浅析智能建筑中智能照明控制系统的设计

安科瑞 缪凯伦
 

摘要：随着科技的发展和人民生活水平的提高，人们对建筑照明系统提出了新的要求，在满足基本照明需求上，还要求控制智能化、操作简单化、节能化，智能照明由此应运而生。文章对智能建筑中智能照明控制系统的设计进行分析。

关键词：智能建筑；智能照明控制系统；照明节能

0. 引言

智能照明系统因为具有灵活的、科学的照明效果，不仅可以改善照明环境，还可有效提高照明系统的工作效率，同时也具有较好的节能作用，在现代智能建筑中得到了广泛的应用。

1. 智能照明控制系统

智能照明控制系统是利用计算机网络通讯技术，将所有功能单元通过信号总线连接成一个总线型式或局域网型式的智能控制系统网络，满足特定区域不同控制需求的照明控制系统。智能照明控制系统可以实现多种照明效果，并有良好的节能效果，可以创造良好的工作环境，提高工作效率。

2. 智能照明控制系统的优势

相比之下，智能照明控制系统使照明调光、场景控制、用电负荷控制、通风供热系统等调控实现智能化，并成为了一个完整的总线系统。该系统依据外部环境的变化，自动调节总线中设备的状态，达到节能、个性化的效果。不仅建筑的初始电气安装非常容易实现，而且以后也可以很容易修改和扩展。当房间布局和使用需求改变时，系统不需要重新布线，只要简单修改总线设备的参数和逻辑连接就行。这种修改可在1台PC机上运行，而这台PC机又连接在系统总线上，运行工具软件进行设备的编程和调试。这样简单的操作不仅缩短了工程的改造时间，而且也明显降低了因空置建筑使用区所造成的损失。

3. 系统的结构和组成

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：

3.1 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。

3.2 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。  

3.3 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，亦即配置监控终端和智能控制照明柜，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。

4. 智能照明控制系统的设计

4.1 智能照明控制系统的拓扑结构

智能建筑中照明控制系统的拓扑结构主要有两种，即集中控制和分布式控制。集中式控制系统中对照明系统的检测与控制是由一个总控制器来完成的，这个总控制器负责每个照明点的信息处理及控制。如果总控制器出现任何故障或问题，那就会影响到整个照明系统。

4.2 智能照明控制器的设计

在智能照明控制系统中，智能控制器能够对灯光系统的电压、电流、频率等进行控制，对灯光的高度、位置、角度、颜色进行调整，从而达到理想照明效果。通常智能控制器分为通用型智能控制器和专用型智能控制器两种，通常型智能控制器大多采用PLC/DDC来作为控制器。当对灯光有控制要求时，需要对I/O信号与模块间的匹配问题进行考虑。目前市场上已经出现可用来为照明I/O模块及其配套的检测装置；专用型智能控制器，是专门应用于照明系统的一种带有微处理器的智能控制器，其拓扑结构为总线型或以星结构为主的混合型。这种专用型智能控制器能够满足照明设计的任何要求。  

4.3 控制方式的设计

智能照明控制系统的控制方式可选择分区控制、分组控制、分类控制、软启/停技术等。分区控制是将一个智能   照明控制区域划分为若干个独立的子区域，这样即可对每个子区域进行独立控制，又可对整个照明区域进行联合控制；分组控制是根据设计要求，将一个区域划分为若干个小组，每个组又包含了若干个照明回路。对整个区域的控制可通过对组的控制来实现；分类控制是指对控制对象进行分类控制，既将相同性质的控制对象放在一个控制系统里；软启/停技术是采用渐变的方式来点燃或关闭灯具，这样可有效减轻灯光对人眼的刺激，同时也减少了通断电瞬间冲击电流对灯具的损害。  

4.4 控制系统的设计步骤

对照明控制系统进行设计时，产生需要编制出详细的照明回路负载清单，这一过程中需要注意，每条照明回路的供电模式、灯具、类型以及控制方式等都应该一致，这样可方便控制模块的选配。每条照明回路的负功率都需要在控制模块的额定负载容量范围内。

5.安科瑞为智能建筑中智能照明控制系统提供方案

5.1安科瑞智能照明监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层；

间隔设备层主要为：开关驱动器，这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均通过现场KNX总线组网通讯，实现数据现场采集。

网络通讯层主要为：智能照明网关，其主要功能为把分散在现场采集装置集中控制，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。

站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。 以上开关模块均采用KNX总线传输，一般都采用4根连线，接线简单方便，传输距离可达1.2km。

5.2安科瑞智能照明系统组成

1. 定时控制

通过时钟管理器，实现整个系统的有关区域照明的定时和自动管理功能，实现公共通道、景观照明、泛光照明、车库照明定时控制。如百叶窗定时升降、集中供热定时调节、节假日照明定时关闭、定时通知等。

 

2. 场景控制

智能照明控制系统根据各个部门的需求，设定不同种类的场景模式，进行各种照明灯光的组合，达到美化工作环境的效果；结合人体感应传感器，当人员离开时，关闭所有该会议室照明。

3. 实时监控

控制室，配置一台中控主机，所有照明控制设备，通过KNX网关，接入监控系统，操作管理人员，可以通过中控电脑，实时监视总线、区域、楼层、楼栋等照明状态，并可根据需求进行控制调整。系统绘图工具支持向量图和多层页面，图形页面缩放方便，切换简单，支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等图形对象的嵌入、支持二维、三维图元的绘制，增加可视化的空间效果。

 

4. 报警处理

系统提供了警报处理能力，用户可采用编程来完成不同的任务，当某种警报条件出现时应做什么，可由用户自行确定。

5.事件通报 系统提供了事件通报功能，支持邮件通报、文本输出以及事件驱动打印，可按照用户预先设置的条件，触发事件通报功能。

 

5.3设备选型

 

 

6.结束语

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。

参考文献：

[1]张建平，曹勇，张庆松.小型办公场所智能照明控制系统的设计[J].山西电子技术，2012（3）：5-6.

[2]企业微电网设计与应用手册.2020.06版.

[3]智能照明控制系统.2020.08版.

[4]马越.智能建筑中智能照明控制系统的设计.

审核编辑 黄宇