基于DALI 总线技术的景观照明低压配电智能控制设计

2023-05-25于振东瞿大成魏立明

日用电器 2023年4期

于振东瞿大成魏立明

（吉林建筑大学电气与计算机学院长春 130118）

引言

随著科技发展及快速进步，社会对于绿色能源及节能能源越来越关注，因此在建筑领域节约能源也越来越被应用，对新建小区景观照明也越来越关注，景观照明传统的照明控制方式太单一，随着时代发展，对其控制方式出现了多元化、智慧化；人们对提高照明系统的控制和管理水平和减少照明系统的维护成本成为主要关注点，因此智慧照明在新建小区景观照明的应用越来越广泛。本文所介绍的新建小区的景观照明选用了基于DALI总线控制系统的智能照明[1]。

1 DALI 智能照明控制系统的工作原理

1.1 DALI 总线协议简介

DALI 协议是满足智能化灯光控制需要而进行通信所必须共同遵守的规定或规则，是一种定义了实现现代电子镇流器与控制模块双方之间共同遵从的一组约定。基于DALI 协议系统由各个基于DALI 控制模块组建的，各个基于DALI 控制的智能模块都具有远程控制和信号通信能力，并且各个DALI 模块的具有存储能力，基于DALI 的各个镇流器地址都存储于此。灯的远程开启、灯光照度调节、电子镇流器或灯的状态等功能仅需依赖DALI 模块中DALI 总线的传输指令信息的反馈。因此，在改变DALI 控制器的位置时，灯具的主供电线路并不发生改变[2]。DALI 协议的基本工作原理是通过计算机、主控制器、各个基于DALI 整流器之间实现的数据通信系统，通过计算机控制主控制器可以实现对整个园区照明系统的控制。主控制器通过连接到2 芯总线控制线上的DALI 镇流器进行寻址来对景观灯具进行调光及开启控制，因此可以通过主控器对每个荧光灯进行相应开启、关闭及亮度的调节。

1.2 DALI 协议可实现的功能

1）开启功能：可以通过计算机远程控制镇流器而实现单灯及区域照明的开启和关闭；

2）调光功能：根据相应需求进行DALI 电子镇流器寻址，控制镇流器，调节灯光的亮度，从而实现对灯具灯光的单一控制；

3）状态监测反馈：利用DALI 协议可以实现监测反馈电子镇流器或灯的状态。

因此DALI 总线系统不仅仅能够实现任意时间对灯具调光控制,二期还能非常有效的实现远程对单点之间的控制[3]。

2 新建小区景观照明特点及控制要求

2.1 新建小区景观照明特点

近些年，新建小区景观照明的设计出现可调光、节能、及符合小区的个性化效果的趋势，因此居民对景观照明的关注也更加趋于常态化，景观照明是居民更好地享受居住生活的要点，可以让居民更好地融入小区居住生活，以达到放松、休闲的目的。

随着时代的发展，人们对小区灯光的要求不仅仅局限于照明，更多的是对小区居住环境的体验，尤其是当夜幕降临的时候，更容易吸引人们的关注。

住宅园区在提供给居民一个良好夜间光照环境的同时，还需满足居民对园区光线环境以及夜生活的需求。在达到美观与实用的双重功能的前提下，吸引小区居民及外来人员的目光，引人入胜，加强对整体住宅的良好印象。

景观照明设计需结合白天景观和夜晚照明整体进行思考，在满足基本需求的基础之上进行艺术创作，通过人性化的设计让居民更好地感受园区的魅力，让人流连忘返。

因此住宅小区景观照明在满足实用性的条件前提下，更要满足观赏型的需求。

2.2 住宅小区景观照明控制要求

正常照明性能及观赏性是新建小区景观照明设计的着重考虑点。当照明系统为满足现场实际情况需进行复杂的控制设计时，系统对灯光的时间及亮度控制也将具备一定的复杂功能，进而实现对灯光的复杂变化需求[4,5]。

现代小区的灯光需满足照明、美观及节能等需求时应该满足以下条件:

1）节约园区照明系统的能源使用，减少整体的管理维修成本；

2）实现智能控制，照明灯光效果设计更趋于可控制及智能控制方式。

3 基于DALI 总线技术景观照明智能控制系统

3.1 DALI 的优势-舒适调光

1）单灯单控：对单个灯具可独立寻址，不要求单独回路，与强电回路无关。可以方便控制与调整，修改控制参数同时不改变已有布线方式。

2）控制信号不失真：所有数字式镇流器接收到相同的控制信号。

3）亮度能在（0～100）%的任一刻度调节。调光过程中光线连续、平滑、均匀地变化，光线不会突变和闪烁。如图1 所示。

图1 亮度能在（0～100）%的任一刻度调节效果图

4）调光效果完美—对数曲线调光，符合人眼对光线的敏感度，因而更加舒适。

3.2 案例分析

某新建小区景观照明DALI 总线技术智能照明控制系统。如图2 所示，在18:00～22:00 之间控制景观灯回路为全压，后8 h开始改变照度，降低能耗。它的节电原理如下，一是景观照明的亮灯功率可控制，根据不同区域需求改变功率实现智能调光，因此可实现整个园区只有部分区域处于高功率，对于其他区域实现节能；二是由于深夜用户用电量巨减，用电负荷降低，这时电网电压会高于常规电压，这样额外产生消耗电能，因此采用基于DALI 智能控制的景观照明会自动设置调节电压。因此在保持相同照度情况下，可以实现节约由于电网电压变化产生的额外耗能，而且还能够避免由电网电压变化带来对于灯具的损坏。工作过程如图3 所示。

图2 基于DALI 总线的灯光控制系统

图3 基于DALI 总线技术的景观照明控制原理结构图

1）正常情况下，主控制器寻址DALI 镇流器集成电路，实现控制灯具的开启及关闭。

2）改变灯具功率以达到节能效果。通过外部电压降功率电感，主控制电路通过DALI 镇流器电路开路，使园区内灯具电路感性负载增加，降低工作电流，进而实现灯具的节能效果。

3）当电压产生的变化低于220 V 时或者灯具灯珠运行状态不平稳，通过降低功率将可能灯具灯光频闪，因此这时通过主控制电路寻址DALI 镇流器IC 来自动控制调节灯具，避免灯具运行出现故障或熄灭。不同时间段需要的照度不同，功率需求也不同，通过不同的控制方法实现园区灯光变化的多样性。

3.3 DALI 系统典型接线

电子镇流器与DALI 主机（集成总线电源）之间形成数字通信，定义DALI 协议，相比于使用能过于复杂的线路，可建立一个结构更加清晰、简单的智能化建筑系统进行操作。相比于基本线路，DALI 调光会在照明线路上增加2 条 DALI 信号线，但由于DALI 信号线不分正负（所有 DALI部件上有“DA”标识的端口就表示DALI 信号线的接入口），故一般了解各部件所需的供电线路后，就不容易接错了。由上可知，DALI 照明系统对线路材料无特殊要求，每个DALI 单元仅需2 条控制线及主控制线，且接口器件安装简单方便。

将所有驱动、面板、旋钮及感应器的DALI 信号线并联接入主机DALI 信号供电端口。主机及控制面板接入开关电源输出端24 V 辅助供电线，驱动电源输出端（LED+/LED-）接入灯具输入端，开关电源及所有驱动电源接入市电。图5 为DALI 总线技术的照明控制系统典型接线图。（图中青蓝/粉色线为DALI 信号线路，图中红色/黑色线路为24 V 供电线路，图中标注AC 的紫色/靛蓝线路为市电，图中红色/黑色线路为24 V 供电线路。