建筑智能照明课程设计某图书实验楼智能照明系统设计

1、 目录前言2第一章 设计任务及要求21.1设计内容21.2技术要求21.3给定条件2第二章 设计思想32.1 智能照明系统概念32.2智能照明控制系统应具备的功能3 221 集中控制4222 现场控制4223 多种控制功能4224 遥控功能4225 人体感应功能4226 灯光亮度记忆功能4227 火灾应急照明控制4第三章 方案及系统选择53.1 总体结构设计53.2控制系统选择7第四章 各部分照明系统设计94.1照明系统详细设计及灯具的选择配置和回路的设置104.1.1.门厅照明系统设计11 4.1.2.书库阅览室照明系统设计124.1.3实验室照明设计134.1.4办公室照明系统设计144.

2、1.5多功能会议室154.1.6.小会议室164.1.7活动中心照明系统设计174.1.8.走廊，楼梯公共区域照明系统设计184.1.9.洗手间照明设计19第五章 照明监控系统设计205.1.总控制室设计205.2.监控软件的选择20第六章 灯具的选择21第七章 结束语22第八章 设备清单23某图书实验楼智能照明系统设计前言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。

3、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。智能照明控制系统，是根据某一区域的功能、每天不同的时间、室内光亮度或该区域的用途来自动控制照明。其中最重要的一点就是可以预设，即具有将照明亮度转变为一系列设置的功能。这些设置也称为场景，可由调光器系统、ddc控制器、现场总线控制或中央建筑控制系统自动调用。智能照明控制系统分为独立式、特定于房间式或大型的联网系统。在联网系

4、统中，调光设备安装在电气柜中，由传感器和控制面板组成的外部设备网络来操作。联网系统的优势是可以从许多点来控制不同的房间或区域。采用全数字、模块化、分布式的系统结构的智能照明，能够依据每个特定的区域不同需求进行照明控制，既能满足工作人员照明的日常需求，又能节省能源，同时还可以提供使用者视觉舒适度的环境。因此智能照明控制系统越来越广泛的应用到酒店、宾馆、广场、银行等场所。第一章 设计任务及要求1.1设计内容1）走廊及公共区域；2）教室；3）会议室；4）办公室1.2技术要求1）采用分布式智能照明系统，有调光功能2）充分考虑图书实验大楼应用特点，实现方便管理与使用，节约能源3）多功能会议室充分考虑会议

5、特点，应满足投影演讲、圆桌会议、一般会议等多种模式的灯光要求）4）整层平面图主要反映走廊及公共区域，实验室、会议室、办公室各以典型房间为例）1.3.给定条件1）某图书实验楼图纸及建筑概况第二章 设计思想2.1智能照明概念智能照明是指利用计算机、无线通讯数据传输、扩频电力载波通讯技术、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥讯控制系统，来实现对照明设备的智能化控制。具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能；并达到安全、节能、舒适、高效的特点。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预设置控制方和控制元件，对不同时

6、间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。22 智能照明控制系统应具备的功能智能照明控制包括：集中控制、现场控制、遥控、时间控制、电话控制、可视化软件控制、场景设置、灯光软启动、调光、亮度记忆等。221 集中控制在中央控制室设一台智能照明组态王软件，在该计算机上用图形模拟显示照明设备平面布置图，在图上以形象直观的方式实时动态地显示各区域的照明设备使用状况。操作人员可通过界面监视整个智能照明系统的运行状态，根据需要用鼠标点击图形来进行控制。组态王软件具有历史数据存储能力，能实时提供智能照明系统的资料，并生成和打印各种报表，为设备维护提供依据。系统采用专用的编程软件，操作人员可对系统进行

