的照明设计2011(赛尔论文-滕磊乐低压行业商业年鉴).doc

智能建筑的照明设计 沈阳万宸建筑规划设计公司 王忠言沈阳建筑大学材料学院 刘阳摘 要 文章介绍了新开发的智能化专业照明控制系统的功能和效果。以及智能照明系统在某大型建筑中的应用。关键词 照明控制系统 照明 工程；结构；系统单元；照明控制系统传统是以照明配电箱通过手动开关来控制照明灯具的通断，或通过回路中串入接触器，实现远距离控制。而今出现的建筑物自控(BA)系统，是以电气触点来实现区域控制、定时通断、中央监控等功能。由于照明控制系统在BA系统中并非独立，同时控制功能简单，因此使用上有一定的局限性。故当BA系统出现故障时，照明系统亦受到影响。随着微电子技术与数字化技术的发展，开发出了智能化水平更高的专业照明控制的独立系统，从而能节约能源、延长灯具寿命、提高照明质量。根据使用单位的经验，不仅在照明管理与设备维修的简单及降低费用外，还对环境改善、提高工作效率都有着显著的效果。系统的结构和组成。智能照明控制系统按网络的拓扑结构，大致有以下两种型式，总线式和以星形结构为主的混合式。它们各有特色，前者灵活性较强，易于扩展，控制相对独立，成本较低。后者可靠性较高，故障诊断和排除简单，存取协议简单，传输速度较高。 一般智能照明控制系统都为数字式照明管理系统，它由系统单元，输入单元和输出单元三部分组成。除电源设备外，每一单元设置唯一的单元地址，并用软件设定其功能。通过输出单元来控制各负载回路，各种形式的单元简述如下： 1系统单元：用于提供工作电源，源系统时钟及各种系统的接口，包括系统电源、各种接口（PC、以太网、电话等），网络桥。主系统对各区域实施相同的控制和信号采样的网络；子系统则对各分区实施不同具体控制的网络。主系统和子系统之间通过信息等元件连接，实现数据传输。 2输入单元：用于将外部控制信号变换成网络上传输的信号；如可编程的多功能（开/关、调光、定时、软启动/软关断等）输入开关、红外线接收开关及红外线遥控器（实现灯光调光或开/关功能）。各种型式及多功能的控制板，（如有的提供LCD页面显示和控制方式，并以图形、文字、图片来做软按键，可进行多点控制、时序控制、存储多种亮模式等），各种功能传感器（如红外线传感器可感知人的活动以控制灯具或其他负载的开关,亮度传感器）,通过对周围环境的亮度的检测，调整光源的亮度，使周围环境保持适宜的照度，以达到有效利用自然光，节约电能。 3输出单元：智能控制系统的输出单元是用于接受来自网络传输的信号，控制相应回路的输出以实现实时控制。输出单元有各种型式的继电器。调光器（以负载电流为调节对象，除调光功能外，还可用作灯具的软启动，软关闭）模拟量输出单元，照明灯具调光接口，红外输出模块等。系统一般采用集中控制和管理、分散执行的方式，亦即配置中央监控中心和智能控制照明柜，前者有控制计算机、主通信控制器等设备，用于对整个系统进行控制和管理工作，通过网络将控制命令与各智能控制柜的可编程控制器进行通信联络，同时接收来自智能控制柜内可编程控制器的有关自动及手动工作状态、灯具开/关状态等，并在异常情况下采取处理措施。系统的功能目前智能控制系统具有以下功能： 1智能系统设有中央监控装置，对整个系统实施中央监控，以便随时调节照明的现场效果，例如系统设置开灯方案模式，并在计算机屏幕上仿真照明灯具的布置情况，显示各灯组的开灯模式和开/关状态。 2具有灯具异常启动和自动保护的功能；3具有灯具启动时间，累计记录，和灯具使用寿命的统计功能；4在供电故障情况下，具有双路受电柜自动切换并启动应急照明灯组的功能；5系统设有自动/手动转换开关，以便必要时对各灯组的开、关进行手动操作；6系统设置与其他系统连接的接口，如建筑楼宇自控系统（BA系统），以提高综合管理水平；7具有场景预设、亮度调节、定时、时序控制及软启动、软关断的功能。随着智能系统的进一步开发与完善，其功能将进一步得到增强。使用效果采用智能照明控制系统总的效应如下：1实现照明的人性化。由于不同的区域对照明质量的要求不同,要求调整控制照度，以实现场景控制、定时控制、多点控制等各种控制方案。方案修改与变更的灵活性能进一步保证照明质量；2提高管理水平。将传统的开关控制照明灯具的通断，转变成智能化的管理，使高素质的管理意识用于系统，以确保照明的质量。3节约能源。利用智能传感器感应室外亮度来自动调节灯光，以保持室内恒定照度，既能使室内有最佳照明环境，又能达到节能的效果。根据各区域的工作运行情况进行照度设定，并按时进行自动开、关照明，使系统能最大限度地节约能源。