智能建筑具有信息化管理、公共安全、設(shè)備管理等功能,將系統(tǒng)和服務(wù)、管理等合為一體,從而提高人們的居住環(huán)境質(zhì)量。在智能建筑發(fā)展過程中,要結(jié)合我國國情,融入可持續(xù)發(fā)展理念,充分發(fā)揮智能建筑的節(jié)能環(huán)保性、先進性、可持續(xù)性等優(yōu)勢,不斷完善建筑功能。
我國社會經(jīng)濟持續(xù)增長,推動了智能化行業(yè)發(fā)展,市場規(guī)模不斷擴大,智能化技術(shù)也不斷進步。未來,我國的智能建筑市場會越來越大,發(fā)展前景廣闊,發(fā)展智能照明系統(tǒng),可以促進智能建筑的進一步發(fā)展。
1 智能照明系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
智能照明系統(tǒng)是傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的現(xiàn)代化升級,是一個具有多置電源開關(guān)的多控電路系統(tǒng),能夠簡化安裝和操作流程。與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)不同,智能照明系統(tǒng)能夠利用系統(tǒng)軟件來實現(xiàn)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(dāng)前,智能照明系統(tǒng)的研究主要圍繞節(jié)能和舒適來展開,更加注重用戶的使用感受和建筑應(yīng)用場景,能夠利用各類優(yōu)化算法來實現(xiàn)照明的智能化,是相關(guān)行業(yè)智能化升級的成果。其中,在節(jié)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(zhǔn)確的室內(nèi)光照模型,通過各種優(yōu)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(zhǔn)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(tǒng),同時通過云計算平臺增強各個協(xié)議的兼容性,利用智能照明系統(tǒng)和智能家居等應(yīng)用軟件建設(shè)智慧云端平臺,進而為社會可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。
2??智能照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
智能照明系統(tǒng)是一個集中了管理器、主干線、信息接口等的網(wǎng)絡(luò),可以對各個區(qū)域進行統(tǒng)一控制和信號取樣。智能照明系統(tǒng)包括照明模塊、傳感模塊和控制模塊等部件,主系統(tǒng)與子系統(tǒng)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(qū)動方式相對簡單、反應(yīng)迅速、使用壽命不會因為經(jīng)常的調(diào)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(huán)境的危害。
LED調(diào)光目前有兩種方法,一種是模擬調(diào)整法,一種是PWM調(diào)光法,PWM調(diào)光法相對于模擬調(diào)整法有良好的應(yīng)用前景。對LED驅(qū)動系統(tǒng)及其電路的研究主要集中在提高調(diào)光的精度、效率和減少電路的復(fù)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(chǔ)。
2.2傳感模塊
傳感模塊主要用于向智能照明系統(tǒng)提供環(huán)境信息,從而降低照明能耗、提高視覺舒適度、調(diào)節(jié)人體生理節(jié)律等。智能照明系統(tǒng)需要提升對室內(nèi)人員感知的靈活性,根據(jù)使用者的具體位置,調(diào)節(jié)使用者所處區(qū)域的照明,并關(guān)閉無人區(qū)域內(nèi)的照明設(shè)備。另外,智能照明系統(tǒng)需要根據(jù)自然光線調(diào)整光源的亮度,這需要利用光電探測器。
當(dāng)前,利用傳感設(shè)備的空間位置和周圍目標(biāo)的反射效應(yīng)建立感應(yīng)器的反射量是國內(nèi)外研究的熱點。除了對周圍環(huán)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(huán)、手表等傳感設(shè)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(tǒng)分為集中式、分散式和分布式三類。其中,集中式控制系統(tǒng)的組成包括1個中心控制器,負(fù)責(zé)處理各個傳感器的測量數(shù)據(jù),并根據(jù)測量結(jié)果對各個照明設(shè)備發(fā)出調(diào)整命令。在分散式控制系統(tǒng)中,各燈具除了具有燈源和驅(qū)動電路,還具有獨立的傳感和控制模塊,可以根據(jù)傳感器的讀數(shù)進行調(diào)整,但是不能與其他燈進行通信。分布式控制系統(tǒng)各照明設(shè)備之間具有通信功能,各照明設(shè)備既是執(zhí)行設(shè)備,也是控制設(shè)備。
智能照明系統(tǒng)通常采用分散式或分布式的結(jié)構(gòu),即各個單元的燈光調(diào)節(jié)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(tǒng)。對比分散式與分布式控制系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)分散式系統(tǒng)中不同光源間沒有通信能力,在受陽光或周圍環(huán)境影響時,存在局部地區(qū)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(shè)備的多種信息,從而確定相鄰燈具的運行狀態(tài),進而調(diào)節(jié)照明系統(tǒng),增加系統(tǒng)的可靠性。
