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淺談智能照明系統(tǒng)在公共建筑中的設(shè)計與應(yīng)用

更新時間:2024-04-07 點擊次數(shù): 192次

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:應(yīng)用智能照明系統(tǒng)可以提升照明管理水平、降低運營成本、節(jié)約能源。文章結(jié)合辦公建筑照明設(shè)計實例,分析了辦公建筑智能照明系統(tǒng)的設(shè)計要點。首先介紹了智能照明系統(tǒng)的工作原理和應(yīng)用優(yōu)勢,然后在此基礎(chǔ)上總結(jié)了智能照明系統(tǒng)的設(shè)計要點,包括智能照明系統(tǒng)的整體設(shè)計思路、系統(tǒng)的控制方式(時間控制、場景模式控制、調(diào)光控制、動靜探測控制、就地控制和遠(yuǎn)程控制)和典型場所(公共走廊、開敞辦公區(qū)和多功能會議區(qū))的智能照明設(shè)計要點,以供參考。

關(guān)鍵詞:智能照明系統(tǒng);建筑照明;照明設(shè)計

0引言

隨著時代的進(jìn)步、經(jīng)濟的騰飛、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快和城市規(guī)模的不斷擴大,辦公建筑、商業(yè)建筑和居住建筑等的數(shù)量不斷增加,能源消耗也越來越多。照明系統(tǒng)的能源消耗在建筑總能源消耗中占了很大的比例,約為整個總能源消耗的40%。為了響應(yīng)國家大力發(fā)展智能科技和堅持節(jié)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,通過場景模式控制器、照度傳感器、動靜傳感器和紅外感應(yīng)傳感器等設(shè)備,在滿足照明使用需求的前提下,達(dá)到節(jié)約能源的目的。智能照明系統(tǒng)在此背景下應(yīng)運而生[1]。

1智能照明系統(tǒng)的工作原理和應(yīng)用優(yōu)勢

1.1系統(tǒng)工作原理

智能照明系統(tǒng)應(yīng)用了計算機技術(shù)、電磁調(diào)壓技術(shù)、電子感應(yīng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù),通過統(tǒng)一的管理平臺對照明燈具進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。智能照明系統(tǒng)一般由系統(tǒng)控制設(shè)備、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和負(fù)載設(shè)備四個部分構(gòu)成。其中,輸入設(shè)備(開關(guān)面板、人體感應(yīng)器和時間控制器等)接收控制信號,然后發(fā)送給系統(tǒng)控制設(shè)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(diào)整后的信號輸送給輸出設(shè)備(調(diào)光控制或開關(guān)模塊);輸出設(shè)備通過控制模塊對負(fù)載設(shè)備(燈具等)進(jìn)行調(diào)光和開關(guān)的控制[2]。

1.2系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢

(1)節(jié)約人力成本:智能照明系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的模式及匹配的傳感器進(jìn)行控制,采用自動控制為主、手動控制為輔的控制方式;在一般情況下,系統(tǒng)不需要人為控制,能自動開關(guān)及調(diào)節(jié)燈具,大大減少了管理工作中人力和物力的開支[3]。

(2)提高照明質(zhì)量:應(yīng)用智能照明系統(tǒng)可以控制各個區(qū)域的整體照度值,并根據(jù)不同的需求自動調(diào)節(jié)照明模式和照度,滿足不同場景下的照明需求。

(3)延長燈具壽命:燈具損壞的主要原因有冷態(tài)沖擊和電網(wǎng)電壓,應(yīng)用智能照明系統(tǒng)可以平滑地調(diào)整電路電壓,既可把照明線路的電壓控制在220V及以下,延長燈具的使用壽命(可達(dá)常規(guī)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(jié)能環(huán)保:智能照明系統(tǒng)可以根據(jù)不同的場景、時段、環(huán)境和人流量對絕大多數(shù)燈具進(jìn)行調(diào)節(jié)及控制,并充分利用自然光;在某些時段可以關(guān)閉一些不必要的燈具,避免長明燈具的出現(xiàn),整體可節(jié)約20%~40%的電能[4]。