7、程序修改或编程。通过手持式编程器插入网络上的编程接口，就可修改照明工作状态的参数。222 现场控制在一些人员经常工作的地方(如会议室、控制室、主要通道、重要办公场所)设置智能开关代替普通的机械式开关，组态王软件不工作时也可在现场控制灯光。它由230v的交流电源直接供电，按动开关上的按钮，可作为一个普通的开关使用；同时，有一个内置的接收器可以接收遥控器或无线探头发出的信号，使用遥控器可以对电子开关进行控制。现场智能开关可设定密码保护功能，避免无关人员操作。223 多种控制功能组态王软件和现场智能开关均可实现多种控制功能，包括全开全关，无级连续调光、缓和场景切换等。在工作时经常需要多种环境模式的场

8、所，使用时只需选择相应的场景按键，会自动按设定好的方式打开相应区域的照明回路，实现适合开会、放映投影或多功能会议等功能的环境。224 遥控功能一般情况下，办公室、会议室内设置遥控功能，遥控器或无线探头可以发出无限射频，这种无限射频能穿越障碍物，被智能开关上的接收器接收，无线接收器可把无线信号转换为电力载波信号，并发送到220v电力线路上。225 人体感应功能在卫生间或一些通道处装设感应开关或有红外线探测功能的灯具：当探测到人体移动时，会自动发光照明，人走灯关。同时宜设并联定位开关，以便必要时解除感应或探测功能。226 灯光亮度记忆功能 会议室中通常为个人设置，不同人对灯光亮度的要求有所不同，所

9、感觉的舒服光照度也有所不同，为了方便个人使用，灯光可配备亮度记忆功能，以免进行重复性设置。227 火灾应急照明控制图书馆的建筑防火要求很高，发生火灾时，应自动启动相应区域的应急照明，强行关闭一般照明回路。事故照明可选择仅用消防中心的计算机控制而禁止用监控计算机或现场控制，也可选择都有控制权。另外，控制系统要具有良好的可扩展性、开放性和电磁兼容性。智能照明控制系统是整个地下建筑智能化系统的子系统，可以通过标准接口与其他控制系统兼容进行互联。为了抑制电磁干扰，使系统具有良好的电磁兼容性，总线传输距离较远，可采取以下措施：与附近可能产生电磁干扰的电气设备(如电动机、电力变压器、复印机等)保持必要的隔

10、离；对系统进行连续、有效的屏蔽；上升时间，即电压从额定电压的5上升至95所用的时间，应超过200s。第三章 方案设计及系统选择3.1总体结构设计3.1.1设计分析：根据建筑照明设计标gb 500342004，确定各部分的照度标准，普通办公室为300 lx,高档办公室为500 lx。根据图书实验楼特点，确定按普通办公室进行处理，平均照度为300 lx。多功能会议室按照会议室的平均照度设置为300 lx。实验室限度标准照度为500lx，走廊及公共区域按平均150lx处理。光照强度指数3.1.2确定图书实验楼各区域的控制目标照明控制采用分布式智能控制网络，调光、开关控制、时间自动控制、场景控制、自动

11、调光，保持恒定的照度、遥控控制、记忆模块，按各楼层、功能区域进行配置，实现了模块的就地安装和就地控制，并且通过lonworks总线上传到总控制计算机，可以对各个分区进行远程监视，远程控制，故障检查等多种操作。系统由智能传感器、调光控制器、可编程控制面板、ddc、液晶触摸屏、时钟管理器、pc机组成。各部分通过系统总线，接口标准为rs-485接口，控制器通过双绞线连接，系统结构图见附图。图书实验楼主要用作办公阅读，实验。其一个书库、一个大会议室、一个小会议室、29个普通办公室、15个实验室、12个大洗手间、12个小洗手间、两个活动室作初步设计，设计目标如下表：区域控制要求门厅门厅对灯光没有特殊要求

