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淺析智能照明控制系統在綠色建筑中的應用

更新時間：2023-06-21

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吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

【摘要】：新時期，建筑行業高速發展，在信息化背景下，建筑功能逐漸拓展，呈現了智能化的發展態勢。智能建筑更加高效、安全、節能、環保，也符合綠色建筑理念。在建筑智能化發展背景下，智能照明系統受到了各界的高度重視。智能照明系統具有明顯的應用優勢，不僅能滿足人們的生活和工作需求，而且還具有節能、安全的特點。為此，在智能建筑設計中，要關注智能照明系統的設計，應用關鍵技術，提高建筑照明效果，文章對此進行研究。

【關鍵字】：智能照明；智能建筑；應急照明

0 引言

智能建筑具有信息化管理、公共安全、設備管理等功能，將系統和服務、管理等合為一體，從而提高人們的居住環境質量。在智能建筑發展過程中，要結合我國國情，融入可持續發展理念，充分發揮智能建筑的節能環保性、先進性、可持續性等優勢，不斷完善建筑功能。

我國社會經濟持續增長，推動了智能化行業發展，市場規模不斷擴大，智能化技術也不斷進步。未來，我國的智能建筑市場會越來越大，發展前景廣闊，發展智能照明系統，可以促進智能建筑的進一步發展。

1 智能照明系統研究現狀

智能照明系統是傳統照明系統的現代化升級，是一個具有多置電源開關的多控電路系統，能夠簡化安裝和操作流程。與傳統照明系統不同，智能照明系統能夠利用系統軟件來實現對燈光的即時控制，還能夠運用豐富的照明燈具滿足多場景的照明需求，為人們帶來更好的生活體驗。

當前，智能照明系統的研究主要圍繞節能和舒適來展開，更加注重用戶的使用感受和建筑應用場景，能夠利用各類優化算法來實現照明的智能化，是相關行業智能化升級的成果。其中，在節能方面，研究集中在人工照明的控制方式上，如通過各種傳感器，建立更加準確的室內光照模型，通過各種優化算法進行良好的光照組合。這些研究都還停留在模擬階段，需要在以后的實驗中建立更加準確的模型。通過收集用戶信息的方式，建立模型控制照明系統，同時通過云計算平臺增強各個協議的兼容性，利用智能照明系統和智能家居等應用軟件建設智慧云端平臺，進而為社會可持續發展奠定良好基礎。

2??智能照明系統的結構

智能照明系統是一個集中了管理器、主干線、信息接口等的網絡，可以對各個區域進行統一控制和信號取樣。智能照明系統包括照明模塊、傳感模塊和控制模塊等部件，主系統與子系統之間采用信息接口等部件進行通信。

2.1照明模塊

照明模塊的主要組成是LED。LED驅動方式相對簡單、反應迅速、使用壽命不會因為經常的調整而受到影響、功率消耗很小、能源效率很高，而且不存在水銀污染，能夠降低對環境的危害。

LED調光目前有兩種方法，一種是模擬調整法，一種是PWM調光法，PWM調光法相對于模擬調整法有良好的應用前景。對LED驅動系統及其電路的研究主要集中在提高調光的精度、效率和減少電路的復雜程度，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。

2.2傳感模塊

傳感模塊主要用于向智能照明系統提供環境信息，從而降低照明能耗、提高視覺舒適度、調節人體生理節律等。智能照明系統需要提升對室內人員感知的靈活性，根據使用者的具體位置，調節使用者所處區域的照明，并關閉無人區域內的照明設備。另外，智能照明系統需要根據自然光線調整光源的亮度，這需要利用光電探測器。

當前，利用傳感設備的空間位置和周圍目標的反射效應建立感應器的反射量是國內外研究的熱點。除了對周圍環境的感知，研究的重點還集中在感知人類的身體和心理上，利用智能手環、手表等傳感設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分為集中式、分散式和分布式三類。其中，集中式控制系統的組成包括1個中心控制器，負責處理各個傳感器的測量數據，并根據測量結果對各個照明設備發出調整命令。在分散式控制系統中，各燈具除了具有燈源和驅動電路，還具有獨立的傳感和控制模塊，可以根據傳感器的讀數進行調整，但是不能與其他燈進行通信。分布式控制系統各照明設備之間具有通信功能，各照明設備既是執行設備，也是控制設備。

智能照明系統通常采用分散式或分布式的結構，即各個單元的燈光調節相對獨立，并通過中央控制臺和信息接口連接到建筑智能化管理系統。對比分散式與分布式控制系統，發現分散式系統中不同光源間沒有通信能力，在受陽光或周圍環境影響時，存在局部地區光照不足的問題，這種情況可以通過增加通信模塊的方式改進。這樣一來，光源可以接收來自其他照明設備的多種信息，從而確定相鄰燈具的運行狀態，進而調節照明系統，增加系統的可靠性。

