樓宇智能照明控制系統(tǒng)3317294616
引言
傳統(tǒng)的照明控制系統(tǒng)是以照明配電箱通過手動開關(guān)來控制照明燈具的通斷，或通過回路中串入接觸器，實現(xiàn)遠距離控制。而今出現(xiàn)的建筑物自控(BA)系統(tǒng)，是以電氣觸點來實現(xiàn)區(qū)域控制、定時通斷、中央監(jiān)控等功能。由于照明控制系統(tǒng)在BA 系統(tǒng)中并非獨立，同時控制功能簡單，因此使用上有一定的局限性。故當BA 系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，照明系統(tǒng)亦受到影響。隨著微電子技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出了智能化水平更高的專業(yè)照明控制的獨立系統(tǒng)，從而能節(jié)約能源從而能節(jié)約能源、延長燈具壽命、提高照明質(zhì)量。根據(jù)使用單位的經(jīng)驗，不僅在照明管理與設(shè)備維修的簡單及降低費用外，還對環(huán)境改善、提高工作效率都有著顯著的效果。
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成
智能照明控制系統(tǒng)按網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)，大致有以下兩種型式，總線式和以星形結(jié)構(gòu)為主的混合式。它們各有特色，前者靈活性較強，易于擴展，控制相對獨立，成本較低。后者可靠性較高，故障診斷和排除簡單，存取協(xié)議簡單，傳輸速度較高。一般智能照明控制系統(tǒng)都為數(shù)字式照明管理系統(tǒng)，它由系統(tǒng)單元，輸入單元和輸出單元三部分組成。除電源設(shè)備外，每一單元設(shè)置唯一的單元地址，并用軟件設(shè)定其功能。通過輸出單元來控制各負載回路，各種形式的單元簡述如下：
1）系統(tǒng)單元：用于提供工作電源，源系統(tǒng)時鐘及各種系統(tǒng)的接口，包括系統(tǒng)電源、各種接口（PC、以太網(wǎng)、電話等），網(wǎng)絡(luò)橋。主系統(tǒng)對各區(qū)域?qū)嵤┫嗤目刂坪托盘柌蓸拥木W(wǎng)絡(luò)；子系統(tǒng)則對各分區(qū)實施不同具體控制的網(wǎng)絡(luò)。主系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間通過信息等元件連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
2）輸入單元：用于將外部控制信號變換成網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男盘?；如可編程的多功能（開/ 關(guān)、調(diào)光、定時、軟啟動/ 軟關(guān)斷等）輸入開關(guān)、紅外線接收開關(guān)及紅外線遙控器（實現(xiàn)燈光調(diào)光或開/ 關(guān)功能）。各種型式及多功能的控制板，（如有的提供LCD 頁面顯示和控制方式，并以圖形、文字、圖片來做軟按鍵，可進行多點控制、時序控制、存儲多種亮模式等），各種功能傳感器（如紅外線傳感器可感知人的活動以控制燈具或其他負載的開關(guān), 亮度傳感器）,通過對周圍環(huán)境的亮度的檢測，調(diào)整光源的亮度，使周圍環(huán)境保持適宜的照度，以達到有效利用自然光，節(jié)約電能。
3）輸出單元：智能控制系統(tǒng)的輸出單元是用于接受來自網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男盘?，控制相?yīng)回路的輸出以實現(xiàn)實時控制。輸出單元有各種型式的繼電器。調(diào)光器（以負載電流為調(diào)節(jié)對象，除調(diào)光功能外，還可用作燈具的軟啟動，軟關(guān)閉）模擬量輸出單元，照明燈具調(diào)光接口，紅外輸出模塊等。系統(tǒng)一般采用集中控制和管理、分散執(zhí)行的方式，亦即配置中央監(jiān)控中心和智能控制照明柜，前者有控制計算機、主通信控制器等設(shè)備，用于對整個系統(tǒng)進行控制和管理工作，通過網(wǎng)絡(luò)將控制命令與各智能控制柜的可編程控制器進行通信聯(lián)絡(luò)，同時接收來自智能控制柜內(nèi)可編程控制器的有關(guān)自動及手動工作狀態(tài)、燈具開/ 關(guān)狀態(tài)等，并在異常情況下采取處理措施。
