無線照明控制系統(tǒng)應(yīng)用的詳細(xì)講解

近年來無線照明產(chǎn)品越來越普及，從家居使用的Philips Hue、ilumi等產(chǎn)品，到大型樓層乃至建筑中使用的OSRAM Encelium等等，都已經(jīng)或即將成為我們生活和工作中的一個(gè)要件。本文旨在對(duì)已有的無線照明控制的設(shè)備、連接方式和協(xié)議做一個(gè)比較概括的介紹，使得讀者能對(duì)這方面的知識(shí)有一個(gè)比較全面的了解。

典型的自動(dòng)照明控制應(yīng)用涉及輸入設(shè)備（諸如光電傳感器）以及與之交互的功率控制器（諸如開關(guān)、調(diào)光器等）。雖然這些組件可以集成到同一設(shè)備（例如，壁箱式占用傳感器）中，但它們通常是分開安裝的。為了進(jìn)行交互，輸入設(shè)備必須向控制器發(fā)送控制信號(hào)，然后由控制器來調(diào)控負(fù)載。傳統(tǒng)的主要方法是沿著專用的低壓線路（通常稱為“硬連線”）發(fā)送控制信號(hào)。最近迅速普及的一種方法是使用在空中傳播的無線電波進(jìn)行通信，從而無需專用控制線路。由此產(chǎn)生的優(yōu)勢使得先進(jìn)的照明控制具有更大的安裝靈活性、良好的可擴(kuò)展性和更低的安裝勞動(dòng)成本，適用于許多應(yīng)用，特別是布線難度較大的應(yīng)用，比如在外墻、高天花板、硬質(zhì)天花板、石棉基底表面、需要重新配置的空間和現(xiàn)有的實(shí)體建筑物中的應(yīng)用。

圖1：無線控制的概念圖。來源：Audacy Wireless Lighting Control。

優(yōu)點(diǎn)

無線照明控制本身就具備硬連線控制系統(tǒng)的基本功能，而使用無線控制系統(tǒng)能夠帶來更多明顯的好處：

●靈活性：無線控制設(shè)備可以放置在任何需要的地方，不受布線限制，包括難以布線的區(qū)域。獨(dú)特的應(yīng)用程序提供了更大的靈活性，這能有效縮短電氣規(guī)劃周期。安裝后也可以相對(duì)輕松地移動(dòng)設(shè)備并擴(kuò)展系統(tǒng)。

●節(jié)省勞動(dòng)力和材料成本：無線控制無需專用控制線路和相關(guān)的開關(guān)支路、鋼絲繩、導(dǎo)管和其他原材料，可加快和簡化安裝進(jìn)程。也無需對(duì)墻壁或天花板造成損壞，對(duì)業(yè)務(wù)運(yùn)營幾乎沒有影響，因此無線控制非常適合于現(xiàn)有建筑物照明改造和街道照明等應(yīng)用。

●可擴(kuò)展性：隨著空間需求的變化，可以輕松擴(kuò)展無線照明控制系統(tǒng)。

無線控制的優(yōu)勢使這些解決方案特別適用于運(yùn)行控制線路的成本太高或根本不可能的應(yīng)用領(lǐng)域，例如戶外區(qū)域、停車場、倉庫等的升級(jí)改造。

無線系統(tǒng)

無線照明控制系統(tǒng)通常由以下部件組成：

●燈具控制器（也稱為繼電器模塊、電源組或調(diào)光模塊），通常安裝在燈具內(nèi)或燈箱內(nèi)；

●輸入設(shè)備（例如：傳感器和開關(guān)）；

●管理設(shè)備，包括網(wǎng)關(guān)（其功能類似于無線路由器）；

●服務(wù)器。

傳感器具有無線發(fā)射器，通過空氣將信號(hào)發(fā)送到嵌入在網(wǎng)關(guān)或中繼器模塊中的接收器，后者將信號(hào)發(fā)送到服務(wù)器，然后服務(wù)器與控制器通信以調(diào)節(jié)燈具的狀態(tài)。開關(guān)通常將信號(hào)直接發(fā)送到燈具控制器。

無線控制的設(shè)備在安裝前一般都需要設(shè)置。在設(shè)置過程中，所有設(shè)備都會(huì)被識(shí)別并添加到可編程網(wǎng)絡(luò)中，在那里它們通常會(huì)被分組，并可由用戶為分組命名，比如“大廳燈”、“走廊燈”、“臥室燈”、“廚房燈”等等。設(shè)置方法因制造商而異，包括按鈕編程、條形碼掃描、手機(jī)應(yīng)用設(shè)置、圖形數(shù)據(jù)庫生成等。

對(duì)于要通信的設(shè)備，它們必須在彼此的信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)以確?？煽康男盘?hào)傳輸。這些設(shè)備在拓?fù)鋬?nèi)配置，以確保可靠的信號(hào)路徑。它們必須使用相同的協(xié)議（通信方法）進(jìn)行互操作。否則，如果系統(tǒng)中的設(shè)備使用不同的協(xié)議，那么系統(tǒng)就需要使用網(wǎng)關(guān)、通過網(wǎng)關(guān)編程將操作數(shù)據(jù)發(fā)送回中央服務(wù)器。

燈具控制器

功率控制器是一種基于繼電器的設(shè)備，提供ON ／ OFF切換以及0－10VDC、DALI等全范圍調(diào)光操作。在無線系統(tǒng)中，控制器具有嵌入式無線接收器，可接受范圍內(nèi)的無線電控制信號(hào)，然后在其設(shè)定規(guī)則內(nèi)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理。

