上海中心大廈智能照明系統探索

方文平

上海中心大廈是亞洲第一的超高層建筑。總高度達632米，建筑主體118層，結構高度580米，總建筑面積57.6萬平方米。

2013年上海亞明照明有限公司承接了上海中心大廈室內、室外及塔冠照明工程。

上海亞明照明有限公司的前身是1923年制造了中國第一支“亞”字牌白熾燈泡的上海亞浦耳電燈泡廠，是中國電光源第一品牌。近百年來，“亞”字品牌創造造了中國民族歷史上無數個第一：中國第一支日光燈管、中國第一支汞燈、中國第一支標準燈泡、中國第一支高壓鈉燈、中國第一支金鹵燈等。“亞”字品牌是第一批被上海市評定的中國馳名商標。新世紀以來，亞明照明公司提出了“倡導綠色照明，寫意精彩生活”的公司使命，并提出公司遠景：“立志建成中國一流的照明企業”。公司聚焦景觀、道路、工業、辦公照明目標市場，不單是產品制造商，而是集光源、燈具、電器、智能控制為一體照明整合解決方案的集成商。

上海中心大廈是亞明公司承接的2.8億元的最大一個智能照明系統項目。燈具規格品種多達52種，燈具數量多達4萬個；辦公區域要求高，要保持工作面恒照度；功能模式多，要實現多種照明，要有良好的節能效果，還要延長光源壽命，達到環保、安全、舒適；照明控制設備多，達5000多個；控制系統難度大，要有集中、分立、聯動控制；燈具要美觀，安裝維修方便。上海中心大廈是國內首個采用最新照明及信息化控制技術的綠色節能超高層建筑。室內照明工程項目獲照明工程設計三等獎。

本文擬就上海中心大廈智能照明系統的創新探索略作介紹。

一、上海中心大廈智能照明系統的目標

中心大廈照明的主要目標為：（1）按照功能區域來劃分上海中心各個區域。（2）要求利用環境光感數據進行明暗有序和適度的照明環境讓人進入上海中心就感受到舒適的辦公環境。（3）燈光智能照明管理要求能夠對大廈內所有功能區域的燈光照明進行實時監控、利用當地天文時鐘計算日出日落時間進行照明場景控制、環境照度數據采集分析管理、日程安排燈光的場景動作等等。（4）大廈的照明耗電約占整個電能消耗的約35%，要求通過控制系統能節省更多的能源消耗。（5）大廈的燈具數量多，要求通過智能照明控制管理系統可延長燈具壽命，降低大樓照明運行費用。（6）大廈燈光智能照明系統可以與消防疏散系統進行聯動，一旦發生火警，相對應的燈光照明回路會自動打開。（7）大廈燈光智能照明系統可以與安防監控系統進行聯動，一旦某監控點發生報警動作，相對應的燈光照明回路會自動打開，為視頻監控系統更好的進行視頻數據采集。

二、上海中心大廈智能照明系統的難點

1.先進智能控制

上海中心大廈對照明的要求不僅要求提供舒適、綠色的光照，同時不同的區域場合需要不同的照明環境。傳統的照明控制一般只包含了綜合布線、計算機網絡、安防、消防、閉路電視監控等子系統，對于上述的要求是難以實現的。只有通過智能照明管理系統，可以實現不同功能區域建筑物的照明及能源管理，通過不同的場景模式、定時模式、感應模式、集中控制模式等進行管理，才能實現管理及控制。

2.實行多種照明

智能照明控制管理系統按不同時間、不同用途設定為工作模式、休息模式、來訪模式、清潔模式、關閉模式，尤其是辦公區域，無論是白晝或者是黑夜，始終要保持工作面的“恒照度”，同時要大大降低能耗的效果，這個新的照明在技術上需要突破。

3.良好節能效果

大廈的照明耗電占整個電能消耗約35%，這對智能照明系統提出了很好的要求，就是要用最經濟的能耗來提供最舒適的照明，這是考驗智能照明系統的管理效率。

4.延長光源壽命

延長光源的壽命不僅可以為上海中心大廈節省大量資金，而且大大減少更換燈具的工作量，降低了大樓照明系統的運行費用，管理維護也會變得非常簡單，對于較難安裝區域的燈具及昂貴燈具更具有特殊意義。這個新照明難點帶來了新的課題。

5.要有聯動控制

就是智能照明系統不僅要求消防系統、安防報警系統等，還要有應急照明控制，總之對自動控制、實時監控、報警系統要求有高可靠性。

三、上海中心大廈智能照明系統的實施

（一）選擇照明光源

眾所周知，隨著科技的發展及新材料的應用，光源發光的小效率也在不斷提高。從第一代的白熾燈發光效率8-15Lm/W到第二代的熒光燈發光效率50Lm/W；第三代的氣體放電燈發光效率45-90Lm/W直至目前第四代的半導體發光二極管發光效率80Lm/W以上。在實際選用上，需要綜合充分考慮光源的壽命、發光效率、安全性、經濟性、維護性、顯色性、使用的功能特性、光源配套燈具的適用性等方面的問題。所以，在上海中心大廈光源選用上我們采用了LED新光源。

