智能照明控制系統(tǒng)助力“雙碳”目標(biāo)

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

【摘 要】 ：隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，智能照明控制技術(shù)已經(jīng)成為樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分，是綠色照明的發(fā)展方向。智能照明控制系統(tǒng)在照明節(jié)能上起到重要的作用。文章結(jié)合實(shí)際案例，探討了智能照明控制技術(shù)在照明節(jié)能上的應(yīng)用，具有一定的實(shí)際意義。

【關(guān)鍵詞】：智能照明控制系統(tǒng)；室內(nèi)照明；節(jié)能設(shè)計(jì)

0．引言

照明節(jié)能設(shè)計(jì)除了與燈具選型有關(guān)，與照明控制系統(tǒng)也息息相關(guān)?？萍嫉牟粩喟l(fā)展為照明控制系統(tǒng)的發(fā)展提供了技術(shù)支持，利用·智能照明控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，提供舒適的照明環(huán)境，同時(shí)使運(yùn)行管理變得更加方便、快捷、高效。

1．智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展需求

( 1 )節(jié)能。隨著“雙碳"目標(biāo)的提出，我國(guó)的綠色發(fā)展之路提升到一個(gè)新的高度——降低碳排放，助推高質(zhì)量發(fā)展。低碳節(jié)能政策的進(jìn)一步推進(jìn)，對(duì)綠色建筑提出更高的設(shè)計(jì)要求，綠色照明是綠色建筑設(shè)計(jì)一個(gè)重要的組成部分。綠色照明是一種節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、有益于提高人們生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)效率和生活質(zhì)量的照明形式，即在滿足照明質(zhì)量要求的前提下同時(shí)關(guān)注節(jié)能與環(huán)保。綠色建筑與綠色照明的高質(zhì)量發(fā)展離不開(kāi)智能照明控制技術(shù)的應(yīng)用，選擇合理的照明控制方式與邏輯策略；地利用自然采光，降低能耗；減少二氧化碳的排放，提高供電系統(tǒng)的節(jié)能效率，同時(shí)為用戶提供舒適的照明環(huán)境和便捷的管理方式。

( 2 )智能化。隨著科技的不斷發(fā)展，智能化逐漸融入民眾的日常生活，如今在照明控制中運(yùn)用十分廣泛。目前，智能照明控制方式的解決方案主要為有線方式和無(wú)線方式。有線方式主要包括DALI總線、KNX總線、RS485總線等。有線方式在智能照明控制系統(tǒng)中具有以下第三個(gè)突出特點(diǎn)：穩(wěn)定、可靠、低成本。適用于對(duì)可靠性要求非常高的大型公建類項(xiàng)目。無(wú)線方式包括LoRa、WiFi無(wú)線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、ZigBee等。適用于追逐新技術(shù)的先鋒客戶。這些智能照明控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)各種不同功能，滿足不同場(chǎng)所以及不同使用個(gè)體的使用需求，從而達(dá)到節(jié)能、方便管理和舒適照明環(huán)境的目的。

( 3 )系統(tǒng)功能。智能照明系統(tǒng)（有線控制方式）采用模塊化設(shè)計(jì)，主要由控制管理設(shè)備、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)組成?？刂乒芾碓O(shè)備除包括中央控制管理設(shè)備，還可以包括分中心控制管理設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)控制管理設(shè)備。輸入設(shè)備包括智能面板和各種傳感器；輸出設(shè)備則包括開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器、調(diào)光驅(qū)動(dòng)器等；通信網(wǎng)絡(luò)一般由IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器、交換器、路由器、光電轉(zhuǎn)換器和通訊線纜等組成。智能照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)需要，通過(guò)各控制器和面板進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)對(duì)各回路的亮度控制，從而組成多種不同的照明應(yīng)用場(chǎng)景，達(dá)到綜合性的系統(tǒng)控制效果。

2.智能照明控制系統(tǒng)在照明節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

(1) 合理選擇智能照明控制系統(tǒng)。

室內(nèi)空間照明與人們的日常生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，良好的空間照明不僅能滿足人們的基本需求，還能提供更舒適的視覺(jué)環(huán)境，減少光污染，從而為人們帶來(lái)更好的生活體驗(yàn)。智能照明設(shè)計(jì)施工人員需充分了解項(xiàng)目需求，分析項(xiàng)目特點(diǎn)以及想達(dá)到的目的，精準(zhǔn)定位，合理選擇智能照明控制系統(tǒng)。

