節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)

陳俊良

[摘? ? 要]節(jié)能型智能照明系統(tǒng)作為目前在電力照明節(jié)能中比較先進(jìn)的一種技術(shù)手段，通過(guò)降低照明能耗來(lái)緩解我國(guó)電力資源的消耗。智能照明系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)在于精準(zhǔn)控制，相對(duì)于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)，智能照明系統(tǒng)無(wú)論是燈具擺放位置、燈光角度、光源強(qiáng)弱都具有十分充足的調(diào)整空間。

[關(guān)鍵詞]能源;節(jié)能型;智能照明控制系統(tǒng)

[中圖分類號(hào)]TP27 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）11–000–02

Energy-saving Intelligent Lighting Control System

Chen Jun-liang

[Abstract]Energy-saving intelligent lighting system is currently a relatively advanced technical means in the energy-saving of electric lighting， reducing the energy consumption of lighting to alleviate the consumption of power resources in our country. The advantage of intelligent lighting system lies in precise control. Compared with traditional lighting systems， intelligent lighting systems have ample room for adjustment in terms of lamp placement， lighting angle， and light source strength.

[Keywords]energy; energy-saving; intelligent lighting control system

中國(guó)作為世界人口大國(guó)之一，需要保障十幾億人的生活生產(chǎn)需求，對(duì)各類資源的消耗是巨大的。19世紀(jì)60年代的一場(chǎng)經(jīng)濟(jì)革命結(jié)束了傳統(tǒng)的蒸汽工業(yè)，促成了電力的大規(guī)模應(yīng)用，電力資源成了支撐一個(gè)國(guó)家發(fā)展的重要資源。近些年，中國(guó)對(duì)電力需求量和消耗量與日俱增，火力發(fā)電作為主要電力生產(chǎn)源占發(fā)電總量70 %，對(duì)煤炭、石油等資源消耗巨大。與此同時(shí)，能源分布不均，遠(yuǎn)距離輸送電量成本高。對(duì)電力資源的節(jié)約可以從照明方面開(kāi)展，降低照明能耗可應(yīng)通過(guò)應(yīng)用節(jié)能型智能照明系統(tǒng)，用于緩解電力消耗量巨大的情況。

1 節(jié)能型智能照明系統(tǒng)

節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)是指運(yùn)用先進(jìn)電磁調(diào)壓和電氣傳感技術(shù)，通過(guò)改變照明電路中不均勻負(fù)載電流所產(chǎn)生的額外功率，或增加功率因素;從而改變電路中不對(duì)稱附加電流所產(chǎn)生的附加功率，減少照明和線路中的工作溫度;以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化供電為目的之照明系統(tǒng)。節(jié)能型的智能照明控制系統(tǒng)通常具備以下優(yōu)勢(shì)。

1.1 照明的自動(dòng)化控制

該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)控制。同一個(gè)房間里可能有幾個(gè)光圈。調(diào)整每個(gè)圓圈的亮度后，將某一燈光氛圍稱為場(chǎng)景，可以預(yù)設(shè)不同的場(chǎng)景，并且在改變場(chǎng)景時(shí)可以預(yù)設(shè)眩光和失明時(shí)間，光線變化平緩。時(shí)鐘控件，在每天日出和日落后或根據(jù)時(shí)間規(guī)律使用時(shí)鐘控件更改燈光顯示。使用不同的傳感器和遙控器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)燈光控制。

1.2 美化環(huán)境

室內(nèi)照明利用不斷改變的場(chǎng)景來(lái)提高室內(nèi)環(huán)境的藝術(shù)效果，提供立體、多元的感受，營(yíng)造一種舒適的室內(nèi)環(huán)境，促進(jìn)人的身心健康、愉快心理，大大提高工作積極性和效率。

1.3 延長(zhǎng)燈具壽命

影響燈管壽命的主要因素是熱電流和冷沖擊。LT系列中的智能調(diào)光器還擁有限制輸出電流的保護(hù)功能，即當(dāng)凈電流大于220 V的最高電流時(shí)，調(diào)光器就會(huì)自動(dòng)將輸出功率調(diào)節(jié)至220 V。當(dāng)電燈泡冷連接時(shí)，會(huì)形成相當(dāng)于額定容量5～10倍的熱脈沖電流，影響燈具的使用年限。智能調(diào)光控制器通過(guò)慢速進(jìn)、進(jìn)、出的調(diào)光控制系統(tǒng)，可以防止燈泡受到過(guò)冷影響，從而延長(zhǎng)了燈泡的使用壽命。

