淺談智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用與節(jié)能分析

摘要：

文章分析了在現(xiàn)代建筑工程中智能照明控制系統(tǒng)所具有的優(yōu)越性，并對(duì)如何解決該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中遇到的問題提出了看法與建議。

關(guān)鍵詞：智能照明 控制系統(tǒng) 應(yīng)用節(jié)能

引言

隨著人們的物質(zhì)和精神生活水平不斷提高，對(duì)生活的追求向著更舒適、安全、高效和節(jié)能的方向發(fā)展，對(duì)建筑照明技術(shù)的要求也越來越高。新興的“智能照明”技術(shù)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)與建筑照明技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，與傳統(tǒng)照明技術(shù)相比在各方面均具有優(yōu)越性。但是，該技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用和推廣中存在一些問題。筆者在此分析智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，討論實(shí)際應(yīng)用中存在的問題。

一、智能照明控制系統(tǒng)概述

所謂智能照明控制，即將照明范圍劃分為若干區(qū)域，然后根據(jù)某一區(qū)域的功能用途、不同的時(shí)間段、室內(nèi)外亮度要求來自動(dòng)控制照明設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)集中管理、統(tǒng)一監(jiān)控的目的。該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境照度控制和照明節(jié)能控制，還可以預(yù)設(shè)許多燈光場(chǎng)景，從而根據(jù)時(shí)間、場(chǎng)所的功能和室內(nèi)外照度來自動(dòng)調(diào)整場(chǎng)景。

1．控制原理和系統(tǒng)組成

智能照明控制系統(tǒng)采用集中控制和管理與分散執(zhí)行的方式，配置中央監(jiān)控中心和智能控制照明柜。中央監(jiān)控中心有控制計(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。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)可編程控制器的自動(dòng)、手動(dòng)工作狀態(tài)及燈具的開、關(guān)狀態(tài)，并能對(duì)異常情況采取處理措施。該系統(tǒng)由輸入單元(包括輸入開關(guān)、場(chǎng)景開關(guān)、觸摸屏、亮度傳感器、紅外傳感器等)、輸出單元(包括智能繼電器、智能調(diào)光器模擬輸出)、系統(tǒng)單元(包括系統(tǒng)電源、系統(tǒng)時(shí)鐘、網(wǎng)絡(luò)通訊線)三部分組成(如圖)。

通過計(jì)算機(jī)主機(jī)可編程設(shè)計(jì)出各種不同的照明方案。每一個(gè)輸入、輸出單元設(shè)置地址并用軟件設(shè)定其功能。輸入單元為安全電壓。輸入信號(hào)在通訊網(wǎng)絡(luò)上傳輸，所有的輸出單元接收信號(hào)并作出判斷，控制相應(yīng)的輸出回路。系統(tǒng)中的每個(gè)單元均內(nèi)設(shè)微處理器(CPU)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(EEPROM)。所有的系統(tǒng)參數(shù)被分別存儲(chǔ)在各個(gè)單元中，即使系統(tǒng)斷電或某一單元損壞，也不會(huì)影響其它單元的正常使用。

2.控制范圍與功能

智能照明系統(tǒng)可對(duì)白熾燈、日光燈(專用鎮(zhèn)流器)、節(jié)能燈、石英燈等多種光源調(diào)光，滿足各種環(huán)境對(duì)照明的要求。適用范圍有：大型公共建筑，如會(huì)展中心、航站樓、客運(yùn)站、體育場(chǎng)館、大型商場(chǎng)等；博物館、美術(shù)館、圖書館等文化建筑和教學(xué)建筑；星級(jí)酒店和高檔寫字樓的宴會(huì)廳、多功能廳、會(huì)議室、大堂、走道等場(chǎng)所。通過采用智能照明系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)以下控制功能：

