智能照明控制系統助力“雙碳”目標

【摘 要】 ：隨著(zhù)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。智能照明控制系統在照明節能上起到重要的作用。文章結合實(shí)際案例，探討了智能照明控制技術(shù)在照明節能上的應用，具有一定的實(shí)際意義。
【關(guān)鍵詞】：智能照明控制系統；室內照明；節能設計
0．引言
      照明節能設計除了與燈具選型有關(guān)，與照明控制系統也息息相關(guān)?？萍嫉牟粩喟l(fā)展為照明控制系統的發(fā)展提供了技術(shù)支持，利用·智能照明控制技術(shù)，可有效實(shí)現能源的節約，提供舒適的照明環(huán)境，同時(shí)使運行管理變得更加方便、快捷、高效。
1．智能照明控制系統的應用發(fā)展需求
      ( 1 )智能化。隨著(zhù)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(xiàn)方式和無(wú)線(xiàn)方式。有線(xiàn)方式主要包括DALI總線(xiàn)、KNX總線(xiàn)、RS485總線(xiàn)等。有線(xiàn)方式在智能照明控制系統中具有以下第三個(gè)突出特點(diǎn)：穩定、可靠、低成本。適用于對可靠性要求非常高的大型公建類(lèi)項目。無(wú)線(xiàn)方式包括LoRa、WiFi無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、藍牙、ZigBee等。適用于追逐新技術(shù)的先鋒客戶(hù)。這些智能照明控制系統可以實(shí)現各種不同功能，滿(mǎn)足不同場(chǎng)所以及不同使用個(gè)體的使用需求，從而達到節能、方便管理和舒適照明環(huán)境的目的。
       ( 2 )節能。隨著(zhù)“雙碳"目標的提出，我國的綠色發(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。低碳節能政策的進(jìn)一步推進(jìn)，對綠色建筑提出更高的設計要求，綠色照明是綠色建筑設計一個(gè)重要的組成部分。綠色照明是一種節約能源、保護環(huán)境、有益于提高人們生產(chǎn)、工作、學(xué)習效率和生活質(zhì)量的照明形式，即在滿(mǎn)足照明質(zhì)量要求的前提下同時(shí)關(guān)注節能與環(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)的應用，選擇合理的照明控制方式與邏輯策略；有效地利用自然采光，降低能耗；減少二氧化碳的排放，提高供電系統的節能效率，同時(shí)為用戶(hù)提供舒適的照明環(huán)境和便捷的管理方式。
       ( 3 )系統功能。智能照明系統（有線(xiàn)控制方式）采用模塊化設計，主要由控制管理設備、輸入設備、輸出設備和通信網(wǎng)絡(luò )組成?？刂乒芾碓O備除包括中央控制管理設備，還可以包括分中心控制管理設備和現場(chǎng)控制管理設備。輸入設備包括智能面板和各種傳感器；輸出設備則包括開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器、調光驅動(dòng)器等；通信網(wǎng)絡(luò )一般由IP協(xié)議轉換器、交換器、路由器、光電轉換器和通訊線(xiàn)纜等組成。智能照明控制系統可以根據需要，通過(guò)各控制器和面板進(jìn)行編程實(shí)現對各回路的亮度控制，從而組成多種不同的照明應用場(chǎng)景，達到綜合性的系統控制效果。
2.智能照明控制系統在照明節能設計中的應用策略
      (1) 合理選擇智能照明控制系統。
室內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(mǎn)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。智能照明設計施工人員需充分了解項目需求，分析項目特點(diǎn)以及想達到的目的，精準定位，合理選擇智能照明控制系統。
       (2) 優(yōu)化照明設計，有效節約能源。
根據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相適應的燈具，以?xún)?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實(shí)現需要的照明控制功能，達到預期場(chǎng)景效果，同時(shí)節約能源。
      (3) 充分利用自然光源。
充分且合理運用自然光源可以有效地降低用戶(hù)對照明系統的依賴(lài)程度，還能夠節約能源。在實(shí)際設計過(guò)程中，為了有效利用自然光源，在建筑總體布局時(shí)需結合場(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(hù)外照度傳感器。利用智能照明控制系統的戶(hù)外照度傳感器自動(dòng)采集外部自然光線(xiàn)的變化來(lái)調節臨窗燈光，充分利用自然光源，達到節能的目的。
3．智能照明控制系統方案
3.1 系統方案
      以綜合大樓為例，采用安科瑞的ALIBUS智能照明控制系統，對大堂、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拓撲圖如下圖所示。