2辦公建筑智能照明系統(tǒng)的設(shè)計要點

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

表1智能照明系統(tǒng)使用區(qū)域及照明控制要求

image.png

2.1設(shè)計思路

針對辦公大樓的特點和照明要求,設(shè)計了Z-bus智能照明系統(tǒng),如圖1所示。Z-bus智能照明系統(tǒng)由服務(wù)器、控制器、開關(guān)驅(qū)動器、調(diào)光驅(qū)動器、智能液晶面板開關(guān)、傳感器和系統(tǒng)軟件等部分組成,可以實現(xiàn)智能化管理和自動控制。應(yīng)用智能照明系統(tǒng)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(tǒng)服務(wù)器采用工業(yè)嵌入式設(shè)計,可以確保性能穩(wěn)定。用戶可以通過以太網(wǎng)接口進(jìn)行參數(shù)設(shè)定,并利用計算機、PAD或手機App訪問控制服務(wù)器,實現(xiàn)對照明回路的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制。系統(tǒng)采用CAN總線和Z-bus總線兩級總線,架構(gòu)合理、穩(wěn)定。Z-bus總線既可供電,又可實現(xiàn)通信功能,采用的是AC24V安全電壓供電方式,無極性接線,系統(tǒng)通信穩(wěn)定、抗干擾能力強。


圖1Z-bus智能照明系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2.2系統(tǒng)控制方式設(shè)計

智能照明系統(tǒng)的整體控制流程如圖2所示。


圖2智能照明系統(tǒng)整體控制流程

(1)時間控制:通過預(yù)設(shè)的時間對各區(qū)域照明進(jìn)行開關(guān)、場景模式切換等控制。

(2)場景模式控制:通過設(shè)置的照明區(qū)域場景模式對不同使用需求下的照明場景進(jìn)行切換。

(3)調(diào)光控制:預(yù)先設(shè)置照度范圍,在一天的不同時段,根據(jù)自然采光情況,通過照度傳感器和調(diào)光模塊對區(qū)域內(nèi)燈具進(jìn)行調(diào)節(jié),使照度始終在預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)。

(4)動靜探測控制:通過紅外人體感應(yīng)控制器、調(diào)光模塊和控制模塊對各照明區(qū)域的燈光控制方案進(jìn)行調(diào)光或開關(guān)控制。

(5)就地控制:通過就地設(shè)置的智能控制面板對照明區(qū)域內(nèi)的燈具進(jìn)行手動控制和區(qū)域場景控制。

(6)遠(yuǎn)程控制:通過計算機、PAD或手機App對照明區(qū)域進(jìn)行手動控制和區(qū)域場景控制[6]。

2.3典型場所智能照明設(shè)計

2.3.1公共走廊

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


圖3公共走廊燈具布置圖

(1)白天上下班高峰時段:自動關(guān)閉紅外感應(yīng)控制器,啟用時間控制器,回路1、2、3點亮。

(2)白天工作時段:啟用紅外感應(yīng)控制器,關(guān)閉時間控制器,回路3常亮,感應(yīng)有人是回路1、2點亮(無人時關(guān)閉)。

(3)夜間和白天非工作時段:啟用紅外感應(yīng)控制器,感應(yīng)有人時回路1點亮(無人時關(guān)閉)。

2.3.2開敞辦公區(qū)

開敞辦公區(qū)采用紅外感應(yīng)控制器、時間控制器、照度傳感器、調(diào)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(tǒng)可以根據(jù)工作時間、自然采光情況和加班情況等自動調(diào)節(jié)照度及燈具的開啟等。同時,開敞辦公區(qū)設(shè)置了智能控制面板,可根據(jù)需要進(jìn)行手動控制。

(1)上班時段:燈具全開,并通過照度傳感器和調(diào)光模塊對燈具進(jìn)行自動開關(guān)和調(diào)光,控制區(qū)域內(nèi)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)午休時段:自動關(guān)閉工位上的LED燈管,同時調(diào)節(jié)筒燈的照度,營造較好的休息環(huán)境。

(3)非上班時段(加班時段):在非上班時段,辦公室的燈具全部關(guān)閉,當(dāng)有人加班時,紅外感應(yīng)控制器感應(yīng)到有人進(jìn)入時,系統(tǒng)自動點亮通道區(qū)域的照明燈具,此時加班人員可以通過操作智能控制面板,打開所需的燈具,并可設(shè)置燈具開啟時長,在預(yù)設(shè)的時間系統(tǒng)會自動關(guān)閉燈具。如未預(yù)設(shè)燈具開啟時長,且人員離開時未關(guān)閉燈具電源,紅外感應(yīng)控制器感應(yīng)不

到人員時會自動發(fā)出指令關(guān)閉燈具。

2.3.3多功能會議區(qū)