(1)時(shí)鐘控制：通過時(shí)間設(shè)定實(shí)現(xiàn)各照明區(qū)域的不同控制。

(2)調(diào)光控制：通過照度探測(cè)器和調(diào)光模塊，達(dá)到各區(qū)域照度值始終在預(yù)先設(shè)定值范圍。

(3)區(qū)域場(chǎng)景控制：通過控制面板和調(diào)光模塊，實(shí)現(xiàn)各照明區(qū)域的場(chǎng)景切換控制；

(4)動(dòng)靜探測(cè)控制：通過動(dòng)靜探測(cè)器和調(diào)光所關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)各照明區(qū)域的自動(dòng)開關(guān)控制。

(5)手動(dòng)遙控器控制；通過紅外線遙控器，實(shí)現(xiàn)在正常狀態(tài)下各區(qū)域內(nèi)的照明燈具的手動(dòng)控制和區(qū)域場(chǎng)景控制。

(6)應(yīng)急照明控制：系統(tǒng)對(duì)特殊區(qū)域內(nèi)的應(yīng)急照明所執(zhí)行的控制。

二、智能照明控制系統(tǒng)所具有的優(yōu)越性

與其他照明控制方式相比，采用智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)。

1．節(jié)能效果良好

節(jié)約能源是采用智能照明系統(tǒng)的主要目的和重要優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)采取定時(shí)、分組、減光、自動(dòng)感應(yīng)等控制方式，做到實(shí)時(shí)控制而不僅是“定時(shí)開關(guān)”控制，很大限度地節(jié)能。一個(gè)設(shè)計(jì)合理、管理良好的系統(tǒng)照明節(jié)能可達(dá)30％左右。

下面以某辦公大樓為例來看智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用的節(jié)能效果。

該辦公大樓采用智能照明控制系統(tǒng)后，將按預(yù)先設(shè)置切換各種工作狀態(tài)，例如“白天”、“晚上”、“安全”、“清潔”、“周末”等場(chǎng)景，并根據(jù)預(yù)設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)地在各種工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。當(dāng)上班時(shí)間來臨時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將燈打開，光照度會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)到合適的強(qiáng)度。在靠窗的房間，系統(tǒng)會(huì)智能地利用室外自然光。室內(nèi)燈光會(huì)根據(jù)天氣情況自動(dòng)調(diào)暗或調(diào)亮，以保持室內(nèi)一定的亮度。當(dāng)一天結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入晚上工作狀態(tài)，自動(dòng)地調(diào)暗各區(qū)域的燈光。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)掉無人的辦公室燈光，并保證有員工加班的辦公區(qū)燈光處于合適的亮度；只有當(dāng)所有辦公區(qū)的人走完后，才將燈調(diào)到“安全”狀態(tài)或關(guān)掉。此外，還可利用手動(dòng)控制面板或遙控器隨意改變各區(qū)域的光照度。對(duì)于高級(jí)辦公大樓的接待大廳、餐廳、會(huì)議室，休息室和娛樂場(chǎng)所，則可根據(jù)一天中的不同時(shí)間，不同用途進(jìn)行燈光的場(chǎng)景預(yù)設(shè)置。該系統(tǒng)不僅能給工作人員提供舒適的環(huán)境，還保證只有需要的時(shí)候才把燈點(diǎn)亮，或點(diǎn)到要求的亮度，從而大大降低了大樓的能耗。

2.延長光源壽命

光源損壞的重要原因是電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。智能照明系統(tǒng)具備限電壓和軛流濾波等功能，能抑制電網(wǎng)的浪涌電壓。采用軟啟動(dòng)、軟關(guān)斷技術(shù)，避免了過電壓、欠電壓及沖擊電壓對(duì)光源的損害，通常能使光源壽命延長2—4倍。

3.提高工作環(huán)境的舒適性.

