淺談綠色照明與智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)

安科瑞 繆凱倫

摘要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對生活質(zhì)量、環(huán)境品質(zhì)越發(fā)重視。推廣綠色智能照明，提高城市照明質(zhì)量，對于改善人們居住環(huán)境意義重大。文章簡要介紹了綠色照明的基本要求、室內(nèi)智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)研究的基本思路，以及智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)在室內(nèi)空間中的應用。

關(guān)鍵詞：綠色照明；智能照明控制系統(tǒng)；照明節(jié)能控制系統(tǒng)

0. 引言

綠色照明指在確保建筑照明質(zhì)量的前提下同時兼顧能源節(jié)約和環(huán)境保護的照明方式。目前，很多室內(nèi)空間在照明設(shè)計和使用中依舊存在許多不合理現(xiàn)象，因此需要通過對綠色照明的普及和對智能照明節(jié)能系統(tǒng)進行設(shè)計，在充分滿足人們對高質(zhì)量光環(huán)境要求的基礎(chǔ)上，大限度地節(jié)約能源，并降低照明設(shè)備在生產(chǎn)和使用等各個環(huán)節(jié)的能源消耗。

1.綠色照明的基本要求

（1）利用有效光源。綠色照明工程范圍十分廣泛，除了獲取有效光源外，還包括研發(fā)和推廣應用有效的照明器材及與燈具、光源配套的電器附件等。

（2）重視環(huán)保節(jié)能。節(jié)能降耗是綠色照明的重要方面，通過照明節(jié)電和基于資源的有效循環(huán)利用才能減少電能消耗，減少燃煤燃氣消耗，并減少有害氣體的排放。

（3）統(tǒng)籌兼顧。節(jié)能降耗在綠色照明工程，是在傳統(tǒng)意義上減少用量的基礎(chǔ)之上，進行更高層次的改善，大限度地提高照明質(zhì)量和視覺環(huán)境，這就要求在照明系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)施器材制造、運行維護管理等方面進行統(tǒng)籌兼顧，充分運用現(xiàn)代科技手段提高照明工程水平。比如，制訂出科學合理的整體方案，根據(jù)實際情況選擇合適的照度和照明方式；擇優(yōu)選擇光源和燈具；制訂對應的運行維護方案和管理措施，盡可能地將綠色照明系統(tǒng)的作用發(fā)揮出來。

2.室內(nèi)智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)研究的基本思路

（1）室內(nèi)空間照明節(jié)能系統(tǒng)概念。所謂室內(nèi)空間照明系統(tǒng)，是依據(jù)不同建筑室內(nèi)空間環(huán)境中所需照度，正確選用照明方式與燈具類型來為人們提供良好的光照條件，使人們能夠獲得較佳的視覺效果，同時還能夠獲得某種氣氛和意境，增強室內(nèi)空間表現(xiàn)效果及審美感的一種設(shè)計處理手法。

（2）智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)的技術(shù)特點。1.傳統(tǒng)控制采用手動開關(guān)，而智能照明控制通常是采用低壓二次小信號控制，與傳統(tǒng)控制相比智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)具有強大的控制功能、多種不同的方式、廣闊的范圍、高度的自動化及先進的記憶功能，通過對實現(xiàn)場景預設(shè)置后，系統(tǒng)便可以產(chǎn)生記憶，在操作時只需輕觸控制面板上相應的按鈕，即可啟動相應場景的燈光模式，返回鍵即可將各照明回路切回初始的自動變換的狀態(tài)。2.智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)中的調(diào)光功能，可以隨著人們生活場景的變化智能調(diào)節(jié)光源的光通量大小及色溫范圍，為人們提供更加靈活的光環(huán)境。3.智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)可實現(xiàn)能源管理自動化，減少浪費?，F(xiàn)階段，大部分人的節(jié)能環(huán)保意識比較差，人為造成的電能大量浪費的現(xiàn)象依然普遍存在，一些人沒有養(yǎng)成隨手關(guān)燈的好習慣，房間沒人的時候燈依舊長亮，而智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)可以利用分布式網(wǎng)絡(luò)的手段，通過一臺計算機控制一棟樓的電源，如此一來該系統(tǒng)既能分散控制又能集中管理的優(yōu)點被充分發(fā)揮出來。

