智能照明控制系统浅析

智能照明控制系统浅析

□□ 姚国华(中铁城建集团 第一工程有限公司，山西 太原030024)

摘要：分析了智能照明控制系统的原理及技术特点，介绍了几种常见的智能照明控制系统。通过对京沪高铁济南西站应用C-Bus智能照明控制系统的实例分析，论述了智能照明控制系统的选用原则、控制方案、系统组成及施工要点等。

关键词：智能控制；楼宇控制；建筑节能；C-Bus系统

文章编号：1009-9441(2015)01-0026-03

中图分类号：TU 113.8

文献标识码：B

作者简介：姚国华(1972-)，男，山西临猗人，工程师，1995年7月毕业于西南交通大学机电专业，从事施工管理工作。

收稿日期：2014-10-16

引言

建筑智能化是现代建筑的主流。随着经济的发展和人们物质文化及生活水平的提高，对照明的要求不再仅仅局限于采光的基本层面，人们追求的是更加安全、高效、舒适、环保、节能等。现代照明的应用场合多元综合，情况复杂并丰富多彩，特别是道路、广场、火车站、飞机场、汽车站这样的多功能型公用建筑，在办公、商业、景观等方面对照明需求的技术含量高，不同时段要求不同的色温、照度、眩光、显色指数等技术指标，传统的开关控制已不能满足视觉感官的需要。随着计算机技术、网络技术、新型总线技术、控制自动化技术的发展，也使得照明控制技术有了质的飞跃。一方面在灯具和光源的选择上要合理，另一方面智能照明控制的大量使用，使得照明的效果更优，管理水平更高。因此，智能照明控制系统已经成为现代智能建筑不可或缺的一部分。

1照明的控制

1.1　手动控制

1.1.1点控制

点控制就是开关控制，是照明控制系统的基本单元。直接对一盏灯或多盏灯进行控制的设备有断路器、翘板开关、声光控开关等，这种控制方式简单、方便，在建筑中广泛使用。

1.1.2区域控制

区域控制是针对某个范围内的灯具按一定的要求进行回路控制，一般用于道路、广场、标志性建筑等公共场所。

1.2　智能控制

智能照明控制是指运用计算机技术、通讯技术、信息处理技术、节能电器控制技术等，组成无线遥测、遥控、遥讯控制系统，从而实现对照明系统的控制，以实现灯光亮度调节、灯具启动、定时、场景设置等功能，达到节能、舒适、高效的目的。

1.3　传统照明、楼宇控制照明、智能控制照明

传统照明以人工操作为主，通过串接在照明回路中的开关对灯具进行控制，根据用户需求，控制不同区域的灯具亮、灭，控制方法简单、有效、直观，一次性投资小。

楼宇控制照明是在照明回路中串联楼宇自控系统(BAS)控制触点，实现中央监控的能力，具有特殊控制、区域控制、形状控制、定时开关等功能。但如果要实现更多的功能，就必须增加更多的回路，成本很高。BAS系统在现场不设开关，不具有独立性，而是通过DDC模块控制接触器在中控室集中控制，不能解决节能、舒适、节能等问题。

智能照明除具有楼宇控制照明的定时开关、中央控制的优点外，其在现场还安装了许多输入模块(探测器、感应器、智能面板等)，实现了场景预设、情景变换、亮度调节等功能。智能照明系统相对独立，且与消防系统兼容，通过设备内置CPU编程实现控制。

1.4　智能控制的缺陷

智能照明系统是近年来才发展起来的，在专业上划分为弱电专业，但很多设备选择与强电设备密切相关，而强电施工或设备采购是单独进行的，一般情况下，强电安装完毕，弱电才进场，往往错失了一开始就进行沟通的时机。智能照明控制系统不但系统选择取决于照明系统回路的设置，其安装调试也与强电系统密切结合，所以在电气工程施工之初就要同时考虑智能照明系统。