智能照明系統(tǒng)采取照度感應(yīng)、減光等控制方式，可按不同場(chǎng)所設(shè)定照度，使照度控制在舒適的范圍內(nèi)。避免隨著時(shí)間的推移，因光源效率和墻面反射率的下降而引起的建筑物在使用期的照度不一致，同時(shí)避免因頻閃效應(yīng)而導(dǎo)致人體眼睛疲勞。

4．維護(hù)管理方便

該系統(tǒng)以模塊式自動(dòng)控制為主、手動(dòng)控制為輔的控制方式滿足了既能分散控制又能集中控制的集散管理要求，給運(yùn)行、維護(hù)、管理提供了方便。由于操作和維護(hù)的工作量減少，可同時(shí)減少物業(yè)管理的人員配備。

5．?dāng)U展性好

智能照明控制系統(tǒng)的規(guī)模可靈活地隨著照明系統(tǒng)的大小而改變，可小到一個(gè)房間，大到整幢大廈。該系統(tǒng)支持自由拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在任何時(shí)候需要擴(kuò)充，不必更改原有線路，只需將增加的模塊用數(shù)據(jù)線接入原有網(wǎng)絡(luò)，通過程序修改進(jìn)行重新配置便可

6．安全性高

人體接觸到的現(xiàn)場(chǎng)控制面板不是AC220V電壓，而是安全的低電壓。

三、實(shí)際應(yīng)用中存在的問題

根據(jù)以上分析，在建筑工程中采用智能照明控制系統(tǒng)具有節(jié)能、舒適、高效和安全的顯著優(yōu)點(diǎn)，就當(dāng)前技術(shù)而言，實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑物照明系統(tǒng)的智能控制也是可行的。但在實(shí)際應(yīng)用中卻存在一些困惑和矛盾，使該項(xiàng)技術(shù)的推廣有一定難度。

問題一：在智能建筑照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有常規(guī)照明控制、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)照明監(jiān)控、智能照明系統(tǒng)控制等控制方式，但目前不少業(yè)主包括一些設(shè)計(jì)人員在內(nèi)，對(duì)BAS與智能照明控制系統(tǒng)的區(qū)別認(rèn)識(shí)不足。

為了說明兩者的區(qū)別，現(xiàn)將智能照明控制系統(tǒng)與BAS進(jìn)行比較。首先，從系統(tǒng)功能上看，智能照明控制系統(tǒng)具有開關(guān)控制、人體傳感器感應(yīng)控制、調(diào)光控制、多種模式場(chǎng)景控制等功能，其應(yīng)用軟件是針對(duì)照明控制而開發(fā)的，軟件功能豐富，控制靈活方便，管理維護(hù)方便快捷；而BAS采用開關(guān)控制或傳感器感應(yīng)控制，其應(yīng)用軟件是針對(duì)空調(diào)設(shè)備的控制開發(fā)的，照明控制只是附帶功能，因此功能單一。其次，從控制方式上看，前者可實(shí)現(xiàn)集中控制，也可通過現(xiàn)場(chǎng)面板控制，遙控器控制，觸摸屏控制，控制方式多樣，而后者只能進(jìn)行集中控制，不能現(xiàn)場(chǎng)控制，控制方式不夠靈活。最后，從節(jié)能效果上看，前者采用多種控制方式，節(jié)能可達(dá)30％以上，而后者由于實(shí)行定時(shí)開關(guān)控制，節(jié)能有限。

在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況及建筑的功能需求而選擇方案。

1)對(duì)于業(yè)主單一的建筑，建筑功能和使用要求明確，系統(tǒng)安裝管理方便，采用智能照明系統(tǒng)是較佳的選擇。

2)對(duì)于業(yè)主構(gòu)成復(fù)雜的建筑，特別是業(yè)主根據(jù)自身的要求對(duì)房屋進(jìn)行二次裝修的，其安裝、控制和管理較難，可將照明系統(tǒng)的公共區(qū)域納入BAS之中，實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的部分智能化管理控制，其他部分采用傳統(tǒng)的開關(guān)控制模式。