系統(tǒng)的功能
目前智能控制系統(tǒng)具有以下功能：
1）智能系統(tǒng)設(shè)有中央監(jiān)控裝置，對整個系統(tǒng)實施中央監(jiān)控，以便隨時調(diào)節(jié)照明的現(xiàn)場效果，例如系統(tǒng)設(shè)置開燈方案模式，并在計算機屏幕上仿真照明燈具的布置情況，顯示各燈組的開燈模式和開/ 關(guān)狀態(tài)。
2)具有燈具異常啟動和自動保護的功能。
3）具有燈具啟動時間，累計記錄，和燈具使用壽命的統(tǒng)計功能。
4）在供電故障情況下，具有雙路受電柜自動切換并啟動應(yīng)急照明燈組的功能。
5）系統(tǒng)設(shè)有自動/ 手動轉(zhuǎn)換開關(guān)，以便必要時對各燈組的開、關(guān)進行手動操作。
6）系統(tǒng)設(shè)置與其他系統(tǒng)連接的接口，如建筑樓宇自控系統(tǒng)（BA 系統(tǒng)），以提高綜合管理水平。
7）具有場景預(yù)設(shè)、亮度調(diào)節(jié)、定時、時序控制及軟啟動、軟關(guān)斷的功能。隨著智能系統(tǒng)的進一步開發(fā)與完善，其功能將進一步得到增強。
在工業(yè)廠房照明設(shè)計中的應(yīng)用
1 工業(yè)廠房特點與發(fā)展趨勢
當前工業(yè)廠房大多具有規(guī)模大、跨距大、生產(chǎn)功能多等一些特點，而且在現(xiàn)在工業(yè)廠房建筑設(shè)計中出現(xiàn)了節(jié)能設(shè)計、生態(tài)化、高科技化、一體化、人性化、可持續(xù)性等一些發(fā)展趨勢。這就要求我們在照明及控制設(shè)計中不僅要達到照明設(shè)計的功能性要求，而且要根據(jù)工業(yè)廠房特點及發(fā)展趨勢進行相應(yīng)的技術(shù)更新，從而滿足現(xiàn)代化工業(yè)廠房的使用要求，并達到節(jié)能、節(jié)約設(shè)計的目的，而且有助于提高工廠的管理現(xiàn)代化水平。
2智能照明控制系統(tǒng)在工業(yè)廠房中應(yīng)用優(yōu)勢分析
1）控制范圍的靈活修改。由于生產(chǎn)廠房大多使用功能較多，屬于聯(lián)合廠房，當遇到工藝布局調(diào)整時，僅需要對編制程序進行修改，而不用重新對照明線路及燈具進行調(diào)整。
2）模式控制的靈活設(shè)置。大多廠房中一般設(shè)置值班照明，此類燈具一般做為正常照明的一部分，在夜晚無人時作為值班照明。采用智能照明控制系統(tǒng)，則可以將一般照明燈具根據(jù)需要設(shè)置為值班照明，而不用專門設(shè)置值班照明配電箱及其線路。
3）根據(jù)生產(chǎn)計劃設(shè)置群組控制策略。例如，在照明控制中可根據(jù)工廠的長期生產(chǎn)計劃，設(shè)定照明控制程序，對于生產(chǎn)區(qū)域采用一般照明，而對于非生產(chǎn)區(qū)域僅提供值班照明，達到節(jié)能的目的。
4） 定時聯(lián)動控制的應(yīng)用?？筛鶕?jù)開始工作、午餐、早晚班交接等時間安排由定時器自動控制照明器具的開關(guān)。
5）自動感應(yīng)控制的應(yīng)用。通過對休息間、衛(wèi)生間等場所的照明采用人體感應(yīng)控制，做到人來燈亮，人走燈熄。
6）減少人為事故。利用智能照明控制系統(tǒng)則可以減少工人對于照明設(shè)施的操作量，以減少人為事故及照明設(shè)施的損壞。
7）減少浪費。由于照明控制系統(tǒng)集中管理，則可以杜絕下班忘關(guān)燈，非工作區(qū)域長明燈的狀況，降低資源浪費。
8）智能照明控制系統(tǒng)在廠房照明設(shè)計中的方法和步驟