3??智能照明系統在智能建筑中的應用策略

智能照明系統的應用范圍十分廣泛，無論是道路照明、隧道照明、樓宇自動化照明還是家居照明，都離不開智能照明系統的應用。在智能建筑中應用智能照明系統時，可以按分區和按照職能劃分受控目標。

按分區劃分。是指將受控目標按照建筑結構劃分，然后統計受控目標的數量、總體運行狀況、控制參數、通信需求等，以便為控制對象的集中控制和系統整合提供參考。

按照職能劃分。是指根據監測需求，將受控目標分為不同類別。照明系統按照功能可以分為工作照明、事故照明、藝術照明、障礙照明等，可針對區域特征采用區域燈光控制、調光控制、時鐘控制、場景控制、光線感應設置、移動感應設置等方式。劃分受控目標，可以為控制方式、控制深度、控制精度、控制費用的設置提供基本根據。

在建筑工程照明設計中，需要根據不同的受控目標，即各個功能區域的照明特性，采用不同的環路控制模式。對于建筑內不需要太多功能、不需要人員進出的地方，可以使用簡單的電路進行控制，這樣的控制方式僅需要調整照明模塊和控制模塊即可實現照明回路的自動開閉；在建筑的走道、電梯廳等公共區域，除了要設計簡單的控制電路，還要設計照明的自動開關，增加動探測器、靜探測器、智能探測器等電子元器件，并利用調光模塊、控制模塊、傳感模塊，對各個區域不同工況下的燈具進行自動控制；對于某些功能要求較高的建筑區域，如展廳、報告廳、會議中心、多功能廳等，不但要設計簡單的控制電路，而且要根據照明時間、用途和效果，使用不同的預先設定的場景控制模式。

4 智能照明系統在智能建筑中的實際應用

4.1 在不同類型建筑中的應用

4.1.1 在酒店建筑中的應用

智能照明系統在酒店建筑中的應用類型較豐富，包括室內智能照明系統（見圖 1）、舞臺智能照明系統、多媒體智能照明系統等。在酒店照明中，藝術照明占有較大的比例，選擇合理舒適的照明亮度和光源分布是照明設計的重要環節。類型豐富的照明系統能夠滿足酒店的多場景需要，且具有調光一致性好、光精確度高、穩定性強、功能完善、使用壽命長的特點，可以利用先進的智能控制技術實現燈具工作狀態的檢測和現場的實景調光。

4.1.2 在民用建筑中的應用

智能照明系統被廣泛應用于民用建筑中，需要能夠根據時間、照明用途對照明開關和照明亮度進行自動控制，實現民用建筑的人性化管理和智慧化照明，并起到一定的節能效果。民用建筑中的智能照明系統一般由調光模塊、開關、輸入模塊、人機互動界面和智能傳感器等部分組成，可以在降低能耗的同時為用戶帶來更好的照明體驗。相關研究表明，智能照明系統能夠為民用建筑用戶節約較大的電能消耗，減輕用電峰谷給電力供應帶來的壓力。還能夠實現建筑夜景的遠程智能控制和樓宇夜景的智能化管理，可以根據不同的情景設定對應的景觀模式，在保障民用建筑夜景運維管理安全性和穩定性的同時，提升居民的生活質量。

4.1.3 在教學建筑中的應用

教學建筑人員密集，集教學、生活等多功能于一體，能源消耗較大。傳統的高等院校照明系統的設計和管理較為落后，普遍存在著燈具壽命短、線路老化和舒適性低的特征，為了緩解能源供缺矛盾，改善能源不足的現狀，提高各高校教室的照明效率，結合先進的智能化技術是當前行業的必然選擇。將智能照明系統應用在高校教室中，能夠通過智能化技術調節光照的強度和色度，減少不良光線對學生的視覺刺激，保護其視力免受影響。智能照明系統能夠自主判斷教室和外界的光照情況，通過控制器對信號的處理來調節照明燈具的亮度，在保證學生良好的學習環境的同時，減少能源的消耗。智能照明系統還是智能化教學的重要組成部分，能夠和其他控制系統相連，組成高覆蓋、廣分布的智能網絡。

4.1.4 在地鐵車站中的應用

智能照明系統還被應用于地鐵車站，不僅能夠提高車站的智能化程度和車站照明系統的管理效率，還能減少相關的能源消耗，降低照明系統的運行和維護成本。地鐵車站能夠按照功能劃分為多個不同的功能區域，如公共區域、出入口區域和設備區域等，不同的空間環境有著不同的照明需求，只有應用智能照明系統才能滿足多樣的照明需求。