1.4 節(jié)約能源

光傳感器也用于手動(dòng)調(diào)節(jié)光速，以實(shí)現(xiàn)節(jié)電效果。對(duì)于移動(dòng)傳感器，當(dāng)有人進(jìn)入傳感器的識(shí)別范圍時(shí)，光線會(huì)增加，當(dāng)移動(dòng)傳感器的感知范圍內(nèi)沒(méi)有人員出現(xiàn)，光傳感器會(huì)自主調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)的光線強(qiáng)調(diào)，已達(dá)到節(jié)能的目的。光線太低或者“永恒之光”太低，都無(wú)法達(dá)到節(jié)能的目的。例如，為了節(jié)省電力損耗，曾經(jīng)有一家酒店使用一盞50 W的節(jié)能照明裝置用于代替室內(nèi)全部燈光，用于降低電力成本。結(jié)果是節(jié)能燈具的光線強(qiáng)度不夠，使室內(nèi)光線變得更加昏暗，降低了酒店客人的居住體驗(yàn)。

1.5 照度及照度的一致性

使用強(qiáng)度傳感器可以保持內(nèi)部照明的固定。教室里窗戶和墻壁的光度應(yīng)該是一樣的。傳感器可以安裝在窗戶和墻壁上。外部光線強(qiáng)的話，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)減少或關(guān)閉窗口的光。如果外光減弱，墻壁傳感器就會(huì)調(diào)節(jié)墻上的光的亮度，傳感器會(huì)根據(jù)感知信號(hào)，用事先設(shè)定好的照明值調(diào)節(jié)光的亮度，通過(guò)將智能調(diào)光系統(tǒng)控制到一個(gè)相對(duì)水平，可以創(chuàng)建照明強(qiáng)度的新的和舊的不一致，從而達(dá)到設(shè)置照明強(qiáng)度穩(wěn)定和節(jié)能的目的。

1.6 綜合控制

每個(gè)照明電路的當(dāng)前工作狀況、場(chǎng)景設(shè)定與變化，以及整個(gè)系統(tǒng)控制、情況下產(chǎn)生的錯(cuò)誤信息等，都能夠利用計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)視。利用網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)端口和串行接口，就能夠聯(lián)系到建筑的防火控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)及其他控制系統(tǒng)。而智能照明控制器LTNET一般由DIM模塊、開(kāi)關(guān)電流模塊、現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)、傳感器以及編程者等構(gòu)成，把這些具備自主管理功能的模塊鏈接在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)指南上，即可組成自己的照明控制器，從而完成對(duì)照明控制系統(tǒng)的所有智能監(jiān)控、自動(dòng)控制。

2 節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)原理分析

2.1 節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

照明是一個(gè)巨大的電力消費(fèi)群體，照明用電量約占總發(fā)電量的12 %公法，每年增長(zhǎng)5 %。對(duì)于某些照明時(shí)間，照明更長(zhǎng)多個(gè)地點(diǎn)的機(jī)構(gòu)，如學(xué)院和大學(xué)，預(yù)計(jì)將有照明能耗約占總耗電量的30～40%，照明的節(jié)能潛力很高。當(dāng)前我國(guó)大多數(shù)道路照明系統(tǒng)沒(méi)有采用監(jiān)測(cè)和網(wǎng)絡(luò)管理，也沒(méi)有考慮到這一點(diǎn)。有關(guān)環(huán)境照明、天氣、路段和交通流量等因素的真相只能是該地區(qū)該裝置對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)驗(yàn)證。有效操作和維護(hù)需要對(duì)照明系統(tǒng)中的所有燈具進(jìn)行有效監(jiān)控;它可以遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)和完成照明，并可以遠(yuǎn)程檢測(cè)故障。電流照明節(jié)能研究主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①光源革命，，節(jié)能是對(duì)傳統(tǒng)節(jié)能光源的逐步替代，具有光效高、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。該光源光效低，壽命短。②照明的智慧控制系統(tǒng)。一方面，將計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，使信息技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于燈光管理，實(shí)現(xiàn)燈光控制系統(tǒng)的智能化;另一方面將環(huán)境照明、氣候、光區(qū)功能、時(shí)間管理和照明控制系統(tǒng)等因素融合一起，有效控制燈光系統(tǒng)。