第一步：確定控制室位置。由于是工業(yè)廠房，為了方便管理，宜在廠房內(nèi)合適位置設(shè)置照明控制室作為集中管理用房。
第二步：繪制照明器具布置圖。
第三步：確定每一區(qū)域的控制要求。
第四步：確定照明回路的數(shù)量及控制方式。
第五步：選擇使用繼電器及確定其安裝位置。
第六步：在平面圖上標入配電盤的位置、照明回路的編號、燈具布線等。
第七步：確定選擇智能開關(guān)及其安裝位置。
第八步：將主控開關(guān)布線（信號線）反映到平面圖上。
第九步：完成控制盤明細表制作。
3 工廠照明設(shè)計實例
系統(tǒng)采用F2-BUS 智能照明控制系統(tǒng)
以某一廠房的設(shè)計為例，根據(jù)工藝設(shè)備的布置情況，設(shè)計了全開燈模式、晴天模式、值班模式、定時模式等，并可根據(jù)用戶需要自行編輯。整個廠房面積共2 100m2，在廠房中部設(shè)置照明
圖1 某廠房的F2-BUS 智能照明控制系統(tǒng)
LCD
顯示
程序
設(shè)定器
智能照明控制柜
控制間，控制室內(nèi)設(shè)置一個智能照明控制柜及一個照明配電箱（見圖1）。整個廠房共設(shè)置60 套250W的金屬鹵化物燈，衛(wèi)生間、休息室采用熒光燈，共設(shè)置13 套。廠房照明共設(shè)置22 個回路，其中車間內(nèi)部20 個，衛(wèi)生間、休息室使用兩個回路。整個控制系統(tǒng)采用集中和分散相結(jié)合的控制、管理方式，即智能照明控制柜集中控制及車間內(nèi)智能開關(guān)就地控制相結(jié)合。智能照明控制柜可進行整個廠房照明控制和管理，設(shè)置于出入口的就地智能開關(guān)控制值班照明回路。衛(wèi)生間、休息室采用人體感應(yīng)控制。一方面，將有關(guān)控制命令通過總線傳輸，發(fā)至各區(qū)域照明控制柜內(nèi)的可編程控制器，讓其接收相關(guān)的控制命令；另一方面，接收來自各區(qū)域照明控制柜內(nèi)的可編程控制器向上轉(zhuǎn)發(fā)的有關(guān)自動或手動狀態(tài)，開燈或關(guān)燈狀況等信號，（在要求高的情況下，還可巡檢每只燈的狀態(tài)及故障情況，對燈具工作時間進行統(tǒng)計，查閱每只燈的累計運行時間，及時將到達使用壽命的燈具換掉，）通過分類處理，在智能照明控制柜的LCD 顯示面板上顯示參數(shù)，對異常情況采取提示處理。它可與其他BA 系統(tǒng)通過接口集成。智能照明控制柜則是具體執(zhí)行各項控制命令，控制場地照明燈光以不同模式開燈，滿足各項照明的要求，并巡回采集照明回路的開關(guān)狀態(tài)參數(shù)等信號。智能照明控制柜內(nèi)主要元件包括：集中控制智能照明開關(guān)。LCD 顯示盤、程序設(shè)定器。照明配電柜內(nèi)主要元件包括：照明斷路器（24套）、20A 繼電器（22 套）、繼電器控制用T/U 裝置（6套）、傳送單元（CPU）、24V 控制變壓器。廠房的燈光照明系統(tǒng)通過智能控制系統(tǒng)設(shè)定的模式運行，可減少不必要的耗電開支，同時可降低運行維護費用；通過自動調(diào)節(jié)廠房內(nèi)燈光打開的先后順序，可有意識的避免燈光同時點亮造成的啟動電流過大，并可限制金鹵燈再啟動的間隔時間，大大增加燈具的壽命；這些都可為用戶節(jié)約開支，盡快收回成本創(chuàng)造了條件。廠房內(nèi)本身線路繁多,功能復(fù)雜,通過采用燈光智能控制系統(tǒng)可簡化線路，節(jié)省導(dǎo)線和電纜的消耗量，從而降低投資，縮短工期，并減少維修管理費用,給施工帶來了極大的方便。因此，在設(shè)計中采用智能控制系統(tǒng)，其優(yōu)點綜述如下:
①運用先進的電力電子技術(shù)，進行集中監(jiān)控與遙控任務(wù)，且優(yōu)化能源的利用，節(jié)約能源并降低運行
費用。
②根據(jù)用戶要求和照明區(qū)域擴大，只需要修改軟件設(shè)置，毋須對已有線路進行改造，即可調(diào)整照明
布局和擴充功能。這將降低擴建費用和改造工期。