4延长灯具使用寿命。众所周知，照明灯具的使用寿命取决于电网电压，由于电网过电压越高，灯具寿命将会成倍减少。采用智能照明控制系统的优越性1.良好的节能效果。采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。这种自动调节照度的方式，充分利用室外的自然光，只有当必需时才把灯点亮或点到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，一般可达30%以上。此外，智能照明控制系统中对荧光灯等进行调光控制，由于荧光灯采用了有源滤波技术的可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提高了功率因数，降低了低压无功损耗。2. 延长光源的寿命 。延长光源寿命不仅可以节省大量资金，而且大大减少更换灯管的工作量，降低了照明系统的运行费用，管理维护也变得简单了。 无论是热辐射光源，还是气体放电光源，电网电压的波动是光源损坏的一个主要原因。因此，有效地抑制电网电压的波动可以延长光源的寿命。智能照明控制系统能成功地抑制电网的浪涌电压，同时还具备了电压限定和滤波等功能，避免过电压和欠电压对光源的损害。采用软启动和软关断技术，避免了冲击电流对光源的损害。通过上述方法，光源的寿命通常可延长24倍。3. 改善工作环境，提高工作效率。良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。良好的设计，合理地选用光源、灯具及优良的照明控制系统，都能提高照明质量。智能照明控制系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具，可以有效地控制各房间内整体的照度值，从而提高照度均匀性。同时，这种控制方式内所采用的电气元件也解决了频闪效应，不会使人产生不舒适、头昏脑胀、眼睛疲劳的感觉。4. 实现多种照明效果。多种照明控制方式，可以使同一建筑物具备多种艺术效果，为建筑增色不少。现代建筑物中，照明不单纯地为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备多种的控制方案，使建筑物更加生动，艺术性更强，给人丰富的视觉效果和美感。以某工程为例，建筑物内的展厅、报告厅、大堂、中庭等，如果配以智能照明控制系统，按其不同时间、不同用途、不同的效果，采用相应的预设置场景进行控制，可以达到丰富的艺术效果。5. 管理维护方便。智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，照明预置场景的参数以数字式存储在EPROM中，这些信息的设置和更换十分方便，使大楼的照明管理和设备维护变得更加简单。 6.有较高的经济回报率。我们以上海地区为参照点，仅从节电和省灯这两项做过一个估算，得出这样一个结论：用三至五年的时间，业主就可基本收回智能照明控制系统所增加的全部费用。而智能照明控制系统可改善环境，提高员工工作效率以及减少维修和管理费用等，也为业主节省下一笔可观的费用。 智能照明控制系统的构成。我们知道，智能照明控制系统仅仅是大楼控制系统中的一个部分。如果要将各个控制系统都集中到控制中心去控制，那么各个控制系统就必须具备标准通信接口和协议文本。虽然这样的系统集成在理论上是可行的，但真正实行起来却十分困难。因而，在工程中，我们的楼宇智能管理系统采用了分布式、集散型方式，即各个控制子系统相对独立，自成一体，实施具体的控制，楼宇智能管理系统对各控制子系统相对独立，自成一体，实施具体的控制，楼宇智能管理系统对各控制子系统只是起一个信号收集和监测作用。目前，智能照明控制系统按网络的拓扑结构分，大致有以下两种形式，即总线式和以星形结构为主的混合式。这两种形式各有特色，总线式灵活性较强一些，易于扩充，控制相对独立，成本较低；混合式可靠性较高一些，故障的诊断和排除简单，存取协议简单，传输速率较高。 工程设计中，我们考虑大楼的智能照明控制系统作为一个独立的子系统，采用国际标准的通信接口和协议文本，纳入楼宇智能管理系统。智能照明控制系统采用分布式、集散型方式，即各单元的调光控制相对独立，自成一体，互不干扰，通过集中管理器和信息接口，与楼宇智能管理系统相连接，实现大楼控制中心对该子系统的信号收集和监测。