智能照明控制系統(tǒng)與節(jié)能

摘要：社會的不斷發(fā)展，照明系統(tǒng)作為耗電的主要環(huán)節(jié)，對其節(jié)能的要求已經(jīng)變得越來越迫切，智能照明系統(tǒng)作為新型的照明系統(tǒng)開始逐漸推廣，并且因其良好的節(jié)能效果得到人們的重視。本文在對智能照明系統(tǒng)進行介紹的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實例，分析和總結(jié)了目前智能照明系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能的主要方式。

關(guān)鍵字：智能照明 節(jié)能減排 自動調(diào)光

前 言

隨著社會的發(fā)展，節(jié)能減排已經(jīng)成為人們的共識。在我國，照明用電量占年發(fā)電量的10%，而對有些照明時間較長的現(xiàn)代化建筑，照明甚至超過本建筑總用電量的40%。由此可見，照明用電在人們生活用電中占用很大的比例。因此，降低照明用電的損耗，對于節(jié)能減排具有重要意義。

目前，國內(nèi)很多大建筑的照明都采用手動開關(guān)，不可避免出現(xiàn)浪費，特別是白天光線充足的情況下仍長時間使用不僅會造成能源的浪費，還對光源的使用壽命造成很大的影響，智能照明是通過對白熾燈、石英燈、日光燈等多種光源調(diào)光，滿足各種環(huán)境對照明的需要，同時可以根據(jù)不同環(huán)境的光線要求，設(shè)定合理的開斷時間和自然光線條件，這樣能夠有效避免照明用電的浪費，達到理想的節(jié)能效果。

筆者所參加建設(shè)的天津西站樞紐市政公用工程，地下建筑面積約20萬m2，地上廣場面積約15萬m2，建筑體量較大，照明控制和節(jié)能設(shè)計至關(guān)重要。

經(jīng)過對照明控制和節(jié)能設(shè)計方案的反復(fù)比較，決定采用智能照明控制系統(tǒng)達到節(jié)能減排的最終目的。

1、智能照明控制系統(tǒng)介紹

智能照明控制系統(tǒng)是這樣一種系統(tǒng)：它綜合了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、微電子技術(shù)等新型技術(shù)手段，實現(xiàn)可以根據(jù)環(huán)境的變化、客戶需求、用戶自設(shè)定等條件自動采集信息，并且能夠?qū)π畔⑦M行邏輯分析、推理和判斷，做出執(zhí)行動作，達到控制要求，同時，還可以將結(jié)果按照特點的形式進行存儲、傳輸和顯示，并且根據(jù)反饋結(jié)果判斷執(zhí)行效果。

1.1智能照明控制系統(tǒng)的特點

（1）良好的操作性能

一般的智能照明系統(tǒng)都具有燈光軟啟動、自動調(diào)節(jié)亮度、數(shù)據(jù)記憶功能和場景識別設(shè)定等功能。這些功能都使智能照明系統(tǒng)的設(shè)計顯得具有人性化，十分符合人們的操作習(xí)慣，使用起來更加方便。

（2）開放性、兼容性和可靠性

智能照明系統(tǒng)既可以作為一個單獨的照明系統(tǒng)使用也可以與多臺計算機一起運行組成局域網(wǎng)和遠程網(wǎng)絡(luò)，這就大大增加了其開放性。多數(shù)智能照明系統(tǒng)是智能樓宇控制系統(tǒng)的一部分，可以與系統(tǒng)中的其他子系統(tǒng)兼容，相互之間可以進行通訊，提高了系統(tǒng)的兼容性。同時，一般智能照明系統(tǒng)都具采用集成的控制環(huán)境并且具有良好的監(jiān)測系統(tǒng)，能夠及時發(fā)現(xiàn)故障并且快速做出反應(yīng)，這可以有效增加系統(tǒng)的可靠性。

（3）布線簡單，施工方便

智能照明系統(tǒng)多采用網(wǎng)絡(luò)進行控制數(shù)據(jù)的傳輸，因此，控制回路布線簡單，并且施工方便，這有利于智能照明系統(tǒng)的推廣。