LED照明產品，體積小，發光亮度高；能耗小，節能環保好；LED光發熱量低，可以比白熾燈節能80%，比熒光燈節能39%，而且無污染，光源內無紅外線、紫外線的輻射，也無汞等有害物質；壽命長，可靠性很高；一般壽命可達6萬小時，最高壽命可達10萬小時；照明很安全，維修也方便，是優選的光源。

（二）劃分照明區域

亞明公司承接的項目一期由AB標段及地下車庫組成。AB標段由8層至82層組成（不含設備層）。我們把上海中心大廈劃分為五個區域、分別為：二區：8層至19層；三區：22層至34層；四區：37層至49層；五區：52層至65層；六區：68層至81層。單層面積從2500-4600平方米不等，地下車庫由B3、B4、B5層組成。一期的AB標段是上海中心的核心部分，是組建后的上海中心辦公區域。

（三）攻克照明難點

1.攻克辦公區域的“恒照度”關

我們在辦公區域每層樓面靠近窗戶端設置了一圈照度/存在感應器，當白晝及夜晚太陽光射進辦公區域時和無太陽光時，照度/存在感應器感應到光線的強弱的變化，自動反饋至總控制機房。因此，通過計算機的模擬計算，工作面的初始平均照度達到735LX。這樣，經過室內燈光無極調光控制，有恒照度控制器自動調節日光燈的照度，使辦公區域在工作面上，不管白天或黑夜，始終保持在500LX照度值。在公共辦公區域，我們選取了長條形高光效LED燈具作為辦公區域主光源，燈具長度為1.8米，功率為：60W，光效達到：80LM/W。色容差： 3.5 SDCM。色溫：4000K。空間排布形式采用間距6米布置一條燈帶，燈與燈之間采用無縫連接的方式。為防止炫光，在燈具出光面采用高透光性的磨砂亞克力面板，其透光率為85%以上，壽命能達到5萬小時以上，并具備簡易的可更換性。

2.攻克“節能”關

我們通過智能照明控制管理系統，通過環境系統數據的采集，充分利用室外自然光，對不同時間、不同環境光照度進行精確設置，利用最少的能源保證所要求的照度水平，進行合理管理，節能一般可達到30%以上。同時燈光調控系統對燈進行調光時，可節省的電能高達未用電能的 98%。 由于人眼對光強的感受是非線性的，因此，將亮度級降低 10% 以上而人卻基本覺察不到亮度的變化。這樣，就可以節省近 10% 的電能。如果將調光級別降低 50%，則可以節省大約 40% 的電能。這樣智能照明控制管理系統能用最經濟的能耗提供最舒適的照明。

3.攻克“延長光源壽命”關

我們找到燈具損壞的主要原因是電壓過高，所以，適當地降低燈具工作電壓是延長燈具壽命的有效途徑。我們通過智能照明控制管理系統采用了軟啟動和軟關斷技術，通過電壓限制，還成功地抑制電網沖擊、浪涌電壓，使燈具壽命延長2至4倍。

4.攻克照明“功能模式”關

我們把辦公、公共區域設定為“工作模式”、“休息模式”、“來訪模式”、“清 潔模式”、“關畢模式”，對每個功能模式實施不同照明。工作模式：平時工作時的亮燈狀態，利用恒照度調節亮暗，使人眼不易有疲勞感；休息模式：休息時候亮燈狀態，亮度為最亮狀態亮度的50%，不影響人休息；來訪模式：有重要客人到達時燈光100%亮度，不受恒照度調節控制；清潔模式：打掃衛生時，亮度為最亮狀態亮度的40%，滿足普通照明需要；關畢模式：所有燈光關閉，應急照明打開；

平時工作模式進入自動運行狀態，也可以將照明回路做不同的亮暗搭配，使房間始終保持在合適的燈光環境下，操作時只需按動某一個場景按鍵即可調用所需的燈光場景。

（四）確定智能控制

1.五大控制

（1）定時控制：通過智能主機的定時功能，實現對各區域內用于正常工作狀態的照明燈具時間上的不同控制。

（2）場景控制：通過控制面板、人機界面等，實現在正常狀態下對各區域內用于正常工作狀態的照明燈具的場景靈活切換和控制。

（3）照度自動調節控制：通過照度感應器等元件，實現在正常狀態下對各區域內用于正常工作狀態的照明燈具的自動調光控制，使該區域內的照度不會隨日照等外界因素的變化而改變，始終維持在預設照度值左右。