总之，智能照明控制主系统应是一个由集中管理器、主干线和信息接口等元件构成的，对各区域实施相同的控制和信号采样的网络；其子系统应是一个由各类调光模块、控制面板、照度动态检测器及动静探测器等元件构成的，对各区域分别实施不同的具体控制的网络，主系统和子系统之间通过信息接口等元件来连接，实现数据的传输。 智能照明控制系统的控制范围和控制内容。某工程中采用智能照明控制系统控制的范围主要包括以下几类：工艺办公大厅、计算机中心等重要机房、报告厅等多功能厅、展厅、会议中心、门厅和中庭、走道和电梯厅等公用部位；大楼的总体和立面照明也由智能照明控制系统提供开关信号进行控制。 D-BUS智能照明控制系统是一套利用计算机、微电子、通讯等技术，采用全数字、模块化、分布式的系统结构，通过485控制总线将系统中的各种功能模块及部件连成一个网络进行控制的智能化系统。 D-BUS 智能照明控制系统既是独立控制的系统，也可以作为智能建筑自动化系统（BA系统）的一个子系统进行联动控制，在照明控制方式上更灵活、更专业、更人性，是提高光坏境效果和节能的有效措施。D-BUS 系统的基本构成是由 D-BUS 设备节点通过总线连接成一个照明控制子网,多个子网通过集成构成一个大的系统，一个子网可容纳 128 个节点设备，而每个D-BUS系统最多可由128个子网联网组成。D-BUS系统采用CAN工业现场控制总线方式。系统的工作原理是利用信号控制线，即总线，把系统各个设备连接，通过软件编程，设定输入单元(面板、传感器等)和输出单元(开关模块、调光模块等)之间的关系，包括输出单设备所能控制的端口数量、方式、触发条件等等D-BUS 主要技术指标 子系统节点数(MAX) : 128节点（0127） 子系统回路数(MAX) : 1536回路 场景数(MAX) : 4800个 每场景受控回路数(MAX): 不限; 控制面板每场景键触发场景数（MAX）： 48个 调光模块+开关模块总数（MAX）：128个 场景面板数（MAX）：128个占空感应器触发场景数（MAX）：48个 照度感应器控制回路数（MAX）： 不限 子系统组网(MAX) :128子网（0127） 实际设计子网组数: 64个。智能照明控制系统特点及应用。D-BUS 系统特点 （1）软启动软关断：系统应用“软启动、软关断”技术，让可调光光源有个渐变的过程，这将在很大程度上延长光源使用寿命，并能避免突然开灯对人眼造成的不是。 （2）可靠性高：系统内各个设备相对独立，不会因为某个设备发生故障而使整个系统瘫痪；设备的控制信息三重备份，更换模块，一键恢复数据，无需重新配置；所有模块均具有掉电记忆功能。（3）控制信号(弱电)与负载回路（强电）分离，各设备之间采用超五类八芯屏蔽网线相连组网，工作电压为DC24V，确保使用安全。 （4）根据环境和用户需求的变化，只需通过软件修改设置或少量线路改造，就可实现照明布局的改变和功能扩充；系统扩展时，只需将增加的模块接入原系统总线即可。 （5）可预设多种灯光场景，场景调用灵活、方便；同时还具有定时功能、红外感应控制、照度补偿功能等；在为用户带来舒适光环境的同时还能达到节能环保的效果。 （6）控制方式广泛，除了控制常规的照明器具外，还可控制如窗帘、幕布、投影器具、景观水泵、风机等等各类电器。通过各种协议转换接口则可以控制更宽范置的电器设备。 （7）系统高度集成：D-BUS系统可与其他自动化系统联动控制，如：BAS、消防、安保、舞台灯光等；提供 DMX512、RS232、DALI、EIB、TCP/IP 等接口进行不同协议系统之间的联动控制。（8）系统可通过PC机实时在线进行设定、调整、检测系统的运行状态，系统设置可以备份；基于Windows平台图形化的监控软件界面友好、直观易用。智能照明控制系统应用范围。 酒店大堂、宴会厅、多功能厅、高级套房、公共区域、停车场、室外泛光及园林等。 写字楼大堂、会议室、大面积办公室、公共区域、停车场、室外泛光等。 商场专卖店、公共区域、停车场、室外泛光等。 主题公园、博物馆、会展中心、体育场馆等。 城市街道、桥梁景观、隧道照明等。 汽车站、火车站、机场各功能区照明等。 港口、码头、货场各功能区照明等。学校教室、餐厅、报告厅、园林等。应急照明的控制。这里的控制主要是指智能照明控制系统对特殊区域内的应急照明所执行的控制，包含以下两项控制：1） 正常状态下的自动调节照度和区域场景控制同调节正常工作照明灯具的控制方式相同。 2） 应急状态下的自动解除调光控制，通过每个对应急照明控制的调光模块等电气元件，实现在应急状态下对各区域内用于应急工作状态的照明灯具放弃调光等控制，使处于事故状态的应急照明达到