2智能照明控制系统

2.1　控制目的

智能化照明控制的目的主要有两个：一是提高照明系统的控制和管理水平，创造安全、舒适、环保的工作环境；二是节约能源，减少运营成本。

2.2　系统组成

智能照明控制系统的基本组成包括：集中管理器、主干线及信息接口；模块(调光、输入、开关、时间)、控制面板、液晶显示屏、传感器、PC接口、编程器、计算机等。

2.3　智能照明的控制原理

智能照明控制系统利用电磁调压及电子感应技术，对供电进行实时监控与跟踪，通过网络通信实现对照明设备的智能化控制。控制系统自动调节电路的电压和电流幅度，改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗，提高功率因数，降低灯具和线路的工作温度，根据环境变化、用户预定需求等条件自动采集照明系统中的各种信息，并对所采集的信息进行相应的逻辑分析、推理、判断，对分析结果按要求的形式存储、显示、传输，进行相应的工作状态信息反馈控制。照明设备采用智能化控制后，扩展了多种控制方法，具备灯光亮度调节、定时控制、场景设置、灯光软启动等功能。

2.4　智能照明控制系统的主要特点

2.4.1控制灵活，管理方便

系统可以独立运行，以弱电控制强电，将弱电的控制与强电的供电集中于一体，直接对照明系统进行供电和控制；可控制任意回路连续调光或开关，或对一座建筑物或一个区域的照明回路进行整体控制；控制信息图形化，显示直观。

2.4.2技术先进

可预设置不同场景并相互切换；移动传感器对人体红外线检测，实现人来灯亮、人走灯暗；光亮照度传感器根据室外光线的强弱调整室内照明光线；手持红外遥控器可对灯光进行控制；由对声、光、热、人及动物的移动检测，实现对灯光的控制；能根据日照、时间等环境因素自动调节；可以与楼宇控制、消防等联网。

2.4.3智能化程度高

具有信息采集、传输、逻辑分析、智能分析推理及反馈控制等功能，集计算机、通信、自动控制、微电子、数据库等技术于一体，需要计算机网络技术的支持。

2.5　荧光灯智能控制原理

荧光灯的使用范围较广，其智能控制尤为重要。荧光灯管仅在启动时需要足够的电压激发荧光物质，使灯管发光。智能照明控制系统在预置时间内，感应到灯管的功率已完全发挥后，即自动调整负载电压，灯管便转入节电模式工作，智能节电控制系统同时进入自动在线检测状态。这样可合理减少灯具输入功率，在延长灯具寿命和减少运行维护成本上都具有积极的意义。

2.6　常见的智能照明控制系统

(1)Dynalite智能照明控制系统：由调节开关模块、控制面板、显示屏、传感器、编程插口、监控软件等组成。

(2)Dimensions智能照明控制系统：是基于CAN总线的LCnet总线技术，其特性及功能非常好，可用于大中小型工程。

(3)LuxCONTROL智能照明控制系统：其照明解决方案富有创意，采用数字技术控制装置。

(4)Bus智能照明控制系统：以下以C-Bus系统为例进行介绍。

2.7　C-Bus智能照明控制系统

C-Bus系统是一种二线制的照明控制系统，所有控制单元内均设置微处理器及存贮单元，将设备各输入、输出模块和系统支持单元连接起来，负载线缆从输出单元的输出端接到照明灯具或其他用电器具上，不需经过开关，不考虑任何控制关系。系统安装完毕，通过软件设置各单元的地址编码，从而建立对应的控制关系。

C-Bus系统通过电脑控制软件对整个照明系统进行远程控制和中央监控，可以根据需求修改控制关系。采用软启动、软关断技术，使每一负载回路在一定时间内缓慢启动、关断，避免冲击电压对灯具的损害，从而延长了灯具的使用寿命。

C-Bus系统开放，与监控、消防、楼宇有相连的接口。

C-Bus智能照明控制系统运行的必要条件是：足够的弱电工作电源每个网段≯2 A；每个网段元件数量≯100个；系统总线长度≯1 000 m。

3应用案例

本文以京沪高铁济南西站为例，介绍C-Bus智能控制照明系统的实际应用。

3.1　项目介绍

济南西站是京沪高铁五大铁路站房之一，建筑面积99 786 m2，站房南北两端最高处距地为32 m，中间段站房最高处距地为38.1 m，中央段站房最高处距地为44 m；建筑层数为地下1层，地上3层。地下1层为出站层；地上1层为站台，包括候车厅、售票厅等，其中1层夹层主要为设备房；2层为高架候车室，其中2层夹层为设备和商业用房。

3.2　照明控制系统的选用原则

该建筑对照明控制要求较高，除了开关控制外，还需要具备调光控制，尤其是公共区域的照明控制尤为重要。要求在满足车站正常运营的情况下，同时兼顾舒适、科学管理和节能的目标。该工程公共区域的灯具以金卤灯为主，办公区域的灯具以节能灯为主，景观照明灯具以金卤灯与LED灯具结合。工程中采用了施耐德C-Bus智能照明控制系统，将现代控制、计算机及网络通信等技术应用于对照明的控制和管理中，既满足了功能的需求，又可以实现控制灵活和节约能源的目的，同时为旅客提供了一个舒适、人性化的环境，提高了服务和管理水平。