12、，只需要美观，明亮即可，有上下班时间自动控制书库与计算机网络中心书库与计算机网络中心通常对光照度要求较高，而且保持恒定照度，并且具有多场景模式小会议室场景控制、遥控、调光多功能会议室充分考虑会议特点，应满足投影演讲、圆桌会议、一般会议等多场景模式的灯光要求办公室自动调光，保持恒定的照度、遥控、并且具有多场景切换走廊红外线控制，有人时开灯，并且自动延时，无人自动关灯阅览室与实验室实验室通常对光照度要求较高，而且保持恒定照度，并且具有多场景模式楼梯楼梯采用声控延时处理，当有人走动时并发出声音变自动点亮并延时活动中心活动中心面积大，不需要恒定照度，所以在此我们设计成感应式的照明方式3.2控制系统的选

13、择现场总线是当今自动化领域技术发展的特点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它是现代计算机，通信和控制技术的集成，即通常所说3c(computer、communication、control)技术。现场总线是一种工业总线, 它是自动化领域中计算机通信体系最低层的成本网络, 国际电工委员会( iec)和现场总线基金会(ff)对现场总线做了如下定义：现场总线是连接智能设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。lon(localoperating networks) 总线是美国echelon 公司1991 年推出的局部操作网络, 为集散式监控系统提供了很强的实现手段，在其支持下诞生

14、了新一代的智能化低成本的现场测控产品。为支持lon总线，echelon公司开发了lon2works 技术，它为lon总线设计，成品化提供了一套完整的开发平台。lonworks技术的突出优点表现在以下几方面。一是开放性，lonworks协议是公开的，得到工业界的广泛接收和支持；二是互操作性凡是符合lonmark互操作规范的产品可以实现完全的互操作，从而为用户提供了更多的选择,，保护了用户的投资，三是广泛的通讯介质支持和灵活的网络拓朴结构，lonworks技术支持各种常用的通讯介质,如双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、无线通讯和红外线等, 多种介质可以同一个网络中混合使用, 另外还支持各种网站拓扑结

15、构, 如总线型、星形、自由拓扑等。以上诸多优点使得lon works 技术应用于工业及国防工程监控系统可以降低工程造价, 提高综合效益, 对系统扩展、现场设备的更新换代和降低系统维护费用、提高现场控制的可靠性创造了条件。lonworks网络体统图lonworks是一种具有强劲实力和巨大影响的现场总线技术，它是由美国埃施朗(ecelon) 公司推出并与摩托罗拉、东芝公司共同倡导，于90年代正式公布而形成的，它采用了iso/osi模型中完整的七层通信协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其最高通信速率为1.25mbps（通信距离不超过130m），最远通信距离为2

16、7000m（通信速率为78kbps），节点总数可达32000个。网络的传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等，并开发了相应的本安防爆产品，被誉为全球最通用的下层设备控制网络。所以，在该照明控制系统中，我们选用lonworks现场总线技术。lonworks现场总线控制系统图 所以，在该图书馆照明控制系统中，我们选用lonworks现场总线技术。 第四章 各部分照明系统设计4.1照明系统详细设计及灯具的选择配置和回路的设置：4.1.1.门厅照明系统设计：门厅对灯光没有特殊要求，只需要美观，明亮即可。在大厅布置了花灯，门厅采用1台霍尼韦尔honeywellddc（ai8，di4

17、，ao4，do6）,型号:xl50-mmi-ep。分别对五盏花灯和十盏吸顶灯进行控制，我们根据上下班，以及时间设置如下：白天上班时间回路1和回路2以及花灯5亮17点以后下班期间回路1和回路2以及所有花灯全部亮下班以后所有灯全部灭 门厅照明设备布置图4.1.2.书库阅览室照明系统设计： 由于书库和阅览室中对光线要求较高，而且保持恒定照度，并且具有多场景模式，所以在书库中布置了16个光照度采集点，分别由左边到右边，距离窗户的远近分开布点，并将书库的led灯光按图划分为16个区域，每个采集点所采集的到的光照度强度送入ddc控制器，光照度探测器选择居住者光照度探测器，传感器:无源红外和光敏元件；范围：

