淺談建筑電氣工程智能照明系統(tǒng)設(shè)計

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：在現(xiàn)代建筑工程中，為了起到裝飾或照明效果，在電氣工程中安裝了大量的照明設(shè)施，但是照明設(shè)施規(guī)模龐大，不但會造成資源浪費，而且在出現(xiàn)故障問題時會影響整體建筑工程美觀，阻礙建筑工程自身功能發(fā)揮，在這種情況下，相關(guān)部門研發(fā)出了智能照明系統(tǒng)。通過數(shù)據(jù)調(diào)查，在建筑電氣工程中應(yīng)用智能照明系統(tǒng)后，不但保證了建筑整體照明效果，也能節(jié)省資源，幫助企業(yè)控制成本。文章在闡述智能照明基本內(nèi)涵及應(yīng)用優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了如何在建筑電氣工程中實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)的整體設(shè)計。

關(guān)鍵詞：建筑電氣工程；智能照明系統(tǒng)；供電設(shè)備

0引言

現(xiàn)代建筑工程風(fēng)格多、功能多樣，其中電氣工程內(nèi)容更加復(fù)雜。近幾年，照明系統(tǒng)在建筑電氣工程中應(yīng)用非常廣泛，且照明系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展水平不斷提高，發(fā)展步伐加快。同時，在建筑行業(yè)發(fā)展中，照明系統(tǒng)設(shè)計功能由之前的采光需求漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)檠b飾需求。因此，在照明系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)從整體角度入手，在保證照明系統(tǒng)基本功能的同時還要滿足建筑整體美學(xué)要求。

此外，在建筑電氣工程中，智能化已經(jīng)是照明系統(tǒng)改革發(fā)展的主要方向，故通過在建筑電氣工程照明系統(tǒng)設(shè)計中從智能化角度入手，實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，可以為建筑電氣工程的智能化發(fā)展提供條件。

1 智能照明系統(tǒng)的基本內(nèi)涵

智能照明系統(tǒng)指的是可結(jié)合不同時間段和應(yīng)用場所，實現(xiàn)照明照度靈活調(diào)節(jié)的照明系統(tǒng)。其不僅實現(xiàn)了能源的集中化管理，也能讓系統(tǒng)監(jiān)控變得更具集約化。通過對智能照明系統(tǒng)組成成分的分析可得，在建筑電氣工程中，智能照明系統(tǒng)的基本內(nèi)涵包括以下幾點。

1. 智能控制工作原理。

當(dāng)前，智能照明系統(tǒng)主要以集中控制為主，其在執(zhí)行方面呈現(xiàn)出分散性，從物理層面來說也就是電路并聯(lián)。并聯(lián)電路和串聯(lián)電路不同，基于串聯(lián)電路的照明系統(tǒng)中如果某一個燈具出現(xiàn)

故障問題或電源故障，整個照明系統(tǒng)都將會陷入癱瘓狀態(tài)，而這種分散執(zhí)行的方式即便照明系統(tǒng)中某部分燈具出現(xiàn)故障問題，也不會影響其他燈具的正常運行。實現(xiàn)分散執(zhí)行的基本原理在于，智能照明控制系統(tǒng)在每個燈具內(nèi)部安裝了獨立的CPU處理器及EEPROM數(shù)據(jù)存儲器。

在智能照明系統(tǒng)中，各項數(shù)據(jù)分別被保存在對應(yīng)的燈具系統(tǒng)中，即便系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，也不會給其他 燈具正常運行造成影響。對于控制器，其作用就是 利用主控計算機(jī)和主控通信系統(tǒng)實現(xiàn)對照明系統(tǒng)宏觀 管控，把對應(yīng)指令傳遞給通信系統(tǒng)，由通信系統(tǒng)將指令 分布在每個燈具中。該系統(tǒng)包含控制器、輸入單元和 輸出單元，其中輸入單元也就是開關(guān)、傳感器等。這些 設(shè)備可以根據(jù)建筑內(nèi)部環(huán)境科學(xué)判斷，把亮度信息反 饋給輸出單元，即智能調(diào)光器，之后在計算機(jī)系統(tǒng)和通 信設(shè)備配合下反饋并處理相關(guān)信息。整個運行過程由 電源提供，而在斷電情況下無法正常運行。

