建筑工程照明的智能控制系统分析

范国栋

摘要：如何应用绿色低碳光源、优化照明控制系统，减少不必要的照明能耗，将会是未来一个重要的研究课题。一方面研发低能耗高效率的现代化光源合理地替代传统光源，在保证照明质量的前提下提高发光效率和照明舒适度 ；另一方面采用楼宇智能化照明控制系统，通过严谨科学地控制程序编制，可以最大程度优化整体照明布局，合理简便地监控照明系统的运行，降低系统耗电量，同时有效延长部分照明灯具的使用寿命。

关键词：照明控制 智能控制 多线制 总线制

前言

近年来随着我国的经济迅速发展，人民的生活质量的不断提高，照明的用電量大增，而供电不足和照明用电低效率、照明用电浪费的现象依然存在。如何以科学的发展观为指导，科学、合理的用电，是每个用电消费者应该认真对待的问题，也是每个电气设计人员必须认真思考和解决的任务。

1 照明控制系统原理与特点

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，自动平滑地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，提高功率因素，降低灯具和线路的工作温度，从而达到优化供电目的。智能照明控制系统在确保灯具能够正常工作的条件下，给灯具输出一个最佳的照明功率，既可减少由于过压所造成的照明眩光，使灯光所发出的光线更加柔和，照明分布更加均匀，又可大幅度节省电能。同时智能照明控制系统采用计算机编程，将外部环境的监测、灯具的监控与跟踪、系统的优化集成到一个平台或模块上，利于进行集中式的智能化管理。智能化照明控制系统应该有以下特点 ：

（1）系统集成性。是集计算机技术、计算机网络通信技术、自动控制技术、微电子

技术、数据库技术和系统集成技术于一体的现代控制系统。

（2）智能化。具有信息采集、传输、逻辑分析、智能分析推理及反馈控制等智能特

征的控制系统。

（3）网络化。智能照明控制系统可以是大范围的控制系统，需要包括硬件技术和软

件技术的计算机网络通信技术支持，以进行必要的控制信息交换和通信。

2 照明控制系统的分类

2.1 多线制与总线制

现代照明控制系统主要有两种方式 ：多线制和总线制。多线制控制是由一个总控制器来完成对于整个照明系统的检测与控制实施，各个照明点的控制及信息处理都是在这个总控制器中完成的。优点是控制管理集中，在一个点就可以完成对于整个系统的控制，但是一旦

总控制器出现软 / 硬件故障，那么整个系统就处于失控状态。为了消除这种隐患，出现了总线制控制系统。而现在的智能照明控制系统大多都采用模块化的总线制控制的结构，将各个子系统挂接在总线上，各个子系统通过通信协议进行信息传递。各子系统可以独立在各自区域内进行照明控制，也可以由主控制器进行集中控制。如果某个子系统出现故障，影响范围仅限于子系统本身。这种总线制的结构也具有良好的扩展性。总线制智能照明控制系统按照功能一般可以划分为输入单元、输出单元、系统单元以及相应的辅助单元和软件系统，各个单元则是由不同功能的基本模块构成的。输入单元的功能是将外界的控制信号（即控制愿望）转化为系统可识别的系统信号。输入单元的形式大致有控制面板、液晶触摸屏、智能传感器、时钟管理器、遥感器等。输出单元的功能是接受控制总线上输入单元发出的控制信号，并具体实施照明系统的控制功能，控制相对应的负载回路。输出单元的大致形式有开关控制模块、传统光源调光控制模块、LED 调光模块、开关量控制模块、以及其他模拟输出模块等。系统单元是构成智能控制网络的各个独立功能部件，在系统控制软件的调控下，通过计算机系统对整个照明系统进行全面实时控制。系统单元主要包括控制总线、编程插口、主控计算机、以及其他网络配件等。辅助单元并不是每一个系统的必要构件，只有在自身控制系统无法满足控制需求时，才考虑加设诸如分割模块、电源模块、辅助控制器或功率放大器之类的辅助单元。软件系统则应当根据系统要求包含控制软件、编辑软件、图形监控软件和一些具有特定功能的辅助设计软件。