18、10-2000lux；监测区域：360度角；监测面积：安装高度2.8米时监测直径7米；电源：10-24vdc/ac(可选230vac)；输出：spdt；关断延迟:10秒30分钟可调；亮度调节:使用电位计连续调节；环境温度：1040c；尺寸：直径76mm；重量：250g；根据书库限度标准照度为400lx的要求，并且有上下班场景的区分，并且可以手动控制，根据此要求对ddc控制器的输出变量进行设定，并保持整个书库的光照强度在上班时间都保持在300lx的情况下。并且选用1台霍尼韦尔honeywellddc（ai16ordi16，ao16ordo16）,型号: xcl8010a。该款ddc拥有16个输入

19、/输出模块,模拟数字可切换。完全可以满足该书库的输入输出需求。 书库照明系统布置图4.1.3实验室照明设计： 实验室通常对光照度要求较高，而且保持恒定照度，实验室普通限度标准照度为300lx，实验时的光照要求500lx，所以我们实验室设置为具有多场景模式，并且光照强度可调，范围为0750lx。而该图书馆一层的土木实验室，建材实验室，四层的继电保护实验室，电力电子实验室，车电实验室，程控交换实验室，机车控制实验室，电机实验室，通信信号实验室，6502电气集中实验室，变电所微机综合实验室，这些实验室的照明要求几乎一样，而且实验室的面积也类似，所以都采用同样的照明控制方案。具体系统设计方案如下：首先

20、：信号采集点的设置，由于到窗户的距离不一样而导致 室内光强的不一样，所以，信号采集点的设置则按照从窗户到内部的纵深布置。其次选用的设备为15台霍尼韦尔honeywellddc（ai8，di4，ao4，do6）,型号:xl50-mmi-ep。该建筑的所有15个实验室都采用相同的照明系统配置，如图：实验室采集点与控制回路说明：信号采集点1送入ddc，然后控制回路1的光照度，采集点2与回路2匹配，采集点3与回路3匹配，采集点4与回路4匹配。实验室的场景模式确定：上班模式光照度稳定在300 lx实验模式光照度稳定在500 lx下班模式所有灯全部熄灭可调模式该模式下光照度可在0750lx调节4.1.4办

21、公室照明系统设计：该图书馆中的所有办公室智能照明系统，关系到工作人员的工作效率以及工作心态，我们要对办公室建立更加智能的照明系统，并且该图书馆中的办公室大致分为两种尺寸规格，所以在此，我们针对两种尺寸的办公室分别设计不同的照明方案（1）.小办公室照明设计方案设计功能有：自动调光，保持恒定的照度、遥控、并且具有多场景切换，并且在办公室都设有记忆模式，任何场景下都可以调节至记忆模式，可以方便调制最舒适光照强度。该建筑共有小办公室18个，我们采用相同的设计，每个小办公室需要4个输入点，2个输出点，计算得：共有输入点72个，输出点36个，所以，我们采用5台霍尼韦尔honeywellddc（ai16or

22、di16，ao16ordo16）,型号: xcl8010a。便可以满足所有会议室的模式要求，模式如下：上班模式光照度稳定在400 lx休息模式光照度稳定在150 lx下班模式所有灯全部熄灭可调模式任何时候可切换至可调模式，并且有记忆功能，记忆最佳模式小办公室智能照明模式小办公室照明设备布局图（2）.大办公室照明设计方案设计功能有：自动调光，保持恒定的照度、遥控、并且具有多场景切换，并且在办公室都设有记忆模式，任何场景下都可以调节至记忆模式，及最舒适光照强度。此办公室加入了花灯，而且花灯也有上班休息灯多种模式配合场景需求，该图书馆共有8个大办公室，每个大会议室需要有7个信号输入点，4个输出点，计