      大堂是人員進(jìn)入樓體的必經(jīng)之路，好的裝修效果及設計布局可以給人一個(gè)舒適空間，但沒(méi)有好的燈光照明來(lái)襯托難以達到設計師所想要的效果。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。辦公大廳區域照明用紅外傳感器進(jìn)行人體感應，采用分回路開(kāi)關(guān)控制，預設場(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(mǎn)足了美觀(guān)，又兼顧了節能。
      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，根據需要分為會(huì )見(jiàn)、辦公、休息等多種場(chǎng)景模式，預先精心設計多種燈光場(chǎng)景，使用時(shí)只須選擇相應的場(chǎng)景智能面板按鍵，燈光會(huì )自動(dòng)按照設定好的方式打開(kāi)。在會(huì )議室門(mén)口設置電子標簽面板，以供會(huì )議室管理人員按照需求手動(dòng)選擇或實(shí)時(shí)控制，以滿(mǎn)足會(huì )議、投影、發(fā)言和情節等不同需求。
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)靜探測控制、就地控制等。對公共區域的燈保持基本亮度，也可通過(guò)系統對某一回路的燈進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，在樓道間、公共走廊區域都安裝有紅外移動(dòng)探測器，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。為了方便現場(chǎng)工作人員對該區域的照明進(jìn)行控制及管理，在現場(chǎng)的每個(gè)樓道間門(mén)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，節假日無(wú)人時(shí)可以只亮少量燈為視頻監控保留足夠的照度。管理人員還可以通過(guò)中控電腦對樓道間、公共走廊照明進(jìn)行監視和控制。
ALIBUS智能照明監控軟件安裝在大廈內部消控室中，實(shí)時(shí)監控大廈內各驅動(dòng)器回路狀態(tài)，可根據現場(chǎng)實(shí)際情況遠程開(kāi)啟/關(guān)閉特定回路，有效避免人走忘記關(guān)燈的情況。
3.2系統設備介紹
      系統采用超六類(lèi)屏蔽網(wǎng)線(xiàn)作為總線(xiàn)線(xiàn)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，既可以實(shí)現照明燈具的遠程集中控制，又可實(shí)現就近控制功能。智能照明控制系統設備如下表所示：

3.2.1 開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器
      開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器負責收集、處理和分發(fā)照明控制信息到ALIBUS總線(xiàn)上，用于翻譯和處理控制指令。在現場(chǎng)，它們以既定的可編程的規則來(lái)管理輸入信號和燈光輸出。通過(guò)使用ALIBUS通信協(xié)議，系統可以方便地進(jìn)行增強和擴展，以適應不同的照明應用需求或建筑面積。主控制器之間和照明服務(wù)器多數使用以太網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信，跨系統的聯(lián)動(dòng)由以太網(wǎng)對接進(jìn)行數據交互。
3.2.2傳感器
      輸入設備里，傳感器也是智能照明系統中的器件。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，具有將計算機、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(lèi)型：
     （1）人工照明開(kāi)關(guān)或者進(jìn)行調光，以監視能源消耗，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(cháng)越小，發(fā)出紅外輻射的能量越大。當人進(jìn)入感應范圍時(shí)，紅外傳感器探
     （1）照度傳感器。照度傳感器可以用于照明，根據空間自然光水平控制
該傳感器作為輸入模塊，可以檢測室內人員或物體的運動(dòng)情況以及當前實(shí)時(shí)照度，并依照預設的邏輯發(fā)送控制命令至照明配電箱（柜）內的驅動(dòng)器從而實(shí)現照明的自動(dòng)控制與調節。測到人體紅外光譜，自動(dòng)接通負載，只要人不離開(kāi)感應范圍，便將持續接通，一旦人離開(kāi)后，延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉負載。
     （3）微波雷達探測器。微波雷達傳感器原理是，發(fā)射機產(chǎn)生低功率微波信號，并通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)輻射到空中，接收天線(xiàn)接收物體的反射回波，在接收機中進(jìn)行放大、混頻等射頻處理，并輸出中頻信號，最后經(jīng)雷達信號處理，解析出測量結果。
雷達感應相對于聲光控制和紅外外感應的控制方式，具有更多優(yōu)點(diǎn)。它具有抗射頻力強、不受溫度、濕度等影響，能夠同時(shí)實(shí)現感應和外觀(guān)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(xiàn)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)對于預防火災、降低損耗都有至關(guān)重要的作用。在照明控制系統中，通過(guò)對單燈的開(kāi)關(guān)控制組合實(shí)現某種控制策略。
4．結束語(yǔ)
     綜上所述，在照明設計時(shí)需要結合使用場(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)行合理化設計，使照明設備發(fā)揮出作用，并充分利用自然光源，有效節約能源，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
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