淺析智能照明在智能建筑中的應(yīng)用

【摘要】：新時(shí)期，建筑行業(yè)高速發(fā)展，在信息化背景下， 建筑功能逐漸拓展，呈現(xiàn)了智能化的發(fā)展態(tài)勢(shì)。智能 建筑更加高效、安全、節(jié)能、環(huán)保，也符合綠色建筑 理念。在建筑智能化發(fā)展背景下，智能照明系統(tǒng)受到 了各界的高度重視。智能照明系統(tǒng)具有明顯的應(yīng)用優(yōu) 勢(shì)，不僅能滿足人們的生活和工作需求，而且還具有節(jié)能、安全的特點(diǎn)。為此，在智能建筑設(shè)計(jì)中，要重點(diǎn)關(guān)注智能照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，提高建筑照明效果，文章對(duì)此進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵字】：智能照明；智能建筑；應(yīng)急照明

0??引言

智能建筑具有信息化管理、公共安全、設(shè)備管理 等功能，將系統(tǒng)和服務(wù)、管理等合為一體，從而提高人們的居住環(huán)境質(zhì)量。在智能建筑發(fā)展過(guò)程中，要結(jié) 合我國(guó)國(guó)情，融入可持續(xù)發(fā)展理念，充分發(fā)揮智能建筑的節(jié)能環(huán)保性、先進(jìn)性、可持續(xù)性等優(yōu)勢(shì)，不斷完善建筑功能。

我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，推動(dòng)了智能化行業(yè)發(fā)展，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，智能化技術(shù)也不斷進(jìn)步。未來(lái)， 我國(guó)的智能建筑市場(chǎng)會(huì)越來(lái)越大，發(fā)展前景廣闊，發(fā)展智能照明系統(tǒng)，可以促進(jìn)智能建筑的進(jìn)一步發(fā)展。

1??智能照明系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

智能照明系統(tǒng)是傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的現(xiàn)代化升級(jí)，是一個(gè)具有多置電源開(kāi)關(guān)的多控電路系統(tǒng)，能夠簡(jiǎn)化安裝和操作流程。與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)不同，智能照明系統(tǒng)能夠利用系統(tǒng)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的即時(shí)控制，還能夠運(yùn)用豐富的照明燈具滿足多場(chǎng)景的照明需求，為人們帶來(lái)更好的生活體驗(yàn)。

當(dāng)前，智能照明系統(tǒng)的研究主要圍繞節(jié)能和舒適來(lái)展開(kāi)，更加注重用戶的使用感受和建筑應(yīng)用場(chǎng)景，能夠利用各類優(yōu)化算法來(lái)實(shí)現(xiàn)照明的智能化，是相關(guān)行業(yè)智能化升級(jí)的成果。其中，在節(jié)能方面，研究集中在人工照明的控制方式上，如通過(guò)各種傳感器，建立更加精確的室內(nèi)光照模型，通過(guò)各種優(yōu)化算法進(jìn)行合理的光照組合。這些研究都還停留在模擬階段，需要在以后的實(shí)驗(yàn)中建立更加精確的模型。通過(guò)收集用戶信息的方式，建立模型控制照明系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)增強(qiáng)各個(gè)協(xié)議的兼容性，利用智能照明系統(tǒng)和智能家居等應(yīng)用軟件建設(shè)智慧云端平臺(tái)，進(jìn)而為促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

2??智能照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

智能照明系統(tǒng)是一個(gè)集中了管理器、主干線、信息接口等的網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)各個(gè)區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)一控制和信號(hào)取樣。智能照明系統(tǒng)包括照明模塊、傳感模塊和控制模塊等部件，主系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間采用信息接口等部件進(jìn)行通信。

2.1 照明模塊

照明模塊的主要組成是 LED。LED 驅(qū)動(dòng)方式相對(duì)簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速、使用壽命不會(huì)因?yàn)榻?jīng)常的調(diào)整而受到影響、功率消耗很小、能源效率很高，而且不存在水銀污染，能夠降低對(duì)環(huán)境的危害。

LED 調(diào)光目前有兩種方法，一種是模擬調(diào)整法，一種是 PWM 調(diào)光法，PWM 調(diào)光法相對(duì)于模擬調(diào)整法有良好的應(yīng)用前景。對(duì) LED 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其電路的研究主要集中在提高調(diào)光的精度、效率和減少電路的復(fù)雜程度，可以為集成傳感器的反饋和智能控制算法的建立奠定基礎(chǔ) [1]。

2.2 傳感模塊

傳感模塊主要用于向智能照明系統(tǒng)提供環(huán)境信息，從而降低照明能耗、提高視覺(jué)舒適度、調(diào)節(jié)人體生理節(jié)律等。智能照明系統(tǒng)需要提升對(duì)室內(nèi)人員感知的靈活性，根據(jù)使用者的具體位置，調(diào)節(jié)使用者所處區(qū)域的照明，并關(guān)閉無(wú)人區(qū)域內(nèi)的照明設(shè)備。另外，智能照明系統(tǒng)需要根據(jù)自然光線調(diào)整光源的亮度，這需要利用光電探測(cè)器。

當(dāng)前，利用傳感設(shè)備的空間位置和周圍目標(biāo)的反射效應(yīng)建立感應(yīng)器的反射量是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。除了對(duì)周圍環(huán)境的感知，研究的重點(diǎn)還集中在感知人類的身體和心理上，利用智能手環(huán)、手表等傳感設(shè)備能夠感知使用者的身體狀況。