3??智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用策略
智能照明系統(tǒng)的應(yīng)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(tǒng)的應(yīng)用。在智能建筑中應(yīng)用智能照明系統(tǒng)時,可以按分區(qū)和按照職能劃分受控目標(biāo)。
按分區(qū)劃分。是指將受控目標(biāo)按照建筑結(jié)構(gòu)劃分,然后統(tǒng)計受控目標(biāo)的數(shù)量、總體運行狀況、控制參數(shù)、通信需求等,以便為控制對象的集中控制和系統(tǒng)整合提供參考。
按照職能劃分。是指根據(jù)監(jiān)測需求,將受控目標(biāo)分為不同類別。照明系統(tǒng)按照功能可以分為工作照明、事故照明、藝術(shù)照明、障礙照明等,可針對區(qū)域特征采用區(qū)域燈光控制、調(diào)光控制、時鐘控制、場景控制、光線感應(yīng)設(shè)置、移動感應(yīng)設(shè)置等方式。劃分受控目標(biāo),可以為控制方式、控制深度、控制精度、控制費用的設(shè)置提供基本根據(jù)。
在建筑工程照明設(shè)計中,需要根據(jù)不同的受控目標(biāo),即各個功能區(qū)域的照明特性,采用不同的環(huán)路控制模式。對于建筑內(nèi)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(diào)整照明模塊和控制模塊即可實現(xiàn)照明回路的自動開閉;在建筑的走道、電梯廳等公共區(qū)域,除了要設(shè)計簡單的控制電路,還要設(shè)計照明的自動開關(guān),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(diào)光模塊、控制模塊、傳感模塊,對各個區(qū)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(qū)域,如展廳、報告廳、會議中心、多功能廳等,不但要設(shè)計簡單的控制電路,而且要根據(jù)照明時間、用途和效果,使用不同的預(yù)先設(shè)定的場景控制模式。
4 智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的實際應(yīng)用
4.1 在不同類型建筑中的應(yīng)用
4.1.1 在酒店建筑中的應(yīng)用
智能照明系統(tǒng)在酒店建筑中的應(yīng)用類型較豐富,包括室內(nèi)智能照明系統(tǒng)(見圖 1)、舞臺智能照明系統(tǒng)、多媒體智能照明系統(tǒng)等。在酒店照明中,藝術(shù)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(shè)計的重要環(huán)節(jié)。類型豐富的照明系統(tǒng)能夠滿足酒店的多場景需要,且具有調(diào)光一致性好、光精確度高、穩(wěn)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(shù)實現(xiàn)燈具工作狀態(tài)的檢測和現(xiàn)場的實景調(diào)光。
4.1.2 在民用建筑中的應(yīng)用
智能照明系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于民用建筑中,需要能夠根據(jù)時間、照明用途對照明開關(guān)和照明亮度進行自動控制,實現(xiàn)民用建筑的人性化管理和智慧化照明,并起到一定的節(jié)能效果。民用建筑中的智能照明系統(tǒng)一般由調(diào)光模塊、開關(guān)、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(guān)研究表明,智能照明系統(tǒng)能夠為民用建筑用戶節(jié)約較大的電能消耗,減輕用電峰谷給電力供應(yīng)帶來的壓力。還能夠?qū)崿F(xiàn)建筑夜景的遠(yuǎn)程智能控制和樓宇夜景的智能化管理,可以根據(jù)不同的情景設(shè)定對應(yīng)的景觀模式,在保障民用建筑夜景運維管理安全性和穩(wěn)定性的同時,提升居民的生活質(zhì)量。
4.1.3 在教學(xué)建筑中的應(yīng)用
教學(xué)建筑人員密集,集教學(xué)、生活等多功能于一體,能源消耗較大。傳統(tǒng)的高等院校照明系統(tǒng)的設(shè)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(xiàn)狀,提高各高校教室的照明效率,結(jié)合先進的智能化技術(shù)是當(dāng)前行業(yè)的必然選擇。將智能照明系統(tǒng)應(yīng)用在高校教室中,能夠通過智能化技術(shù)調(diào)節(jié)光照的強度和色度,減少不良光線對學(xué)生的視覺刺激,保護其視力免受影響。智能照明系統(tǒng)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(diào)節(jié)照明燈具的亮度,在保證學(xué)生良好的學(xué)習(xí)環(huán)境的同時,減少能源的消耗。智能照明系統(tǒng)還是智能化教學(xué)的重要組成部分,能夠和其他控制系統(tǒng)相連,組成高覆蓋、廣分布的智能網(wǎng)絡(luò)。
4.1.4 在地鐵車站中的應(yīng)用