（4）移動探測控制：通過移動人感探測感應控制，實現在正常狀態下對各區域內用于正常工作狀態的照明燈具的自動開關控制。

（5）應急照明的控制：大樓智能照明控制管理系統對上海中心的應急照明所執行的控制，包含以下兩種控制：正常狀態下的自動調節照度和區域場景控制同調節正常工作照明燈具的控制方式相同。在應急狀態下對各區域內用于應急工作狀態的照明燈具實現放棄調光等控制，使處于事故狀態的應急照明達到100%。

2.二大功能

（1）支持國際天文時鐘功能，通過大樓經緯度及國際天文時鐘數據，可以得到大樓實際的日出日落時間（自動同步及運算）。

（2）燈光節能資源管理功能，可以把整個大樓的燈光照明數據整合進行實時監控、資源管理，更好地做好節能決策。

（五）先進智能照明系統

1.智能控制功能強大

有功能強大的軟件支持，系統具有集中控制和分立式控制，兼容性好；具有區域管理控制、定時控制、璉路控制功能；并對燈光調光控制、場景控制、遠程控制、感應控制、無線遙控及其他系統聯動控制。

2.系統調節功能顯著

系統可依據個人的喜好調節燈光的亮度、照明場景的組合、房間的溫度、百葉窗的角度等。通過傳感器和時段管理實現照明和溫度節能，以最大限度地節約能源和提升客戶的使用滿意度。

3.系統穩定高可靠性

每個單元內置微處理機，可分立工作。一個執行模塊故障不會影響其他執行模塊，智能控制網關主機提供數據備份功能，當網關主機故障時，可以直接對執行模塊進行手動控制。當執行模塊發生故障時，只要設置好設備ID即可更換新的模塊，不影響原有系統。

4.系統施工維護方便

系統的擴展性不必改動布線，只需添加總線單元、傳感器和驅動器，就可以實現新的功能需求；智能化管理可記錄并統計系統中設備的運行狀況，并可遠程監控系統中的設備，依據外界環境的變化自動調節設備的狀態，功能的修改只需通過PC軟件編程即可。

5.安裝簡易快捷

面板與執行的關聯，采用列表形式，免去編程麻煩，普通電工即可勝任。

6.節省設計安裝成本

只需鋪設少許的線纜就可以構建一個完整的 系統，可節省大量設計和安裝的時間和精力。

四、上海中心大廈智能照明系統的成效

（一）辦公區域照明

室內的燈光控制，有恒照度控制器自動調節日光燈的照度，對辦公區域進行恒光控制。通過系統控制燈光和窗簾，始終保持合適的辦公照明燈光環境，可分別預設多種燈光場景，例如上班場景、下班場景、午休場景等等。該功能主要用于結合照明、電器控制、窗簾控制為一體，實現一鍵操作，也可手動操作。

（二）公共區域照明

公共區域的智能控制主要考慮到時間控制、亮度感應控制、溫度控制、集中平臺控制等。時間控制主要分工作日燈光的分時控制和節假日燈光的分時控制，同時結合亮度感應控制。當人進出較多的時段，打開公共全部回路的燈光，方便人們進出，當人進出較少時段，打開部分回路的燈光，此區域照明控制集中在相關的管理室，由工作人員根據具體情況控制相應的照明。操作既可由現場就地控制，也可由中央監控計算機控制，還可設置時間控制。過道、樓梯、衛生間等配置了紅外動態傳感器，實現人來燈亮，人走燈滅的效果。電梯廳和走廊燈光控制：當戶外照度低于要求值時，亮度感應器自動開啟電梯廳走廊過道燈；當夜幕深沉，時間控制器將自動關閉部分燈光，只保留部分燈光以達到最大的節能效果。隨著外部光線的漸亮，亮度感應器關閉所有的照明。

（三）地下車庫照明

地下車庫區域功能性強，移動探測點數多，當有人或有車經過，當人（或車）進入該探測區域時，自動調節相應區域的燈光從20%亮度經過漸進方式提升亮度至100%全開，人去（或車走、車停）時延遲一段時間將燈具漸進方式調節到某一照度值60%，再延時一段時間后燈具關閉或調低至20%的最低使用燈光照度，

上海中心大廈是中國第一高樓（632米），國內首個采用最新照明及智能照明系統的高樓，節能率達58%；節能效果再提升30%；僅上海中心辦公區域和停車庫，年節約用電1273萬度；年節約標準煤5093噸；年減少二氧化碳排放12694噸；年減少二氧化硫排放382噸；相當于節約10萬棵樹；年減少電費支出1273萬元；年減少維護保養成本1512萬元；2230路高清監控探頭，為國內單體容量最高的監控平臺。