(2) 優(yōu)化照明設(shè)計(jì)，節(jié)約能源。

根據(jù)選定的智能照明控制方式和使用場(chǎng)所的功能特點(diǎn)，選擇高光效且與控制系統(tǒng)相適應(yīng)的燈具，以優(yōu)化照明燈具布置，合理分配照明配電回路和控制回路，有利于智能照明控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)需要的照明控制功能，達(dá)到預(yù)期場(chǎng)景效果，同時(shí)節(jié)約能源。

(3) 充分利用自然光源。

充分且合理運(yùn)用自然光源可以地降低用戶對(duì)照明系統(tǒng)的依賴程度，還能夠節(jié)約能源。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了利用自然光源，在建筑總體布局時(shí)需結(jié)合場(chǎng)地條件，確定合理的建筑布局、形體、朝向和間距，在采光窗口處安裝戶外照度傳感器。利用智能照明控制系統(tǒng)的戶外照度傳感器自動(dòng)采集外部自然光線的變化來(lái)調(diào)節(jié)臨窗燈光，充分利用自然光源，達(dá)到節(jié)能的目的。

3．智能照明控制系統(tǒng)方案

3.1 系統(tǒng)方案

以綜合大樓為例，采用安科瑞的ALIBUS智能照明控制系統(tǒng)，對(duì)大堂、會(huì)議室、樓梯間、公共走廊、電梯廳等地均采用了智能照明控制。大廈的智能照明控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下圖所示。

 

大堂是人員進(jìn)入樓體的必經(jīng)之路，好的裝修效果及設(shè)計(jì)布局可以給人一個(gè)舒適空間，但沒(méi)有好的燈光照明來(lái)襯托難以達(dá)到設(shè)計(jì)師所想要的效果。為了使人員無(wú)論在什么時(shí)候進(jìn)入大堂，能感覺(jué)到由燈光效果帶來(lái)的舒適環(huán)境。辦公大廳區(qū)域照明用紅外傳感器進(jìn)行人體感應(yīng)，采用分回路開(kāi)關(guān)控制，預(yù)設(shè)場(chǎng)景控制，可通過(guò)智能面板或傳感器一鍵切換場(chǎng)景，既滿足了美觀，又兼顧了節(jié)能。

會(huì)議室是辦公樓中的重要功能場(chǎng)所，采用分回路手動(dòng)控制、場(chǎng)景控制，根據(jù)需要分為會(huì)見(jiàn)、辦公、休息等多種場(chǎng)景模式，預(yù)先精心設(shè)計(jì)多種燈光場(chǎng)景，使用時(shí)只須選擇相應(yīng)的場(chǎng)景智能面板按鍵，燈光會(huì)自動(dòng)按照設(shè)定好的方式打開(kāi)。在會(huì)議室門口設(shè)置電子標(biāo)簽面板，以供會(huì)議室管理人員按照需求手動(dòng)選擇或?qū)崟r(shí)控制，以滿足會(huì)議、投影、發(fā)言和情節(jié)等不同需求。

樓梯間、公共走廊、電梯廳屬于敞開(kāi)公共空間。采用分回路開(kāi)關(guān)控制、動(dòng)靜探測(cè)控制、就地控制等。對(duì)公共區(qū)域的燈保持基本亮度，也可通過(guò)系統(tǒng)對(duì)某一回路的燈進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，在樓道間、公共走廊區(qū)域都安裝有紅外移動(dòng)探測(cè)器，實(shí)行人來(lái)自動(dòng)燈亮、人走延時(shí)關(guān)燈的自動(dòng)控制方式。為了方便現(xiàn)場(chǎng)工作人員對(duì)該區(qū)域的照明進(jìn)行控制及管理，在現(xiàn)場(chǎng)的每個(gè)樓道間門口還各安裝有一個(gè)智能控制面板。正常工作時(shí)間全開(kāi)，非工作時(shí)間改為減光照明，節(jié)假日無(wú)人時(shí)可以只亮少量燈為視頻監(jiān)控保留足夠的照度。管理人員還可以通過(guò)中控電腦對(duì)樓道間、公共走廊照明進(jìn)行監(jiān)視和控制。

ALIBUS智能照明監(jiān)控軟件安裝在大廈內(nèi)部消控室中，實(shí)時(shí)監(jiān)控大廈內(nèi)各驅(qū)動(dòng)器回路狀態(tài)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況遠(yuǎn)程開(kāi)啟/關(guān)閉特定回路，避免人走忘記關(guān)燈的情況。