2.3 控制模塊

控制模塊的控制系統(tǒng)分為集中式、分散式和分布式三類。其中，集中式控制系統(tǒng)的組成包括 1 個(gè)中心控制器，負(fù)責(zé)處理各個(gè)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)各個(gè)照明設(shè)備發(fā)出調(diào)整命令。在分散式控制系統(tǒng)中，各燈具除了具有燈源和驅(qū)動(dòng)電路，還具有獨(dú)立的傳感和控制模塊，可以根據(jù)傳感器的讀數(shù)進(jìn)行調(diào)整，但是不能與其他燈進(jìn)行通信。分布式控制系統(tǒng)各照明設(shè)備之間具有通信功能，各照明設(shè)備既是執(zhí)行設(shè)備，也是控制設(shè)備。

智能照明系統(tǒng)通常采用分散式或分布式的結(jié)構(gòu)，即各個(gè)單元的燈光調(diào)節(jié)相對(duì)獨(dú)立，并通過(guò)中央控制臺(tái)和信息接口連接到建筑智能化管理系統(tǒng) [2]。對(duì)比分散式與分布式控制系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)分散式系統(tǒng)中不同光源間沒(méi)有通信能力，在受陽(yáng)光或周圍環(huán)境影響時(shí)，存在局部地區(qū)光照不足的問(wèn)題，這種情況可以通過(guò)增加通信模塊的方式改進(jìn)。這樣一來(lái)，光源可以接收來(lái)自其他照明設(shè)備的多種信息，從而確定相鄰燈具的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)，增加系統(tǒng)的可靠性 [3]。

3??智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用策略

智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用范圍十分廣泛，無(wú)論是道路照明、隧道照明、樓宇自動(dòng)化照明還是家居照明，都離不開(kāi)智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用。在智能建筑中應(yīng)用智能照明系統(tǒng)時(shí)，可以按分區(qū)和按照職能劃分受控目標(biāo)。

按分區(qū)劃分。是指將受控目標(biāo)按照建筑結(jié)構(gòu)劃分，然后統(tǒng)計(jì)受控目標(biāo)的數(shù)量、總體運(yùn)行狀況、控制參數(shù)、通信需求等，以便為控制對(duì)象的集中控制和系統(tǒng)整合提供參考。

按照職能劃分。是指根據(jù)監(jiān)測(cè)需求，將受控目標(biāo)分為不同類別。照明系統(tǒng)按照功能可以分為工作照明、事故照明、藝術(shù)照明、障礙照明等，可針對(duì)區(qū)域特征采用區(qū)域燈光控制、調(diào)光控制、時(shí)鐘控制、場(chǎng)景控制、光線感應(yīng)設(shè)置、移動(dòng)感應(yīng)設(shè)置等方式。劃分受控目標(biāo)，可以為控制方式、控制深度、控制精度、控制費(fèi)用的設(shè)置提供基本根據(jù)。

在建筑工程照明設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)不同的受控目標(biāo)，即各個(gè)功能區(qū)域的照明特性，采用不同的環(huán)路控制模式。對(duì)于建筑內(nèi)不需要太多功能、不需要人員進(jìn)出的地方，可以使用簡(jiǎn)單的電路進(jìn)行控制，這樣的控制方式僅需要調(diào)整照明模塊和控制模塊即可實(shí)現(xiàn)照明回路的自動(dòng)開(kāi)閉；在建筑的走道、電梯廳等公共區(qū)域，除了要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的控制電路，還要設(shè)計(jì)照明的自動(dòng)開(kāi)關(guān)，增加動(dòng)探測(cè)器、靜探測(cè)器、智能探測(cè)器等電子元器件，并利用調(diào)光模塊、控制模塊、傳感模塊，對(duì)各個(gè)區(qū)域不同工況下的燈具進(jìn)行自動(dòng)控制；對(duì)于某些功能要求較高的建筑區(qū)域，如展廳、報(bào)告廳、會(huì)議中心、多功能廳等，不但要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的控制電路，而且要根據(jù)照明時(shí)間、用途和效果，使用不同的預(yù)先設(shè)定的場(chǎng)景控制模式 [4]。

4 安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

4.1 概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4.2 應(yīng)用場(chǎng)所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。

4.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

1）實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場(chǎng)受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來(lái)瀏覽。

2）當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開(kāi)關(guān)和樓層控制開(kāi)關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制。

4）開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過(guò)圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開(kāi)或者關(guān)閉對(duì)應(yīng)場(chǎng)景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過(guò)圖標(biāo)的亮滅顯示對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景狀態(tài)是打開(kāi)還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過(guò)預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開(kāi)燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過(guò)程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或第三方集成平臺(tái)接口，采用modbus、opc等方式。

4.5 設(shè)備選型

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，現(xiàn)在，智能照明控制系統(tǒng)在應(yīng)用范圍方面非常廣，在建筑領(lǐng)域中，無(wú)論是在室內(nèi)還是在室外都能夠進(jìn)行應(yīng)用。智能照明控制系統(tǒng)可以在辦公樓中進(jìn)行使用，也可以在娛樂(lè)場(chǎng)所中進(jìn)行應(yīng)用。智能照明系統(tǒng)在進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候表現(xiàn)出來(lái)了很多的優(yōu)點(diǎn)，這樣也能更好的滿足用戶的不同需求，同時(shí)也能更好的促進(jìn)智能建筑得到更好的發(fā)展。