，確認時(shí)間點(diǎn)后，對該事件點(diǎn)執行的動(dòng)作進(jìn)行設置，設置燈在設定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統可以通過(guò)預設的當地經(jīng)緯度信息，自動(dòng)計算每天的日升日落時(shí)間；根據天文時(shí)鐘控制照明開(kāi)關(guān)，實(shí)現日落開(kāi)燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計劃均可下發(fā)保存至驅動(dòng)模塊；當上位機系統故障或模塊離線(xiàn)時(shí)，驅動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線(xiàn)結構；系統內各元件不依賴(lài)于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過(guò)程序的設定實(shí)現功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

3.5設備選型

4結束語(yǔ)

應用智能照明系統可以對建筑照明進(jìn)行智能化控制，為人們的生活和辦公創(chuàng )造更為靈活多變的照明環(huán)境，較大地提升了建筑的智能化管理水平，節約電能消耗，使建筑照明系統更加符合節能環(huán)保的要求。智能照明系統在未來(lái)會(huì )有更加廣闊的應用前景。

參考文獻

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