3.2 系統(tǒng)設(shè)備介紹

系統(tǒng)采用超六類屏蔽網(wǎng)線作為總線線纜，將所有智能照明控制，模塊連接到一起并組成一套完整的控制系統(tǒng)，既可以實(shí)現(xiàn)照明燈具的遠(yuǎn)程集中控制，又可實(shí)現(xiàn)就近控制功能。智能照明控制系統(tǒng)設(shè)備如下表所示：

 

3.2.1 開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器

開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)收集、處理和分發(fā)照明控制信息到ALIBUS總線上，用于翻譯和處理控制指令。在現(xiàn)場(chǎng)，它們以既定的可編程的規(guī)則來(lái)管理輸入信號(hào)和燈光輸出。通過(guò)使用ALIBUS通信協(xié)議，系統(tǒng)可以方便地進(jìn)行增強(qiáng)和擴(kuò)展，以適應(yīng)不同的照明應(yīng)用需求或建筑面積。主控制器之間和照明服務(wù)器多數(shù)使用以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，跨系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)由以太網(wǎng)對(duì)接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

3.2.2傳感器

輸入設(shè)備里，傳感器也是智能照明系統(tǒng)中的器件。傳感器技術(shù)以信息的獲取與變換為核心，是拓展信息資源的源頭，具有將計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)控制技術(shù)銜接為一體的關(guān)鍵功能。傳感器主要分為以下類型：

（1）人工照明開(kāi)關(guān)或者進(jìn)行調(diào)光，以監(jiān)視能源消耗，同時(shí)不影響視覺(jué)效果。

（2）紅外傳感器。自然界的物體只要溫度高于-273℃,總是持續(xù)向外發(fā)出紅外輻射。物體的溫度越高，其所發(fā)射的紅外輻射峰值波長(zhǎng)越小，發(fā)出紅外輻射的能量越大。當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)，紅外傳感器探

（1）照度傳感器。照度傳感器可以用于照明，根據(jù)空間自然光水平控制

該傳感器作為輸入模塊，可以檢測(cè)室內(nèi)人員或物體的運(yùn)動(dòng)情況以及當(dāng)前實(shí)時(shí)照度，并依照預(yù)設(shè)的邏輯發(fā)送控制命令至照明配電箱（柜）內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器從而實(shí)現(xiàn)照明的自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)。測(cè)到人體紅外光譜，自動(dòng)接通負(fù)載，只要人不離開(kāi)感應(yīng)范圍，便將持續(xù)接通，一旦人離開(kāi)后，延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉負(fù)載。

（3）微波雷達(dá)探測(cè)器。微波雷達(dá)傳感器原理是，發(fā)射機(jī)產(chǎn)生低功率微波信號(hào)，并通過(guò)發(fā)射天線輻射到空中，接收天線接收物體的反射回波，在接收機(jī)中進(jìn)行放大、混頻等射頻處理，并輸出中頻信號(hào)，最后經(jīng)雷達(dá)信號(hào)處理，解析出測(cè)量結(jié)果。

雷達(dá)感應(yīng)相對(duì)于聲光控制和紅外外感應(yīng)的控制方式，具有更多優(yōu)點(diǎn)。它具有抗射頻力強(qiáng)、不受溫度、濕度等影響，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)感應(yīng)和外觀的完整性。

3.2.3智能控制面板

智能面板是用來(lái)接通和斷開(kāi)照明線路電源的一種低壓電器。面板不僅是一種裝飾功能用品，更是照明用電安全的主要零部件，其產(chǎn)品質(zhì)量、性能材質(zhì)對(duì)于預(yù)防火災(zāi)、降低損耗都有至關(guān)重要的作用。在照明控制系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)單燈的開(kāi)關(guān)控制組合實(shí)現(xiàn)某種控制策略。

4．結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在照明設(shè)計(jì)時(shí)需要結(jié)合使用場(chǎng)所、功能定位、投資等因素，利用先進(jìn)的智能照明控制技術(shù)進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，使照明設(shè)備發(fā)揮出勢(shì)和作用，并充分利用自然光源，節(jié)約能源，為人們提供可靠、舒適的照明環(huán)境，使照明管理更簡(jiǎn)單、高效。

 

參考文獻(xiàn)

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