③斷電狀態(tài)結(jié)束恢復(fù)供電，系統(tǒng)將按預(yù)設(shè)定狀態(tài)恢復(fù)正常工作，實現(xiàn)無人值班，提高管理水平。
④照明最佳運行方式的設(shè)定，使燈具使用壽命延長，從而減少維修工作量和設(shè)備費用。
⑤控制回路與負載回路分開，控制回路采用低電壓，使得人身安全得到確保。
⑥系統(tǒng)在保持本身獨立性的同時可通過網(wǎng)關(guān)與廠區(qū)BA 控制中心或照明控制中心相連，并入廠區(qū)能源管理系統(tǒng)。
結(jié)語
隨著“數(shù)字化工廠”概念的出現(xiàn)及國家節(jié)能減排政策的倡導(dǎo)，對照明的設(shè)計及控制提出了更高的要求，也伴隨著智能照明系統(tǒng)的不斷完善，這類系統(tǒng)必將在今后的照明控制中廣泛應(yīng)用。
1 工業(yè)廠房特點與發(fā)展趨勢
當前工業(yè)廠房大多具有規(guī)模大、跨距大、生產(chǎn)功能多等一些特點，而且在現(xiàn)在工業(yè)廠房建筑設(shè)計中出現(xiàn)了節(jié)能設(shè)計、生態(tài)化、高科技化、一體化、人性化、可持續(xù)性等一些發(fā)展趨勢。這就要求我們在照明及控制設(shè)計中不僅要達到照明設(shè)計的功能性要求，而且要根據(jù)工業(yè)廠房特點及發(fā)展趨勢進行相應(yīng)的技術(shù)更新，從而滿足現(xiàn)代化工業(yè)廠房的使用要求，并達到節(jié)能、節(jié)約設(shè)計的目的，而且有助于提高工廠的管理現(xiàn)代化水平。
2智能照明控制系統(tǒng)在工業(yè)廠房中應(yīng)用優(yōu)勢分析
1）控制范圍的靈活修改。由于生產(chǎn)廠房大多使用功能較多，屬于聯(lián)合廠房，當遇到工藝布局調(diào)整時，僅需要對編制程序進行修改，而不用重新對照明線路及燈具進行調(diào)整。
2）模式控制的靈活設(shè)置。大多廠房中一般設(shè)置值班照明，此類燈具一般做為正常照明的一部分，在夜晚無人時作為值班照明。采用智能照明控制系統(tǒng)，則可以將一般照明燈具根據(jù)需要設(shè)置為值班照明，而不用專門設(shè)置值班照明配電箱及其線路。
3）根據(jù)生產(chǎn)計劃設(shè)置群組控制策略。例如，在照明控制中可根據(jù)工廠的長期生產(chǎn)計劃，設(shè)定照明控制程序，對于生產(chǎn)區(qū)域采用一般照明，而對于非生產(chǎn)區(qū)域僅提供值班照明，達到節(jié)能的目的。
4） 定時聯(lián)動控制的應(yīng)用?？筛鶕?jù)開始工作、午餐、早晚班交接等時間安排由定時器自動控制照明器具的開關(guān)。
5）自動感應(yīng)控制的應(yīng)用。通過對休息間、衛(wèi)生間等場所的照明采用人體感應(yīng)控制，做到人來燈亮，人走燈熄。
6）減少人為事故。利用智能照明控制系統(tǒng)則可以減少工人對于照明設(shè)施的操作量，以減少人為事故及照明設(shè)施的損壞。
7）減少浪費。由于照明控制系統(tǒng)集中管理，則可以杜絕下班忘關(guān)燈，非工作區(qū)域長明燈的狀況，降低資源浪費。
8）智能照明控制系統(tǒng)在廠房照明設(shè)計中的方法和步驟
第一步：確定控制室位置。由于是工業(yè)廠房，為了方便管理，宜在廠房內(nèi)合適位置設(shè)置照明控制室作為集中管理用房。
第二步：繪制照明器具布置圖。
第三步：確定每一區(qū)域的控制要求。
第四步：確定照明回路的數(shù)量及控制方式。
第五步：選擇使用繼電器及確定其安裝位置。
第六步：在平面圖上標入配電盤的位置、照明回路的編號、燈具布線等。
第七步：確定選擇智能開關(guān)及其安裝位置。
第八步：將主控開關(guān)布線（信號線）反映到平面圖上。
第九步：完成控制盤明細表制作。
3 工廠照明設(shè)計實例
系統(tǒng)采用F2-BUS 智能照明控制系統(tǒng)
以某一廠房的設(shè)計為例，根據(jù)工藝設(shè)備的布置情況，設(shè)計了全開燈模式、晴天模式、值班模式、定時模式等，并可根據(jù)用戶需要自行編輯。整個廠房面積共2 100m2，在廠房中部設(shè)置照明