4.2 在建筑應急照明中的應用

應用智能照明系統進行應急照明時要注意通過智能照明系統準確定位火災位置和影響區域，以便快速確定疏散逃生的方向。消防救援人員在獲得準確的位置信息后，需要合理設計可靠的救援方案組織救援，以*大化減少災害損失。在火災發生后，煙霧會影響人的正常視線，普通的照明光源穿透性不好，無法發揮引導指示作用，而應急專用照明光源穿透性強，在煙霧干擾下能發揮較好的指示作用，再加上語音指令配合，能發揮良好的疏導作用。受困人員要根據疏散光源指示和語音提示做出準確判斷。在消防警報啟動后，語音提示系統會

提醒受困人員盡快離開電梯、自動扶梯等設施，因為消防噴淋設施啟動后會自動切斷非消防用電源，留在電梯等設施內會被困住或造成觸電等次生危害。應急照明電源一般分為自帶蓄電池的和集中供電的類型。采用自帶蓄電池電源時要注意日常維護，而集中供電電源的安裝線路比較復雜，安裝成本較高，采用哪種電源可以根據實際條件自主選擇。

5安科瑞智能照明控制系統

5.1概述

ALIBUS智能照明產品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關驅動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業微電網管理云平臺進行數據交換。

5.2應用場所

適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

5.3系統結構

5.4系統功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關狀態，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發生模塊離線、網關設備掉線或者狀態反饋和下發控制命令不一致時會發生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以一個模塊或者整個樓層實現開關控制。

4）開關驅動器支持過零觸發功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預設掉電狀態，當照明電源掉電時，開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態；確保重新上電時燈具的開關狀態是確定與可控的。

6）拖動調光控件，照明設備從0%到100%進行調光，可以對單個照明回路實現調光控制，調光總控可以對一個模塊的照明回路實現調光控制，也可以對多個照明回路實現調光控制，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關的狀態。

7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態是打開還是關閉。

8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）系統可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鐘控制照明開關，實現日落開燈、日出關燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機系統故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線結構；系統內各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過程序的設定實現功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

5.5設備選型

名稱	型號	功能			備注
安科瑞智能照明控制系統	ALIBUS	可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現靈活多樣的智能化控制
名稱	型號	上行	下行	外形尺寸	備注
智能通信管理機	Anet-1E1S1	1路以太網	1路RS485	1409050
智能通信管理機	Anet-1E2S1	1路以太網	1路RS485	1409050
智能通信管理機	Anet-2E4S1	2路以太網	4路RS485	16811354
智能通信管理機	Anet-2E8S1	2路以太網	8路RS485	16811354

名稱	型號	負載電流	安裝方式	外形尺寸	備注
4路開關驅動器	ASL220Z-S4/16	16A	導軌式	1449070	1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制
8路開關驅動器	AS220Z-S8/16	16A	導軌式	2169070	1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制
12路開關驅動器	ASL220Z-S12/16	16A	導軌式	2889070	1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制
16路開關驅動器	ASL220Z-S16/16	16A	導軌式	3609070	1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制
8路調光驅動器	ASL220Z-SD8/16	16A	導軌式	3609070	1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.0-10V調光

名稱	型號	性能	安裝方式	外形尺寸	備注
紅外感應傳感器	ASL220-PM/T	3-5m 120°	嵌入式吸頂	φ80	開孔55mm
微波感應傳感器	ASL220-RM/T	5-7m 120°	嵌入式吸頂	φ80	開孔55mm
微動感應傳感器	ASL220-PR/T	5-7m 120°	嵌入式吸頂	φ80	開孔55mm
IP網關	ASL200-485-IP	ALIBUSnet/IP	導軌式	142839	系統組網元件監控軟件接口設備
1聯2鍵智能面板	ASL220-F1/2	2組控制指令	86盒	862486	開關調光場景
2聯4鍵智能面板	ASL220-F2/4	4組控制指令	86盒	862486
3聯6鍵智能面板	ASL220-F3/6	6組控制指令	86盒	862486
4聯8鍵智能面板	ASL220-F4/8	8組控制指令	86盒	862486

結束語

總而言之，現在，智能照明控制系統在應用范圍方面非常廣，在建筑領域中，無論是在室內還是在室外都能夠進行應用。智能照明控制系統可以在辦公樓中進行使用，也可以在娛樂場所中進行應用。智能照明系統在進行應用的時候表現出來了很多的優點，這樣也能更好的滿足用戶的不同需求，同時也能更好的促進智能建筑得到更好的發展。

參考文獻

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作者簡介：吳柯霓，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能照明控制系統領域。