23、算的：输入点共有56个，输出点共有32个。所以工选用4台霍尼韦尔honeywellddc（ai16ordi16，ao16ordo16）,型号: xcl8010a。便可以满足大会议室的控制要求。具体模式如下：上班模式光照度稳定在400 lx，花灯切换至上班模式休息模式光照度稳定在150 lx，花灯切换至休息模式下班模式所有灯全部熄灭可调模式任何时候可切换至可调模式，花灯此时也可多种模式，并且场景有记忆功能，记忆最佳模式遥控功能遥控功能可以任意更改模式，调节灯光亮度，并可以选择记忆模式大办公室智能照明模式大办公室照明设备布局图4.1.5多功能会议室：大会议室面积为14.46=86.4，平均照度设置

24、为500lx，因为多功能会议室要满足投影演讲、圆桌会议、一般会议等多种模式的灯光要求，并且需要可以遥控，手动控制多种模式。所以分9个回路，一般会议模式下，只需要回路1.2.3.5.7.8.9七个回路点亮，并且会议室由ddc控制器接收采集器信号，保持该模式下，会议室的亮度恒定在500lx，圆桌会议模式下，该会议室模式下只需要28回路点亮，并且该模式下，会议室的亮度横挡在500lx，而投影模式是，假设在会议室的最左侧，次场景下，光照强度由左到右以此由0lx150lx程梯度变化。散会场景，所有灯全部熄灭。会议室内共有输入点21个，所以采用1台霍尼韦尔honeywellddc（ai16ordi16，a

25、o16ordo16）,型号: xcl8010a和1台霍尼韦尔honeywellddc（ai8，di4，ao4，do6）,型号:xl50-mmi-ep对该多功能会议室的灯光进行控制。一般会议回路1.2.3.5.7.8.9七个回路点亮圆桌会议28回路点亮投影演讲由左到右以此由0lx150lx程梯度变化散会场景所有灯全部熄灭遥控模式通过遥控控制室内的场景模式，光照强度大会议室场景状态多功能会议室照明布置图4.1.6.小会议室 小会议室面积为14.46=86.4，平均照度设置为500lx，因为小会议室要满足投影模式，一般会议等多种模式的灯光要求，所以分4个回路，可以遥控控制，一般会议模式下，会议室由d

26、dc控制器接收采集器信号，保持该模式下，会议室的亮度恒定在500lx，而投影模式时，室内光照度稳定在50lx，散会场景，所有灯全部熄灭。该会议室共有输入点16个，采用1台霍尼韦尔honeywellddc（ai16ordi16，ao16ordo16）,型号: xcl8010a便可以满足小会议室的场景控制要求。一般会议会议室的亮度恒定在500lx投影演讲室内光照度稳定在50lx散会场景所有灯全部熄灭遥控模式可以通过遥控控制办公室内的场景模式场景模式设置小会议室照明系统布置4.1.7活动中心照明系统设计 活动中心面积大，不需要恒定照度，所以在此我们设计成感应式的照明方式，将活动中心分为15个区域，每

27、个区域安装两个被动红外探测器，每当检测到该区域有人动作时就会自动点亮该区域的led光管，并且自动延时10分钟，每次有信号输入时就自动延时十分钟，所以，该区域有人活动时，led灯管会一直亮着。连个活动中心的每个区域采用相同的设置，共十五个区域30个输入点，15个输出点，选用2个霍尼韦尔honeywellddc（ai16ordi16，ao16ordo16）,型号: xcl8010a。就可以满足该区域要求。活动中心局部照明设计图4.1.8.走廊，楼梯公共区域照明系统设计：走廊及公共区域灯具以可调嵌入式吸顶灯，走廊灯具布置为每三米设置一个，采用自动照明控制，正常工作时间全开，非工作时间改为减光照明，各