目前一些照明控制系統(tǒng)提供可集成到單個(gè)燈具中的控制器。許多系統(tǒng)還提供能夠處理更大負(fù)載的控制器，通常用于控制多個(gè)燈具。請(qǐng)注意，這需要從控制器到每個(gè)燈具的電源布線以及低壓調(diào)光控制布線。

傳感器

大多數(shù)的商業(yè)建筑能源法規(guī)要求使用占用傳感器和光傳感器作為控制系統(tǒng)的輸入設(shè)備。無線控制系統(tǒng)的唯一區(qū)別是這些傳感器包含無線發(fā)射器以使用無線電波與系統(tǒng)通信。傳感器可以是集成燈具的一部分或安裝于燈具以外的獨(dú)立組件。一些單獨(dú)安裝的獨(dú)立傳感器集占用傳感器和光傳感器的功能于一身，以最大限度地簡化安裝。還有一些傳感器具備額外的功能，例如溫度傳感。

獨(dú)立傳感器可以由電池供電，如果使用EnOcean技術(shù)，則通過從所在空間收集能量（例如環(huán)境光）來提供動(dòng)力。如果設(shè)備采用電池供電，則應(yīng)配備高品質(zhì)電池，以提供可靠性和長使用壽命。它還應(yīng)與效率最高的設(shè)備相匹配，以最大限度地延長兩次充電之間的時(shí)間。

開關(guān)和其他設(shè)備

與傳感器一樣，在大多數(shù)空間中需要開關(guān)以便于手動(dòng)控制。手動(dòng)控制的優(yōu)先級(jí)應(yīng)該高于任何預(yù)設(shè)定的程序，以便于用戶在必要的時(shí)候可以自主地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，而不用受限于其他因素。開關(guān)也可提供調(diào)光操作。與傳感器一樣，它們可由電池供電或收集所在空間的能量，例如撥動(dòng)開關(guān)產(chǎn)生的機(jī)械能。一些開關(guān)還提供附加功能，例如使用不同的按鈕來選擇不同的預(yù)設(shè)照明場景。

許多控制系統(tǒng)可以使用觸摸屏手動(dòng)控制面板。這些屏幕提供手動(dòng)控制功能，可編程預(yù)設(shè)場景，具備聯(lián)網(wǎng)功能，以及可以集成一些非照明功能，如溫度控制和基于空間占用情況的節(jié)能調(diào)度。

最后，一些系統(tǒng)允許將第三方設(shè)備合并到網(wǎng)絡(luò)中。例如，一些系統(tǒng)與無線插頭負(fù)載控制器通信以滿足現(xiàn)行的法規(guī)，而其他系統(tǒng)與暖通空調(diào)控制器通信以調(diào)控溫度。

服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)

如果無線控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行單點(diǎn)日常操作和數(shù)據(jù)收集，它應(yīng)具有中央服務(wù)器和（或）網(wǎng)關(guān)。服務(wù)器通常安裝在IT或電氣柜中，它存儲(chǔ)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)上的照明和控制點(diǎn)的信息，它還存儲(chǔ)調(diào)試、編程信息，還可以存儲(chǔ)能源使用數(shù)據(jù)。

大多數(shù)聯(lián)網(wǎng)的照明控制系統(tǒng)也使用網(wǎng)關(guān)將服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接分配給設(shè)備（控制器、傳感器和開關(guān)）。在大多數(shù)無線系統(tǒng)以及大多數(shù)有線系統(tǒng)中都是如此。在無線系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)本質(zhì)上是無線路由器，通常安裝在完成裝修的空間中。

圖2：圖片來自O(shè)SRAM Encelium。

如果服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)和控制設(shè)備之間的連接中斷，控制設(shè)備將按照上次配置繼續(xù)運(yùn)行。然而，與服務(wù)器中斷連接可能導(dǎo)致能量數(shù)據(jù)和其他功能的丟失。在某些系統(tǒng)中，服務(wù)器功能已合并到網(wǎng)關(guān)中。通過將該服務(wù)器功能與網(wǎng)關(guān)功能相結(jié)合，位于受控空間中的一個(gè)設(shè)備就足以完成兩項(xiàng)任務(wù)。

但是，在大多數(shù)系統(tǒng)中，服務(wù)器是與網(wǎng)關(guān)分開的。這種情況對(duì)于集中式控制系統(tǒng)來說是比較普遍的，對(duì)于大多數(shù)基于房間區(qū)域的系統(tǒng)而言通常也是如此。在這種情況下，網(wǎng)關(guān)必須通過某種形式的電纜連接到服務(wù)器，通常使用以太網(wǎng)電纜（即Cat 5e）來實(shí)現(xiàn)。在大型空間中，例如大型開放式辦公樓層，服務(wù)器通常位于IT室或電氣柜中。網(wǎng)關(guān)遍布整個(gè)受控空間。因此，電纜必須從受控空間中的網(wǎng)關(guān)路由到IT室或電氣柜中。

如果業(yè)主允許，則可以使用業(yè)主現(xiàn)有的IT網(wǎng)絡(luò)將網(wǎng)關(guān)連接到服務(wù)器。如果您可以將網(wǎng)關(guān)以及服務(wù)器物理連接至現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)端口，則只需確定網(wǎng)關(guān)的IP地址，服務(wù)器軟件就可以找到它們并將它們拉到照明控制系統(tǒng)上。在這種情況下，不需要從受控空間到建筑物的核心排布額外的電纜來進(jìn)行此連接。

圖3：圖片來自O(shè)SRAM Encelium。