2.2 照明控制系统控制方式

智能照明控制按照不同的控制方式可以分为分区域控制、分类型控制和情景模式控制等。分区控制就是将一个区域划分为若干个子区域，从而达到既可以独立控制每个独立区域，又可以联合控制整个区域。分类型控制就是将一个区域内相同类型或者相同控制要求的灯划分为一组或若干组，从而达到既可以同组控制又可以整体控制。情景模式控制就是为某个回路的灯按照使用要求设置一定的智能运行程序，从而使这个回路的灯具根据不同的使用场景自动调节运行状态。采用这些智能控制模式，可以大大地减少传统翘板型开关，降低传统开关开启时产生的电磁污染，优化室内环境。而集中式的监控模式又便于了解和控制整个照明系统的运行状态，避免因为人为疏忽而造成的某个区域或某个回路的错误开启 / 关闭，造成不必要的能源浪费或影响工作生活。这几种控制类型也可以根据具体需求和环境相互结合，从而达到更便捷、更节能的目的。

3 智能照度控制系统的节能分析

采用照明控制系统可以大大减少智能建筑能量的消耗并可缓解用电高峰时期的用电负

荷。

3.1 提高管理水平，减少维护费用

智能照明控制系统，将普通照明人为的开与关转换成了智能化管理，不仅使大楼的管

理者能将其高素质的管理意识运用于照明控制系统中去，而且同时将大大减少大楼的运行维

护费用，并带来极大的投资回报。对建筑电气系统运行加以强化管理 加强对建筑电气系统运行的管理，同样可达到节能的效果。主要管理措施有： 设备管理：电气节能在很大程度上取决于设备的运行状况。如果使各种设备安全、有效、稳定地运行，出现故障能快速排除，则可以节约能量。 控制管理：开发并利用功能强大、界面友好的控制软件也是保证电气系统节能运行的有效措施。 人员技术培训管理：加强对电工的培训，提高管理人员素质，以保证电气设备的正常运行和设备的使用效率，才能在电气节能中有所作为。

3.2利用自然光进行照度补偿

照度传感器检测周围环境的照度，与设定值比较，从而控制照明开关。当室外光较强

时，室内照度自动调暗，室外光较弱时，室内照度则自动调亮，使室内的照度始终保持在恒

定值附近，这样可以最大限度地利用自然光，达到节能的目的。一般来讲，越靠近窗自然光

照度越高，人工照明提供的照度就低，保证合成照度维持在设计照度值。

3.3 通过智能照明控制系统保持照度不变新安装的合乎规定的照明设备，在使用3～5年之后，照度只剩下原设计值的44%，因此电气工程师在对新的建筑物进行电气设计时，有时其初始照度设置得较高，这种设计方法会由于照度设计偏高造成不必要的浪费，传统照明系统的房间照度曲线呈锯齿状，随着时间的推移，灯具的效率和房间墙面反射率不断衰减引起照度下降，两次装修后又重新回到原有的照度值。使用智能控制系统以后，虽然照度设计还是偏高，但由于采用了智能调光系统，系统将会按照预先设计的亮度使照明区域保持恒定的照度，呈水平直线，不受灯具效率降低和墙面反射率衰减的影响，阴影部分为节约的能源，这也是智能照明控制系统可节约能源的原因之一。

4 结束语

随着能源消耗和环境问题的日益突出，人们的节能环保意识也在不断的加强，在照明消耗最为严重的建筑领域，能源问题也一直受到诟病，只有发挥现代化科学技术的优势，在节能的各个细小环节进行细致的处理，才能有效的节约不必要的照明浪费。

参考文献

[1]高燕.高层建筑电气设计的主要内容及节能原则[J].黑龙江科技信息，2007 （5）.

[2]俞善庆.建筑电耗与照明节能潜力[J].照明工程学报，2003，9（2）：12～13.