1. 智能照明功能。智能照明系統(tǒng)能實現(xiàn)對白熾 燈、節(jié)能燈、日光燈等燈具亮度的智能化調(diào)節(jié)，滿足在 不同環(huán)境下（如大型商場、演出廳等）對照明系統(tǒng)的使 用要求，且根據(jù)每個區(qū)域照明需求控制亮度和照明時 間。智能照明系統(tǒng)也可以根據(jù)燈具使用場景進(jìn)行燈光 切換，其主要由控制面板和調(diào)光系統(tǒng)實現(xiàn)，也可以讓 照明區(qū)域的燈光亮度進(jìn)行自由切換。另外，在智能照 明系統(tǒng)中，還可以安裝自動開關(guān)并根據(jù)相關(guān)指令控制 照明系統(tǒng)，如在有聲音的情況下啟動照明系統(tǒng)，在無聲音的環(huán)境下關(guān)閉燈具。

2. 安科瑞智能照明控制解決方案ALIBUS（Acrel Lighting intelligent Bus）系統(tǒng)基于成熟的RS485通訊控制技術(shù)，同時創(chuàng)新地引入了載波偵聽和沖突碰撞檢測機(jī)制，多機(jī)間實現(xiàn)了實時雙向通訊，線材使用普通的屏蔽網(wǎng)線，一次性解決通訊與供電問題。由于其滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)在建筑行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。在該系統(tǒng)初步發(fā)展階段，只能實現(xiàn)對燈具進(jìn)行智能化控制，隨著時代發(fā)展，其控制功能變得強(qiáng)大，可以對建筑內(nèi)各個電氣設(shè)備（如空調(diào)、電動窗簾、洗衣機(jī)、照明系統(tǒng)等）進(jìn)行智能化控制。之前分散式控制系統(tǒng)功能得到了優(yōu)化，如遠(yuǎn)程控制、定時控制、延時控制等，且也具備氣象控制、感應(yīng)控制等功能，給人們的工作和生活提供了便利條件。安科瑞ALBUS智能建筑控制系統(tǒng)在操作方面也比較方便，可以讓智能設(shè)備得到更好的維護(hù)和檢修，即只要一臺計算機(jī)系統(tǒng)就能實現(xiàn)整個系統(tǒng)的智能化控制。通過采用一體化控制方式，不但節(jié)省了資源，也促進(jìn)了工程智能化管理水平提升，從而為我國智能照明系統(tǒng)改革發(fā)展提供了新方向。

2 智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 保證工程節(jié)能性

智能照明系統(tǒng)的出現(xiàn)滿足了提出的節(jié)能發(fā)展要求。20世紀(jì)90年代，西方為了實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保發(fā)展目標(biāo)，提出了綠色照明的概念，并在其他推廣，之后我國也提出滿足中國改革發(fā)展要求的綠色工程項目。在智能照明系統(tǒng)中，涉及和傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相關(guān)的組成部分，如光源、燈具、電路等，與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比，不同在于運行方式和管理方法。在智能照明系統(tǒng)中，引進(jìn)了現(xiàn)代化技術(shù)，如通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)，并在各種控制元件和控制要求下，實現(xiàn)了對照明系統(tǒng)的靈活設(shè)計，以此達(dá)到節(jié)能效果。這種照明方式借助自然光，根據(jù)對應(yīng)場景調(diào)節(jié)照明設(shè)施亮度，在保證照明質(zhì)量的同時，減少了資源消耗，且節(jié)電效果xian著。另外，在照明系統(tǒng)中使用濾波技術(shù)，能夠控制諧波數(shù)量，保證照明質(zhì)量，進(jìn)一步提高節(jié)能效果。

2.2 延長燈具使用期限

在照明系統(tǒng)中，光源是比較常見的部件，如在人們生活中比較常見的光源為白熾燈和熒光燈。如果可以延長光源配件的使用期限，不僅能節(jié)約照明成本，也能減輕相關(guān)人員工作壓力，避免頻繁更換光源，從而更好地控制維修管理成本。在建筑工程中，如果電網(wǎng)電壓不太穩(wěn)定，也可能會對光源配件的使用期限產(chǎn)生影響。

