淺析智能建筑中智能照明控制系統的設計

發布時間： 2021-11-09　　點擊次數： 1257次

安科瑞繆凱倫

摘要：隨著科技的發展和人民生活水平的提高，人們對建筑照明系統提出了新的要求，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的設計進行分析。

關鍵詞：智能建筑；智能照明控制系統；照明節能

0. 引言

智能照明系統因為具有靈活的、科學的照明效果，不僅可以改善照明環境，還可有效提高照明系統的工作效率，同時也具有較好的節能作用，在現代智能建筑中得到了廣泛的應用。

1. 智能照明控制系統

智能照明控制系統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網絡，滿足特定區域不同控制需求的照明控制系統。智能照明控制系統可以實現多種照明效果，并有良好的節能效果，可以創造良好的工作環境，提高工作效率。

2. 智能照明控制系統的優勢

相比之下，智能照明控制系統使照明調光、場景控制、用電負荷控制、通風供熱系統等調控實現智能化，并成為了一個完整的總線系統。該系統依據外部環境的變化，自動調節總線中設備的狀態，達到節能、個性化的效果。不僅建筑的初始電氣安裝非常容易實現，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，系統不需要重新布線，只要簡單修改總線設備的參數和邏輯連接就行。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所造成的損失。

3. 系統的結構和組成

一般智能照明控制系統都為數字式照明管理系統，它由系統單元，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 系統單元

用于提供工作電源，源系統時鐘及各種系統的接口，包括系統電源、各種接口（PC、以太網、電話等），網絡橋。主系統對各區域實施相同的控制和信號采樣的網絡；子系統則對各分區實施不同具體控制的網絡。主系統和子系統之間通過信息等元件連接，實現數據傳輸。

3.2 輸入單元

用于將外部控制信號變換成網絡上傳輸的信號；如可編程的多功能（開/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），通過對周圍環境的亮度的檢測，調整光源的亮度，使周圍環境保持適宜的照度，以達到有效利用自然光，節約電能。

3.3 輸出單元

智能控制系統的輸出單元是用于接受來自網絡傳輸的信號，控制相應回路的輸出以實現實時控制。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。系統一般采用集中控制和管理、分散執行的方式，亦即配置監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、燈具開/關狀態等，并在異常情況下采取處理措施。

4. 智能照明控制系統的設計

4.1 智能照明控制系統的拓撲結構

智能建筑中照明控制系統的拓撲結構主要有兩種，即集中控制和分布式控制。集中式控制系統中對照明系統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。如果總控制器出現任何故障或問題，那就會影響到整個照明系統。

4.2 智能照明控制器的設計

在智能照明控制系統中，智能控制器能夠對燈光系統的電壓、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

智能照明控制系統的控制方式可選擇分區控制、分組控制、分類控制、軟啟/停技術等。分區控制是將一個智能照明控制區域劃分為若干個獨立的子區域，這樣即可對每個子區域進行獨立控制，又可對整個照明區域進行聯合控制；分組控制是根據設計要求，將一個區域劃分為若干個小組，每個組又包含了若干個照明回路。對整個區域的控制可通過對組的控制來實現；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 控制系統的設計步驟

對照明控制系統進行設計時，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提供方案

5.1安科瑞智能照明監控系統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：

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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，這些裝置均通過現場KNX總線組網通訊，實現數據現場采集。

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場采集裝置集中控制，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。

站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，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組成

1. 定時控制

通過時鐘管理器，實現整個系統的有關區域照明的定時和自動管理功能，實現公共通道、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、節假日照明定時關閉、定時通知等。

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2. 場景控制

智能照明控制系統根據各個部門的需求，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，接入監控系統，操作管理人員，可以通過中控電腦，實時監視總線、區域、樓層、樓棟等照明狀態，并可根據需求進行控制調整。系統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。

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