3)對(duì)公用建筑內(nèi)為客戶服務(wù)的公共區(qū)域，如(多媒體)會(huì)議室、展廳、多功能廳、大堂等，這些區(qū)域往往需要調(diào)光控制以及場(chǎng)景控制，采用獨(dú)立的智能照明系統(tǒng)是較好的選擇。但這些區(qū)域往往又集中在大樓的裙樓部分，此部分公共區(qū)域一般只需開關(guān)控制。

因此，通過對(duì)經(jīng)濟(jì)性、安裝與管理的方便性進(jìn)行綜合比較后，再確定是歸入智能照明系統(tǒng)還是納入BAS中的照明監(jiān)控系統(tǒng)。

問題二：與傳統(tǒng)照明控制方式相比，在建筑工程中采用智能照明控制系統(tǒng)初投資較大。而對(duì)于大部分建筑來說，系統(tǒng)的投資者是開發(fā)商，受益者是購買或租賃的業(yè)主，除非開發(fā)商能從銷售中得到利益，否則不愿做更多的投資。

下面從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行“全壽命”成本分析。全壽命成本=建設(shè)成本十使用(營運(yùn))成本十維護(hù)成本智能照明系統(tǒng)雖然建設(shè)成本較之傳統(tǒng)照明控制方式為高，但由于使用多種照明控制手段，減少了不必要的耗電開支，比傳統(tǒng)控制方式節(jié)電量大大提高，不但使用(營運(yùn))成本降低，同時(shí)也降低了相當(dāng)?shù)倪\(yùn)行維護(hù)成本。例如，某發(fā)達(dá)地區(qū)從節(jié)電和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用這兩項(xiàng)做過一個(gè)估算，得出這樣一個(gè)結(jié)論：用三至五年的時(shí)間，業(yè)主就可基本收回智能照明控制系統(tǒng)所增加的全部費(fèi)用。而智能照明控制系統(tǒng)可改善環(huán)境，提高員工工作效率以及減少維修和管理費(fèi)用等，又可節(jié)省一筆可觀的費(fèi)用。過多強(qiáng)調(diào)建設(shè)成本而忽略使用(營運(yùn))成本和維護(hù)成本是導(dǎo)致智能照明控制系統(tǒng)不能順利推廣的重要原因。要改變這種做法，傳輸“全壽命”成本的概念，還需要行業(yè)的交流與政府較大的推動(dòng)力度。

四、安科瑞智能照明控制系統(tǒng)解決方案

1概述

數(shù)據(jù)中心人流較少，面積大，機(jī)房多，合理使用照明控制系統(tǒng)，通過感應(yīng)控制做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強(qiáng)度照明，盡量解決照明用電。

系統(tǒng)在配電箱內(nèi)的模塊主要有總線電源、開關(guān)驅(qū)動(dòng)器、IP網(wǎng)關(guān)、耦合器、干接點(diǎn)輸入模塊等。這些模塊使用35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝。

安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經(jīng)過可以設(shè)定紅外感應(yīng)控制亮燈，人離開后在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)熄燈，智能面板等手動(dòng)控制設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)控制和值班室遠(yuǎn)程控制相結(jié)合。

五、結(jié)束語

綠色照明已經(jīng)正式列入國家計(jì)劃，終端節(jié)能優(yōu)先的觀念已經(jīng)深入人心；智能照明控制是節(jié)約能耗及提高物業(yè)管理水平、體現(xiàn)現(xiàn)代化生活方式與優(yōu)化工作環(huán)境的有效手段。在不久的將來，智能照明將取代普通照明，各種優(yōu)越性必然會(huì)得到充分的體現(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】陳濤，毛信偉．智能照明控制系統(tǒng)的工程應(yīng) 用[J]．智能電氣，2004(11)．69—71．

【2】王文升．智能照明控制與節(jié)能[J]．智能建筑與城市信息．2005，(4)：120—122．

【3】丘吉平．基于現(xiàn)場(chǎng)總線的智能照明控制系統(tǒng)分析與探討[J]．低壓電器，2005，(7)：19—26．

【4】羊梅，智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用分析。

【5】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5版

審核編輯黃宇