1.2智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計

系統(tǒng)模塊主要包括：系統(tǒng)電源、各種系統(tǒng)的接口和網(wǎng)絡(luò)橋。主系統(tǒng)模塊對各個分區(qū)的子系統(tǒng)模塊采用相同的控制信號進行控制，各個分區(qū)的子系統(tǒng)模塊則跟分區(qū)環(huán)境的不同實行具體的控制。主系統(tǒng)模塊和子系統(tǒng)模塊之間采用信息元件進行連接。

輸入模塊，主要的作用是完成外部控制信號的采集，轉(zhuǎn)換和在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸。如可編程的多功能開關(guān)，輸入開關(guān)（紅外線接收開關(guān)及紅外線遙控器實現(xiàn)燈光調(diào)光等）；各種型式及多功能的控制板，可進行多點控制、時序控制等；各種功能傳感器，如紅外線傳感器用于感知人的活動從而控制燈具或其他負載的開關(guān)，還有亮度傳感器，能夠檢測環(huán)境亮度，并轉(zhuǎn)換為電信號，傳給網(wǎng)絡(luò)，用于調(diào)節(jié)燈光亮度。

輸出模塊，該模塊主要是照明設(shè)備，主要包括日光燈，白熾燈，LED等光源，可以控制供電電源的開關(guān)，控制光源的發(fā)光與關(guān)閉，同時通過調(diào)節(jié)供電電壓，改變光源的亮度，達到照明的智能控制效果。

對于包括室內(nèi)、室外和消防聯(lián)動的公共空間，首先我們要根據(jù)功能劃分網(wǎng)絡(luò)區(qū)域和層級，實現(xiàn)時間控制、集中控制、分散控制和應(yīng)急控制。

室內(nèi)和室外在照明控制上是有區(qū)別的：室內(nèi)是根據(jù)采光位置的不同和客流量的不同來設(shè)定定時開啟和關(guān)閉的時間，室外則是根據(jù)每天、每星期、節(jié)假日、和365天的日出日落等參數(shù)進行定時控制。

智能照明系統(tǒng)可以實時地反映所有設(shè)備的控制狀態(tài)、記錄設(shè)備開啟次數(shù)、使用時間等信息，這些信息使我們會及時地知道末端用電設(shè)備的使用情況，根據(jù)末端用電設(shè)備的具體參數(shù)可以預(yù)知更換和采買。

2、智能照明系統(tǒng)的節(jié)能方式

目前，照明系統(tǒng)的節(jié)能方式主要有以下兩種，第一種是通過合理控制光源的通斷，對光源進行保護，延長光源的使用壽命，并且使光源能夠在合理的時間段開通和關(guān)斷，充分降低電能的浪費，達到節(jié)能的目的。第二種是通過控制光源的電壓以改變光源的發(fā)光亮度，使光源發(fā)出的光線與周圍環(huán)境的光線配合，最大限度利用自然光，從而達到節(jié)約電能的作用。

2.1合理控制光源開斷

通過合理設(shè)置開通和關(guān)斷條件，能夠使照明系統(tǒng)根據(jù)時間和周圍環(huán)境的條件（亮度，有沒人活動等）自動開通或者關(guān)斷，使光源能夠在合理的時間開通，保證電能的充分利用，同時，智能照明系統(tǒng)一般都具有較好的保護功能，可以有效避免過電壓和欠電壓對光源的不利影響，從而延長光源的使用壽命。

我們將天津西站樞紐市政公用工程地下建筑部分劃分為南地下A區(qū)（停車場）、南地下B區(qū)（換乘大廳）、北地下區(qū)、應(yīng)急控制放入一組支線中，這樣可以有效的過濾無用的信號，隔離不同區(qū)域之間的通訊加快執(zhí)行速度。

出站廳、地鐵付費區(qū)、公共換乘、公共換乘通廊、出入口、出租車蓄車場及社會車停車場工作照明、廣告照明、標識牌照明采用ABB公司的i-bas系統(tǒng)控制。其中工作照明實現(xiàn)分區(qū)、分時段及自然采光情況實現(xiàn)精細控制，并可按設(shè)計照度的100%、75%、50%、25%分組控制，實現(xiàn)時間控制、集中控制、分散控制和應(yīng)急控制。