28、出入口有手动控制开关，可根据需要手动控制就地灯具的开关。楼梯间采用定时控制和红外移动控制方式并且加入声音控制，工作时间全部开启，在平时启动红外移动控制方式，人来开灯，人走后延时关闭。走廊及公共区域布置见楼层平面图。有无人控制。对于走廊及大厅，可通过设置在走廊及大厅等公共区域的所有红外传感器，实现晚间无人控制，此时吸顶灯打开，照度为100%,其余熄灭。统计该实验楼的楼道共需要的输入点有48个，输出点共有24个，所以采用3台霍尼韦尔honeywellddc（ai16ordi16，ao16ordo16）,型号: xcl8010a。便可以满足所有的楼道自动控制。楼梯照明设备布置点4.1.9.洗手间照明

29、设计：走廊及公共区域灯具以可调嵌入式吸顶灯，洗手间的灯具有声控，手动控制两种模式，声控必须要在洗手间布置信号采集点，从而保证灯具的亮度。手动控制选用延时开关，手动启动后会延迟5分钟，5分钟后会自动熄灭。从而保证对整个洗手间提供灯光，对洗手池前面的灯光，我们采用红外探测器，当有人站在洗手池前面时，红外探测器被触发，灯光亮，并且自动延时2分钟，2分钟内再次收到信号，会自动延时，从而保证灯具的亮度，当接收到声控信号后，延时5分钟，五分钟内再次收到信号，会自动延时。六层所有大洗手间都采用如下布局，统计该图书馆的洗手间共有48个输入点，42个输出点，所以采用3台霍尼韦尔honeywellddc（ai16

30、ordi16，ao16ordo16）,型号: xcl8010a。便可以满足整栋楼的控制要求。洗手间照明设备布局图如下：洗手间照明设备布局图小卫生间设备布置图第五章 照明监控系统设计在该图书馆照明监控系统中，我们采用了ddc，lonworks现场总线控制，要实现对整个图书馆的监控，可以对各个分区进行远程监视，远程控制，故障检查等多种操作。首先我们要把各个分区的ddc连接到一起，并且设置一个总控制室，并且要对总控制室的监控控制软件进行选择。可以对各个分区进行远程监视，远程控制，故障检查等多种操作。5.1.总控制室设计我们将总控制室设在该图书馆第5层为计算机网络中心，我们总共采用了37个ddc控制器

31、，将所有的ddc控制器利用双绞线集成到总控制室。系统图见附图（1）。5.2.监控软件的选择组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面

32、，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。为了满足此功能，我们选择组态王6.52，其主要功能有组态王的主要功能：1.丰富的人机界面功能，可视化操作界面，真彩显示图形、丰富的图库2.强大的通讯能力3.先进的报警和事件管理4.强大的网络和冗余功能第六章 灯具的选择在该图书馆的智能照明系统中，我单独将灯具选择定为一章，个人觉得灯具是照明的核心。我们不采用普通的照明灯具，而是全部采用led灯具，led灯具有着

33、很多的有点，而且led日光灯亮度尤其显得更柔和更使人们容易接授。使用寿命在5万-8万小时供电电压为为ac85v-260v(交流)，无需起辉器和镇流器，启动快，功率小，无频闪，不容易视疲劳。它不但超强节能更为环保。是国家绿色节能照明工程重点开发的产品之一，是目前取代传统的日光灯的主要产品。 led日光灯安装比较简单，它分电源内置和外置两种，电源内置的led日光灯安装时，将原有的日光灯取下换上led日光灯，并将镇流器和起辉器去掉，让220v交流市电直接加到led日光灯两端即可。电源外置的led日光灯一般配有专用灯架，更换原来的就可以使用了。 led日光灯节电高达80以上，寿命为普通灯管的10倍以上，几乎是免维护，不存在要经常更换灯管、镇流器、起辉器的问题，约半年下来节省的费用就可以换回成本。绿色环保型的半导体电光源，光线柔和，光谱纯，有利于工人的视力保护及身体健康，6000k的冷光源给人视觉上清凉的感受，有助于集中精神，提高效率。 led日光灯特点led日光灯以质优、耐用