（3）智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)的分析。1.室內(nèi)空間自然光線強度的變化。室內(nèi)空間應該將自然光充分地利用起來，這樣既能夠達到節(jié)能燈減耗的目的，又能夠創(chuàng)造相對穩(wěn)定的視覺環(huán)境，將光線感應裝置應用到智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)開關(guān)中，將測定工作面的照度和設(shè)定值進行比較制成照明開關(guān)，便可以充分利用室內(nèi)空間的自然光，并且不會受季節(jié)、氣候等外部因素的影響。值得注意的是，雖然靠近窗戶的地方自然光照強度比較高，人工照明提供的照度相對比較低，但是合成的照度還是應該維持在設(shè)計照度的范圍內(nèi)。智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)的情景模式中可以根據(jù)不同的視覺需求轉(zhuǎn)換，但是亮度空間維持在預設(shè)的設(shè)計照度值水平內(nèi)。2.空間光效的衰減。傳統(tǒng)的空間光效初始照度一般設(shè)置得比較高，因為在對建筑物照明進行設(shè)計時，設(shè)計師一般都會優(yōu)先考慮燈具的效率及房間墻面反射率是否會隨著時間的推移出現(xiàn)衰減及衰減程度。這種設(shè)計常常會導致建筑照明在使用過程中照度出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象，另外設(shè)計的照度偏高會直接導致能耗增加。采用智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)后，系統(tǒng)根據(jù)不同自然光源環(huán)境開啟預先設(shè)置好的標準亮度，維持照明區(qū)域恒定的光照度，而且還不會因為燈具效率的降低、墻面反射率的衰減而出現(xiàn)明顯差異。3.空間活動內(nèi)容的轉(zhuǎn)換。空間活動內(nèi)容的轉(zhuǎn)換是一個動態(tài)的過程，要求同樣的一套照明裝置需要在不同的時刻有著不同的表現(xiàn)，作業(yè)的照明條件會隨著不同場景、不同活動內(nèi)容而發(fā)生變化。因此，采用智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)既可以滿足控制簡便、燈光氛圍與活動內(nèi)容搭配達到較佳的要求，又可以實現(xiàn) 20%～50%的節(jié)能及延長燈具壽命2～4倍的效果。傳統(tǒng)照明需要大量的配電控制設(shè)備，這些配電設(shè)備大部分在智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)中都被節(jié)省下來，簡化和節(jié)省了大量的穿管布線的工作，在一定程度上降低了施工成本。除此之外，智能照明系統(tǒng)的情境預設(shè)功能，可以為人們在不同場景中都可以處在舒服的照明狀態(tài)，不僅保證了人的身心健康，還能夠獲得提高工作效率的潛在價值回報。

3.智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)在室內(nèi)空間中的應用

（1） 智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝流程圖如圖 1 所示。

圖 1 智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝流程圖

（2） 住宅空間智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計舉例。1.燈光的選擇。建筑照明系統(tǒng)在選擇光源的環(huán)節(jié)，需要結(jié)合建筑物的采光情況及實際需求進行科學合理的規(guī)劃，保證既可以滿足照明需求，還能夠大限度地實現(xiàn)節(jié)能效果。LED作為一種綠色照明光源，具有效率高、能耗低、壽命長、光色豐富、響應快的優(yōu)點，在全球范圍內(nèi)得到推廣應用，因此智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)盡量選擇使用LED節(jié)能光源。2.燈光線路設(shè)計與智能能控制。燈光線路設(shè)計需與智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，可以根據(jù)平常的使用習慣配置燈光的控制，比如可以在客廳、臥室等經(jīng)常活動的空間配置總控面板，這樣方便全屋燈光的設(shè)置和控制。還可以在手機上裝上相應的遠程控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對燈光或場景的遠程控制。在室內(nèi)空間的一些特殊部位如過道、樓梯，可以通過采用人體感應、聲控、光控及智能化控制等手段，減少照明燈具的開啟時間，合理地采用照明控制技術(shù)，可以比傳統(tǒng)照明技術(shù)降低40%～80%的能耗。智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)對燈光的靈活調(diào)節(jié)，淡入淡出是常見的調(diào)光輸出功能。可通過設(shè)定淡入淡出時間，實現(xiàn)0～100%不同程度的燈光亮度來調(diào)節(jié)居住空間。比如由暗變明的過程適合應用在臥室，這可以規(guī)避起夜時突然的強光直射眼睛引起的不適應；而在玄關(guān)處通過明暗的變化可以起到很好的過渡作用。3.家居空間的智能照明情景劃分。以臥室房間智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計為例，可以劃分為以下3種情景模式：居家模式、起床模式、睡眠模式。居家模式：當房間需要清潔或者會客時，可以使房間處于一個全亮狀態(tài)，提供高亮度的照明。起床模式：當需要起床的時候，床周邊區(qū)域燈光逐漸變亮至 50%的亮度，讓人的眼睛更加舒服。睡眠模式：當智能感應探頭探測到有人起床上廁所的時候會自動開啟床邊的微弱燈光，如此一來，既保證了人的平安，又不會破壞人的睡眠環(huán)境。

4.安科瑞為綠色照明和照明節(jié)能控制提供解決方案

4.1安科瑞智能照明監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層； 如圖（1）所示：

圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

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

網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：智能照明網(wǎng)關(guān)，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(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。 以上開關(guān)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。

4.2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(guān)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(diào)節(jié)、節(jié)假日照明定時關(guān)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(shè)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(jié)合人體感應傳感器，當人員離開時，關(guān)閉所有該會議室照明。

3. 實時監(jiān)控

中控室，配置一臺中控主機，所有照明控制設(shè)備，通過KNX網(wǎng)關(guān)，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(diào)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(qū)動打印，可按照用戶預先設(shè)置的條件，觸發(fā)事件通報功能。

4.3設(shè)備選型

5.結(jié)束語

選擇綠色智能的照明方式，不僅能為人們創(chuàng)建出舒服節(jié)能的生活環(huán)境，還能夠促使建筑照明節(jié)能設(shè)計的水平不斷提升。綠色照明是今后節(jié)能設(shè)計工作的重要工作，也是照明領(lǐng)域未來發(fā)展的趨勢，因此研究室內(nèi)智能照明具有較大的現(xiàn)實意義。

參考文獻：

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[3] 智能照明控制系統(tǒng).2020.08版.

[4] 楊鑫泉，丁楊.淺談綠色照明與智能照明節(jié)能控制系統(tǒng).

審核編輯黃宇