多功能會議區(qū)燈具布置圖如圖4所示。多功能會議區(qū)采用紅外感應(yīng)控制器、照度傳感器、調(diào)光模塊和智能控制面板對燈具進(jìn)行智能控制。針對多功能會議區(qū)設(shè)置了一般會議、投影演講和報告等多種場景模式,可以根據(jù)不同的需求開啟預(yù)設(shè)的照明場景模式,實現(xiàn)不同的照明效果。

image.png

圖4多功能會議區(qū)燈具布置圖

3安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

3.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù),技術(shù)成熟可靠,安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動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(shè)計,可以任意拼接擴展,同時預(yù)留I/O口以及Modbus接口,還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.2應(yīng)用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店,以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

image.png

3.4系統(tǒng)功能

1)實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài),反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài),監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

2)當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警,并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3)可以對單個照明回路實現(xiàn)開關(guān)控制;每個模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān),也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。

4)開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能,負(fù)載(燈具)的分合操作僅在交流電過零時進(jìn)行;可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊,延長燈具與控制裝置的壽命。

5)對每個照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài),當(dāng)照明電源掉電時,開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài);確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6)拖動調(diào)光控件,照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光,可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7)點擊場景控件,打開或者關(guān)閉對應(yīng)場景設(shè)置,軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能,通過圖標(biāo)的亮滅顯示對應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8)設(shè)置定時時間,確認(rèn)時間點后,對該事件點執(zhí)行的動作進(jìn)行設(shè)置,設(shè)置燈在設(shè)定的時間點亮或者滅。

9)系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息,自動計算每天的日升日落時間;根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān),實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10)所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊;當(dāng)上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時,驅(qū)動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行,不影響日常的照明控制效果。

11)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu);系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作;系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實現(xiàn)功能的多樣性。

12)預(yù)留BA或第三方集成平臺接口,采用modbus、opc等方式。

3.5設(shè)備選型

名稱

型號

功能

備注

安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

ALIBUS

可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能化控制


名稱

型號

上行

下行

外形尺寸

備注

智能通信管理機

Anet-1E1S1

1路以太網(wǎng)

1路RS485

140*90*50


智能通信管理機

Anet-1E2S1

1路以太網(wǎng)

1路RS485

140*90*50


智能通信管理機

Anet-2E4S1

2路以太網(wǎng)

4路RS485

168*113*54


智能通信管理機

Anet-2E8S1

2路以太網(wǎng)

8路RS485

168*113*54


名稱

型號

負(fù)載電流

安裝方式

外形尺寸

備注

4路開關(guān)驅(qū)動器

ASL220Z-S4/16

16A

導(dǎo)軌式

144*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時控制

5.電流檢測

6.定時控制

8路開關(guān)驅(qū)動器

AS220Z-S8/16

16A

導(dǎo)軌式

216*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時控制

5.電流檢測

6.定時控制

12路開關(guān)驅(qū)動器

ASL220Z-S12/16

16A

導(dǎo)軌式

288*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時控制

5.電流檢測

6.定時控制

16路開關(guān)驅(qū)動器

ASL220Z-S16/16

16A

導(dǎo)軌式

360*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時控制

5.電流檢測

6.定時控制

8路調(diào)光驅(qū)動器

ASL220Z-SD8/16

16A

導(dǎo)軌式

360*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時控制

5.0-10V調(diào)光

名稱

型號

性能

安裝方式

外形尺寸

備注

紅外感應(yīng)傳感器

ASL220-PM/T

3-5m

120°

嵌入式吸頂

φ80

開孔55mm

微波感應(yīng)傳感器

ASL220-RM/T

5-7m

120°

嵌入式吸頂

φ80

開孔55mm

微動感應(yīng)傳感器

ASL220-PR/T

5-7m

120°

嵌入式吸頂

φ80

開孔55mm

IP網(wǎng)關(guān)

ASL200-485-IP

ALIBUSnet/IP

導(dǎo)軌式

14*28*39

系統(tǒng)組網(wǎng)元件

監(jiān)控軟件接口設(shè)備

1聯(lián)2鍵智能面板

ASL220-F1/2

2組控制指令

86盒

86*24*86

開關(guān)

調(diào)光

場景

2聯(lián)4鍵智能面板

ASL220-F2/4

4組控制指令

86盒

86*24*86

3聯(lián)6鍵智能面板

ASL220-F3/6

6組控制指令

86盒

86*24*86

4聯(lián)8鍵智能面板

ASL220-F4/8

8組控制指令

86盒

86*24*86

4結(jié)束語

應(yīng)用智能照明系統(tǒng)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(jié)約電能消耗,使建筑照明系統(tǒng)更加符合節(jié)能環(huán)保的要求。智能照明系統(tǒng)在未來會有更加廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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