2.2 節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)工作原理分析

智能燈光控制系統(tǒng)產(chǎn)品主要涵蓋了智能燈光控制器、以數(shù)字方式可訪問(wèn)的LED驅(qū)動(dòng)程序、燈光發(fā)出設(shè)備等。通過(guò)先進(jìn)的電磁電壓調(diào)整和電子傳感技術(shù)，可以改變燈光電路中不對(duì)稱負(fù)載所產(chǎn)生的功率因數(shù)損失，從而提高光逆變效率，降低燈具和集成電路中的工作溫度，完成燈光控制器的電源優(yōu)化。其優(yōu)點(diǎn)是在控制照明系統(tǒng)時(shí)，能夠啟動(dòng)或禁用單個(gè)照明的功能、dims等。如果可以控制時(shí)，它還可以限制多個(gè)照明組的組合，這也是一種很實(shí)用的方法創(chuàng)建不同的照明設(shè)備氣氛成一定的組合。個(gè)性化照明設(shè)置通常是免費(fèi)的，以維護(hù)眼睛。

2.3 節(jié)能型智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）主管理系統(tǒng)：系統(tǒng)使用通用計(jì)算機(jī)作為主控制中心，通過(guò)RLINK通信設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。主管理系統(tǒng)可以對(duì)下屬服務(wù)器進(jìn)行控制、管理和監(jiān)控。本地網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)也可以通過(guò)中央管理執(zhí)行監(jiān)控功能。

（2）RLINK通信裝置：主管理系統(tǒng)與下屬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的服務(wù)器通信節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)不同頻率的信號(hào)轉(zhuǎn)化，通信裝置具有自我管理、自我診斷的功能。

（3）照明控制器燈光控制器：由管理模塊電路、驅(qū)動(dòng)模塊電路，以及燈光專用的自鎖繼電器構(gòu)成了節(jié)能型智能照明控制器的核心技術(shù)。獨(dú)立的照明管理控制器既能夠自主操作，也能夠經(jīng)由國(guó)家監(jiān)管中心的大數(shù)據(jù)分析監(jiān)管控制系統(tǒng)。控制器的工作并沒(méi)有由于主中心的信息中斷而終止。照明控制器規(guī)格多種多樣，單個(gè)控制器最大可以管控48條支路線圈，主控中心連接控制器的最大數(shù)量為500條。

（4）可編程開(kāi)關(guān)：可編程開(kāi)關(guān)：智能低壓開(kāi)關(guān)，有很多種不同的型號(hào)。開(kāi)關(guān)本身使用了24 V的安全電壓，無(wú)氣體泄漏風(fēng)險(xiǎn)，且開(kāi)關(guān)在運(yùn)行期間無(wú)點(diǎn)火和電弧產(chǎn)生，可以確保安全。可編程開(kāi)關(guān)的各種按鍵控制器的回路均由電腦編程，同一個(gè)按鈕可以操作多條電路，組合方式可根據(jù)具體情況而任意變化，操縱方式靈活而簡(jiǎn)單。

（5）動(dòng)態(tài)傳感器：根據(jù)紅外線感應(yīng)原理或超聲波原理，自動(dòng)檢測(cè)房間內(nèi)是否有人，并向控制器發(fā)送信號(hào)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制功能。

（6）照明感應(yīng)器：核心部件為耦合器，通過(guò)捕捉外部自然光源的照度來(lái)適應(yīng)室內(nèi)照明亮度，實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)和智能適應(yīng)功能。