圖1 某廠房的F2-BUS 智能照明控制系統(tǒng)
LCD
顯示
程序
設(shè)定器
智能照明控制柜
控制間，控制室內(nèi)設(shè)置一個智能照明控制柜及一個照明配電箱（見圖1）。整個廠房共設(shè)置60 套250W的金屬鹵化物燈，衛(wèi)生間、休息室采用熒光燈，共設(shè)置13 套。廠房照明共設(shè)置22 個回路，其中車間內(nèi)部20 個，衛(wèi)生間、休息室使用兩個回路。整個控制系統(tǒng)采用集中和分散相結(jié)合的控制、管理方式，即智能照明控制柜集中控制及車間內(nèi)智能開關(guān)就地控制相結(jié)合。智能照明控制柜可進行整個廠房照明控制和管理，設(shè)置于出入口的就地智能開關(guān)控制值班照明回路。衛(wèi)生間、休息室采用人體感應(yīng)控制。一方面，將有關(guān)控制命令通過總線傳輸，發(fā)至各區(qū)域照明控制柜內(nèi)的可編程控制器，讓其接收相關(guān)的控制命令；另一方面，接收來自各區(qū)域照明控制柜內(nèi)的可編程控制器向上轉(zhuǎn)發(fā)的有關(guān)自動或手動狀態(tài)，開燈或關(guān)燈狀況等信號，（在要求高的情況下，還可巡檢每只燈的狀態(tài)及故障情況，對燈具工作時間進行統(tǒng)計，查閱每只燈的累計運行時間，及時將到達使用壽命的燈具換掉，）通過分類處理，在智能照明控制柜的LCD 顯示面板上顯示參數(shù)，對異常情況采取提示處理。它可與其他BA 系統(tǒng)通過接口集成。智能照明控制柜則是具體執(zhí)行各項控制命令，控制場地照明燈光以不同模式開燈，滿足各項照明的要求，并巡回采集照明回路的開關(guān)狀態(tài)參數(shù)等信號。智能照明控制柜內(nèi)主要元件包括：集中控制智能照明開關(guān)。LCD 顯示盤、程序設(shè)定器。照明配電柜內(nèi)主要元件包括：照明斷路器（24套）、20A 繼電器（22 套）、繼電器控制用T/U 裝置（6套）、傳送單元（CPU）、24V 控制變壓器。廠房的燈光照明系統(tǒng)通過智能控制系統(tǒng)設(shè)定的模式運行，可減少不必要的耗電開支，同時可降低運行維護費用；通過自動調(diào)節(jié)廠房內(nèi)燈光打開的先后順序，可有意識的避免燈光同時點亮造成的啟動電流過大，并可限制金鹵燈再啟動的間隔時間，大大增加燈具的壽命；這些都可為用戶節(jié)約開支，盡快收回成本創(chuàng)造了條件。廠房內(nèi)本身線路繁多,功能復(fù)雜,通過采用燈光智能控制系統(tǒng)可簡化線路，節(jié)省導(dǎo)線和電纜的消耗量，從而降低投資，縮短工期，并減少維修管理費用,給施工帶來了極大的方便。因此，在設(shè)計中采用智能控制系統(tǒng)，其優(yōu)點綜述如下:
①運用先進的電力電子技術(shù)，進行集中監(jiān)控與遙控任務(wù)，且優(yōu)化能源的利用，節(jié)約能源并降低運行
費用。
②根據(jù)用戶要求和照明區(qū)域擴大，只需要修改軟件設(shè)置，毋須對已有線路進行改造，即可調(diào)整照明
布局和擴充功能。這將降低擴建費用和改造工期。
③斷電狀態(tài)結(jié)束恢復(fù)供電，系統(tǒng)將按預(yù)設(shè)定狀態(tài)恢復(fù)正常工作，實現(xiàn)無人值班，提高管理水平。
④照明最佳運行方式的設(shè)定，使燈具使用壽命延長，從而減少維修工作量和設(shè)備費用。
⑤控制回路與負載回路分開，控制回路采用低電壓，使得人身安全得到確保。
⑥系統(tǒng)在保持本身獨立性的同時可通過網(wǎng)關(guān)與廠區(qū)BA 控制中心或照明控制中心相連，并入廠區(qū)能源管理系統(tǒng)。
結(jié)語
隨著“數(shù)字化工廠”概念的出現(xiàn)及國家節(jié)能減排政策的倡導(dǎo)，對照明的設(shè)計及控制提出了更高的要求，也伴隨著智能照明系統(tǒng)的不斷完善，這類系統(tǒng)必將在今后的照明控制中廣泛應(yīng)用。
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