根據(jù)發(fā)光原理對光源進(jìn)行分類，光源主要包括氣體放電光源及熱輻射光源。氣體放電光源是氣體放電產(chǎn)生的電源，給其使用期限產(chǎn)生影響的因素是電網(wǎng)電壓變化。如果電壓比較高，則會造成電極溫度升高，電壓下降，不利于電源正常運行，從而影響電源使用壽命。由此可知，控制電壓變化?？梢匝娱L光源使用時間。熱輻射光源則是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^程，即物體熱量將會達(dá)到白熾狀態(tài)而不斷發(fā)光，從而產(chǎn)生熱輻射光源，給其使用期限產(chǎn)生影響的因素在于電網(wǎng)電壓。隨著電壓上升，光源使用期限將不斷下降。基于此，為了延長光源使用期限，比較常見的方式在于控制照明供電電壓。

2.3 提升工作效率

為了取得良好的工作效果，保證工作效率，需要創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。當(dāng)前，人們生活節(jié)奏較快，忙于生計，每天從事各種活動，而工作環(huán)境的氛圍將會對人們的工作效率產(chǎn)生直接影響。照明是工作環(huán)境中重要的一部分，在營造工作氛圍方面發(fā)揮著重要意義。在辦公場所內(nèi)，合理使用光源燈具，不但能夠起到美化工作環(huán)境的效果，也能保證照明質(zhì)量，營造舒適且安逸的工作氛圍。例如，傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器熒光燈在運行中，其工作電源閃動頻率一般在100 kHz，該頻率容易造成人的視覺疲勞，從而影響工作效率和質(zhì)量。通過使用智能照明系統(tǒng)，能夠?qū)⒃搯栴}科學(xué)處理，因為其內(nèi)部安裝的電子鎮(zhèn)流器可以對閃動頻率進(jìn)行科學(xué)把控，讓其控制在70 kHz之內(nèi)，不僅可以減輕人的視覺疲勞，也能讓人的視覺體驗更加舒適。除了上述優(yōu)勢，智能照明系統(tǒng)還具備其他優(yōu)勢。例如，讓照明效果更具多樣化，不僅能滿足照明要求，也能發(fā)揮裝飾作用，讓建筑內(nèi)部環(huán)境變得更加靈動和多樣，且讓人們從中獲得良好的體驗。智能照明控制系統(tǒng)中重要的部件為計算機(jī)，其內(nèi)部保存了大量信息，程序在運行中不會發(fā)生錯誤，能夠有效規(guī)避傳統(tǒng)照明系統(tǒng)人工變換操作問題，且讓操作更加穩(wěn)定與安全。同時，其所有電路控制都在控制箱內(nèi)，有效規(guī)避了人工操作產(chǎn)生的觸電風(fēng)險。

3安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

3.1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。開關(guān)驅(qū)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(shè)計，可以任意拼接擴(kuò)展，同時預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.2應(yīng)用場所

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

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(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)控制命令不一致時會發(fā)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(xiàn)開關(guān)控制；每個模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)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(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時，開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7）點擊場景控件，打開或者關(guān)閉對應(yīng)場景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時時間，確認(rèn)時間點后，對該事件點執(zhí)行的動作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時間點亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān)，實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅(qū)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(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立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

3.5設(shè)備選型

4 結(jié)語

在建筑電氣工程中，相關(guān)人員應(yīng)靈活掌握智能照明系統(tǒng)設(shè)計思路和方法，對智能照明系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。在實際設(shè)計中，除了要保證建筑電氣工程設(shè)計合理，還要結(jié)合智能照明系統(tǒng)設(shè)計要求和具體標(biāo)準(zhǔn)，從各環(huán)節(jié)入手進(jìn)行質(zhì)量控制，保證智能照明系統(tǒng)安裝質(zhì)量。與此同時，規(guī)范智能照明系統(tǒng)設(shè)計流程，確定線路安裝思路，實現(xiàn)每個環(huán)節(jié)相互對接，并在智能化技術(shù)作用下，對照明系統(tǒng)智能化調(diào)控，減少設(shè)備維護(hù)成本，以達(dá)到更好的節(jié)能效果。

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作者簡介：任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。