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、操作簡單化、節(jié)能化，智能照明由此應運而生。文章對智能建筑中智能照明控制系統(tǒng)的設計進行分析。

關鍵詞：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)因為具有靈活的、科學的照明效果，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用。

1. 智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)是利用計算機網絡通訊技術，將所有功能單元通過信號總線連接成一個總線型式或局域網型式的智能控制系統(tǒng)網絡，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

相比之下，智能照明控制系統(tǒng)使照明調光、場景控制、用電負荷控制、通風供熱系統(tǒng)等調控實現(xiàn)智能化，并成為了一個完整的總線系統(tǒng)。該系統(tǒng)依據(jù)外部環(huán)境的變化，自動調節(jié)總線中設備的狀態(tài)，達到節(jié)能、個性化的效果。不僅建筑的初始電氣安裝非常容易實現(xiàn)，而且以后也可以很容易修改和擴展。當房間布局和使用需求改變時，系統(tǒng)不需要重新布線，只要簡單修改總線設備的參數(shù)和邏輯連接就行。這種修改可在1臺PC機上運行，而這臺PC機又連接在系統(tǒng)總線上，運行工具軟件進行設備的編程和調試。這樣簡單的操作不僅縮短了工程的改造時間，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)的結構和組成

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。除電源設備外，每一單元設置的單元地址，并用軟件設定其功能。通過輸出單元來控制各負載回路，各種形式的單元簡述如下：

3.1 系統(tǒng)單元

用于提供工作電源，源系統(tǒng)時鐘及各種系統(tǒng)的接口，包括系統(tǒng)電源、各種接口（PC、以太網、電話等），網絡橋。主系統(tǒng)對各區(qū)域實施相同的控制和信號采樣的網絡；子系統(tǒng)則對各分區(qū)實施不同具體控制的網絡。主系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間通過信息等元件連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

3.2 輸入單元

用于將外部控制信號變換成網絡上傳輸?shù)男盘枺蝗缈删幊痰亩喙δ埽ㄩ_/關、調光、定時、軟啟動/軟關斷等）輸入開關、紅外線接收開關及紅外線遙控器（實現(xiàn)燈光調光或開/關功能）。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，可進行多點控制、時序控制、存儲多種亮模式等），各種功能傳感器（如紅外線傳感器可感知人的活動以控制燈具或其他負載的開關，亮度傳感器），通過對周圍環(huán)境的亮度的檢測，調整光源的亮度，使周圍環(huán)境保持適宜的照度，以達到有效利用自然光，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絡傳輸?shù)男盘枺刂葡鄳芈返妮敵鲆詫崿F(xiàn)實時控制。輸出單元有各種型式的繼電器。調光器（以負載電流為調節(jié)對象，除調光功能外，還可用作燈具的軟啟動，軟關閉）模擬量輸出單元，照明燈具調光接口，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，前者有控制計算機、主通信控制器等設備，用于對整個系統(tǒng)進行控制和管理工作，通過網絡將控制命令與各智能控制柜的可編程控制器進行通信聯(lián)絡，同時接收來自智能控制柜內可編程控制器的有關自動及手動工作狀態(tài)、燈具開/關狀態(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)的設計

4.1 智能照明控制系統(tǒng)的拓撲結構

智能建筑中照明控制系統(tǒng)的拓撲結構主要有兩種，即集中控制和分布式控制。集中式控制系統(tǒng)中對照明系統(tǒng)的檢測與控制是由一個總控制器來完成的，這個總控制器負責每個照明點的信息處理及控制。如果總控制器出現(xiàn)任何故障或問題，那就會影響到整個照明系統(tǒng)。

4.2 智能照明控制器的設計

在智能照明控制系統(tǒng)中，智能控制器能夠對燈光系統(tǒng)的電壓、電流、頻率等進行控制，對燈光的高度、位置、角度、顏色進行調整，從而達到理想照明效果。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。當對燈光有控制要求時，需要對I/O信號與模塊間的匹配問題進行考慮。目前市場上已經出現(xiàn)可用來為照明I/O模塊及其配套的檢測裝置；專用型智能控制器，是專門應用于照明系統(tǒng)的一種帶有微處理器的智能控制器，其拓撲結構為總線型或以星結構為主的混合型。這種專用型智能控制器能夠滿足照明設計的任何要求。  

4.3 控制方式的設計

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/停技術等。分區(qū)控制是將一個智能   照明控制區(qū)域劃分為若干個獨立的子區(qū)域，這樣即可對每個子區(qū)域進行獨立控制，又可對整個照明區(qū)域進行聯(lián)合控制；分組控制是根據(jù)設計要求，將一個區(qū)域劃分為若干個小組，每個組又包含了若干個照明回路。對整個區(qū)域的控制可通過對組的控制來實現(xiàn)；分類控制是指對控制對象進行分類控制，既將相同性質的控制對象放在一個控制系統(tǒng)里；軟啟/停技術是采用漸變的方式來點燃或關閉燈具，這樣可有效減輕燈光對人眼的刺激，同時也減少了通斷電瞬間沖擊電流對燈具的損害。  

4.4 控制系統(tǒng)的設計步驟

對照明控制系統(tǒng)進行設計時，產生需要編制出詳細的照明回路負載清單，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該一致，這樣可方便控制模塊的選配。每條照明回路的負功率都需要在控制模塊的額定負載容量范圍內。

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)采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層； 如圖（1）所示：

圖（1）網絡拓撲圖

間隔設備層主要為：開關驅動器，這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均通過現(xiàn)場KNX總線組網通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

網絡通訊層主要為：智能照明網關，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中控制，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控管理層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。 以上開關模塊均采用KNX總線傳輸，一般都采用4根連線，接線簡單方便，傳輸距離可達1.2km。

5.2安科瑞智能照明系統(tǒng)組成

1. 定時控制

通過時鐘管理器，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的有關區(qū)域照明的定時和自動管理功能，實現(xiàn)公共通道、景觀照明、泛光照明、車庫照明定時控制。如百葉窗定時升降、集中供熱定時調節(jié)、節(jié)假日照明定時關閉、定時通知等。

2. 場景控制

智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)各個部門的需求，設定不同種類的場景模式，進行各種照明燈光的組合，達到美化工作環(huán)境的效果；結合人體感應傳感器，當人員離開時，關閉所有該會議室照明。

3. 實時監(jiān)控

控制室，配置一臺中控主機，所有照明控制設備，通過KNX網關，接入監(jiān)控系統(tǒng)，操作管理人員，可以通過中控電腦，實時監(jiān)視總線、區(qū)域、樓層、樓棟等照明狀態(tài)，并可根據(jù)需求進行控制調整。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，切換簡單，支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等圖形對象的嵌入、支持二維、三維圖元的繪制，增加可視化的空間效果。

4. 報警處理

系統(tǒng)提供了警報處理能力，用戶可采用編程來完成不同的任務，當某種警報條件出現(xiàn)時應做什么，可由用戶自行確定。

5.事件通報 系統(tǒng)提供了事件通報功能，支持郵件通報、文本輸出以及事件驅動打印，可按照用戶預先設置的條件，觸發(fā)事件通報功能。

5.3設備選型

6.結束語

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

參考文獻：

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

[2]企業(yè)微電網設計與應用手冊.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)的設計.