3.3　智能照明控制方案

(1)主站房售票厅和候车室内的照明预先设定时间，自动进行照明回路的开和关。在靠近窗户、自然采光比较好的场所，充分利用自然光照明；工作时，根据不同时段客流量的多少，开启全部或大部分灯光；午夜后，根据保洁工作需要的时间来设置特定区域灯管的开闭。既满足运营需求，还可以节约能源，降低运营费用，同时也便于管理。

(2)出站通道及出租车道的照明采取定时控制，高峰时全部开启，非高峰时开启部分回路，午夜保洁工作完毕只开启少部分回路作为引导照明。

(3)景观照明根据日落日出采用时钟控制。系统根据当地的经度、纬度，自动推算出当天的日出、日落时间，根据这个时间来控制景观照明的开和关。天色变暗时自动开启景观照明，午夜后由定时器自动将部分灯关闭；清晨日出前景观照明全部开启，天亮后灯光全部关闭。

(4)所有应急照明也包含在智能照明系统中，并与消防系统联动。消防系统报警时，自动打开应急灯，应急信号解除后，自动恢复到应急发生前的灯光场景。

3.4　系统组成

(1)智能照明控制系统基于总线结构由主机、网络线、继电器等3部分组成。将继电器安装在照明配电箱的照明回路中，采用五类双绞线连接各个模块组成一个网络系统来实现照明控制。每个模块设置惟一的一个单元地址，然后输入到控制主机，建立对应的控制关系，通过输出单元由继电器控制各照明回路负载。每个继电器的运行不依赖于其他继电器，为完全对等关系，既可以现场分散控制，又可采用集中控制。

(2)在中央控制室设1台智能照明中央监控计算机，通过计算机对系统进行编程，在该计算机上用图形模拟显示照明设备平面布置图，在图上实时动态显示各区域的照明设备使用状况。在计算机界面上，不但可以监控各受控区域的灯具状态，还能进行开启和关闭动作。操作人员可通过界面监视整个智能照明系统的运行状态，根据需要用鼠标点击图形进行控制。

(3)系统采用专用的编程软件，操作人员可对系统进行程序修改或编程。这对今后可能发生的系统改变有很强的适应性，对于小规模的照明系统改造，只需修改编程即可实现。

(4)智能照明控制系统与BAS系统连接，可以在BAS控制面板中监控照明系统的状态。

(5)系统通过PC接头模块与计算机连接。

3.5　施工要点

(1)控制总线采用五类屏蔽双绞线UTP5，分回路设置，依次从一个输出单元接至下一个单元，首尾连接，直至最末的一个输出单元，每个回路控制总线长度≯1 000 m。

(2)配电箱内的继电器由配电箱厂家安装，继电器输出至灯具的电线与控制总线是分开的，不能敷设在同一个电缆桥架内，且必须保持一定的安全距离，以避免强电系统的干扰。

(3)在强电配电箱订货前，必须与智能照明控制相关人员核对图纸，确保各控制元器件齐全。

3.6　效益分析

(1)由于系统仅在输出单元与负载之间使用负载线缆连接，与传统的控制方法相比节省了大量以前要接到开关的线缆，也缩短了安装施工时间，节省了人工费用。

(2)通过电脑控制软件对整个照明系统进行远程控制和中央监控，可以随时方便地根据实际需要修改控制关系，只需在软件中进行修改，而无须重新敷设线缆。

(3)根据不同日期、不同时间段，按照各个功能区域的运行情况预先进行设置，不需要照明时可以将灯关掉，以减少长明灯，最大限度地节约能源。同时整个照明系统工作在全自动状态，减少了管理人员的投入，降低了运行管理费用。

(4)控制回路与负载分离，确保了人身安全。

4结语

随着智能照明系统技术的日益发展和逐渐完善，其高效节能、管理方便、人性化等特点，将会给建筑物的通电运行带来很大的便利。不但提高了建筑照明环境的质量，而且为节能和环保提供了技术支持。在全球能源危机的背景下，采用智能照明替代原有的照明已成为必然趋势。

(编辑盛晋生)

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