為了更好的節(jié)能和延長末端用電設(shè)備的使用壽命，特別設(shè)計了一些功能來達到時間控制。（1）365日出日沒時間表，該功能無論是對硬件還是軟件都有很高的技術(shù)要求。（2）在晚上客流高峰期對換乘大廳、停車場我們開啟全部的燈光，但是在夜間我們根據(jù)客流量和運營時段關(guān)閉一部分燈光，起到節(jié)能的功效。但是經(jīng)常開啟的那路燈光總是壞得快，而且比正常使用壽命時間還短就損壞了，所以我們又增加了新的功能，根據(jù)時間切換燈光，比如高峰期間A路開B路開夜間B路關(guān)后每隔四個小時B路開延時1分鐘后A路關(guān)再延時四個小時A路開延時1分鐘后B路關(guān)以此類推，當然也可以變成每天切換，就是A、B路的切換每天輪替。

集中控制：在特殊情況下可以使用觸摸屏中央控制電腦進行操作，比如陰雨大霧等特殊天氣，可以及時的更改預(yù)制的開閉時間，可監(jiān)控系統(tǒng)實際的開閉情況、次數(shù)和時間。地上廣場使用光線感應(yīng)器適時監(jiān)控，如某天天亮的較早通過光線感應(yīng)器的信息反饋關(guān)閉照明可有效的節(jié)能，反之開啟照明，利于節(jié)能。

分散控制：在相應(yīng)的操作區(qū)域我們也安置了智能控制面板，服務(wù)人員可以通過它進行現(xiàn)場操作，比如夜間緊急開啟檢查等，智能控制面板也提供鎖定功能避免他人誤操作，可以任意設(shè)定鎖定方式也可以就地觸鎖定或通過觸摸屏中央控制電腦開鎖關(guān)鎖。智能控制面板是低壓智能設(shè)備，內(nèi)部沒有強電接入，工作電壓是21V-30V直流電，所以任何形式的損壞或人為破壞都不會造成傷人事故，同時通過總線耦合器的過濾也不會造成系統(tǒng)的其他器件的損壞，這是極其安全的。

應(yīng)急控制：同時也提供了消防聯(lián)動模塊，方式是由消防系統(tǒng)輸出一組或多組24V有源信號（低于1.5A），系統(tǒng)可與消防系統(tǒng)連接在遇突發(fā)事件時系統(tǒng)可關(guān)閉周邊照明開啟走道照明引導(dǎo)疏散。

2.2自動調(diào)節(jié)光源亮度

研究表明人的眼睛對光強的感受是非線性的。利用這個原理，如果把照明亮度適當降低而人卻不能覺察亮度的變化，這樣就可以節(jié)省電能。主控制器里存放著根據(jù)眼睛對光強的非線性關(guān)系編寫的程序，亮度傳感器采集亮度數(shù)據(jù)，送給主控制器，主控制器根據(jù)程序來自動調(diào)節(jié)照明，可以保持較好的照明效果，同時也達到節(jié)能的效果。

總結(jié)

通過實例表明，停車場和公共換乘區(qū)各種照明設(shè)備容量為650KW，安裝i-bus系統(tǒng)后，電能消耗減少20%左右，全年可節(jié)約電費約80萬元，從而大大減少了電費開支，。因此在三到四年內(nèi)既可以收回安裝此系統(tǒng)的成本，并可達到長期節(jié)能效果。

智能照明控制系統(tǒng)不僅可以滿足和實現(xiàn)不同的燈光效果要求， 實現(xiàn)照明的高層次智能管理， 改善工作環(huán)境， 提高工作效率， 還可節(jié)約能源， 延長燈具壽命， 減少用戶維護費用。目前，智能照明還在不斷向著更加智能化，更加人性化的方向發(fā)展。可以預(yù)見，未來，智能照明系統(tǒng)將在人們生活中扮演重要角色，特別是在節(jié)能減排中將發(fā)揮越來越重要的作用。

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