3 節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)發(fā)展前景

3.1 節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合

節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合包括以下幾個(gè)方面：①大型購(gòu)物中心、超市、廣場(chǎng)、智能社區(qū);②學(xué)校、醫(yī)院、辦公室、酒店、銀行;③建筑立面景觀照明、泛光照明;④車間和倉(cāng)庫(kù);⑤數(shù)據(jù)中心及電腦室;⑥機(jī)場(chǎng)、地鐵站、高鐵站、橋隧、停車場(chǎng);⑦福利機(jī)構(gòu)，展覽廳，文娛中心及其他地方;⑧博物館、圖書館、體育場(chǎng)館、文化中心和文娛中心等大型公共建筑項(xiàng)目的照明系統(tǒng)。

3.2 節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)發(fā)展的重要性

電力能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有十分重要的戰(zhàn)略地位，作為國(guó)民生產(chǎn)生活的支柱性能源，電力資源缺少大量制備的手段，僅靠單一的火力發(fā)電勢(shì)必會(huì)造成二氧化碳排放量的增長(zhǎng)。工業(yè)化、城市化的飛速發(fā)展，日益嚴(yán)峻的環(huán)境惡化問(wèn)題不容忽視。因此，國(guó)家非常重視節(jié)能技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)可以大幅降低照明能耗，緩解電力資源缺失的問(wèn)題。

3.3 LED照明行業(yè)的發(fā)展為節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)打下基礎(chǔ)

LED照明技術(shù)是智能照明的基礎(chǔ)。LED燈具有其他燈具無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如體積小、高亮度低熱量、環(huán)保、可控性強(qiáng)等，目前正廣泛應(yīng)用在各照明領(lǐng)域中。2011年11月14日，國(guó)家發(fā)改委等五部委發(fā)布了“中國(guó)逐步淘汰白熾燈路線圖”，計(jì)劃從2016年10月1日開(kāi)始，禁止進(jìn)口和銷售15 W及以上普通照明白熾燈。同時(shí)，LED照明產(chǎn)品成本不斷下降，其正在逐步替代傳統(tǒng)照明產(chǎn)品，成為家居、商業(yè)、工業(yè)、戶外照明的主力。2019年，中國(guó)LED照明市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到6 823億元，LED照明產(chǎn)品滲透率達(dá)到76 %。智能照明市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，隨著消費(fèi)者對(duì)照明光效、個(gè)性化照明、節(jié)能環(huán)保等要求的提升，智能照明作為最行之有效的解決方案，將成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。此外，近年來(lái)智能家居需求不斷增長(zhǎng)，智能照明作為智能家居的切入點(diǎn)之一，受到照明企業(yè)以及智能控制企業(yè)的熱捧。2019年，中國(guó)智能照明市場(chǎng)規(guī)模約為231億元，同比增長(zhǎng)約25 %，逐步駛?cè)搿鞍l(fā)展快車道”。

4 智能照明系統(tǒng)占據(jù)大部分市場(chǎng)份額

從產(chǎn)業(yè)構(gòu)成上來(lái)看，智能照明產(chǎn)業(yè)主要為智慧燈光控制系統(tǒng)，約占據(jù)了整個(gè)銷售市場(chǎng)份額的90 %，而照明系統(tǒng)和相關(guān)配套產(chǎn)品占比則為10%。目前，智慧照明已經(jīng)開(kāi)啟了產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展空間，LED智慧照明產(chǎn)業(yè)的ASP與附加值都將得以提高，其長(zhǎng)期發(fā)展空間將遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)燈具產(chǎn)業(yè)，快速替換期過(guò)后的長(zhǎng)期發(fā)展動(dòng)力來(lái)源將得到緩解。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著5G商用以及新業(yè)態(tài)的布局，智能產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了很好的發(fā)展方向，智能照明單品迎來(lái)了爆發(fā)式增長(zhǎng)。而互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代使中國(guó)智慧照明產(chǎn)業(yè)開(kāi)啟了新的快速增長(zhǎng)。從市場(chǎng)需求角度看，由于智慧燈具對(duì)傳統(tǒng)照明市場(chǎng)的替代效果，將會(huì)極大刺激對(duì)智慧燈具市場(chǎng)的需求，對(duì)智慧照明產(chǎn)業(yè)最具有吸引力的市場(chǎng)"大蛋糕"已逐漸顯現(xiàn)，據(jù)預(yù)測(cè)2025年中國(guó)智慧燈具的市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)千億元。

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