智能照明系統(tǒng)還被應(yīng)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(tǒng)的管理效率,還能減少相關(guān)的能源消耗,降低照明系統(tǒng)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(qū)域,如公共區(qū)域、出入口區(qū)域和設(shè)備區(qū)域等,不同的空間環(huán)境有著不同的照明需求,只有應(yīng)用智能照明系統(tǒng)才能滿足多樣的照明需求 。
4.2 在建筑應(yīng)急照明中的應(yīng)用
應(yīng)用智能照明系統(tǒng)進行應(yīng)急照明時要注意通過智能照明系統(tǒng)準(zhǔn)確定位火災(zāi)位置和影響區(qū)域,以便快速確定疏散逃生的方向。消防救援人員在獲得準(zhǔn)確的位置信息后,需要合理設(shè)計可靠的救援方案組織救援,以*大化減少災(zāi)害損失。在火災(zāi)發(fā)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(fā)揮引導(dǎo)指示作用,而應(yīng)急專用照明光源穿透性強,在煙霧干擾下能發(fā)揮較好的指示作用,再加上語音指令配合,能發(fā)揮良好的疏導(dǎo)作用。受困人員要根據(jù)疏散光源指示和語音提示做出準(zhǔn)確判斷。在消防警報啟動后,語音提示系統(tǒng)會
提醒受困人員盡快離開電梯、自動扶梯等設(shè)施,因為消防噴淋設(shè)施啟動后會自動切斷非消防用電源,留在電梯等設(shè)施內(nèi)會被困住或造成觸電等次生危害。應(yīng)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(fù)雜,安裝成本較高,采用哪種電源可以根據(jù)實際條件自主選擇 。
5安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
5.1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)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。
5.2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、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5.4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或第三方集成平臺接口,采用modbus、opc等方式。
5.5設(shè)備選型
名稱 | 型號 | 功能 | 備注 | ||
安科瑞智能照明控制系統(tǒng) | ALIBUS | 可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)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(wǎng) | 1路RS485 | 140*90*50 |
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智能通信管理機 | Anet-1E2S1 | 1路以太網(wǎng) | 1路RS485 | 140*90*50 |
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智能通信管理機 | Anet-2E4S1 | 2路以太網(wǎng) | 4路RS485 | 168*113*54 |
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智能通信管理機 | Anet-2E8S1 | 2路以太網(wǎng) | 8路RS485 | 168*113*54 |
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名稱 | 型號 | 負(fù)載電流 | 安裝方式 | 外形尺寸 | 備注 |
4路開關(guān)驅(qū)動器 | ASL220Z-S4/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 144*90*70 | 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(guān)驅(qū)動器 | AS220Z-S8/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 216*90*70 | 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(guān)驅(qū)動器 | ASL220Z-S12/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 288*90*70 | 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(guān)驅(qū)動器 | ASL220Z-S16/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 360*90*70 | 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(diào)光驅(qū)動器 | ASL220Z-SD8/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 360*90*70 | 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(diào)光 |
名稱 | 型號 | 性能 | 安裝方式 | 外形尺寸 | 備注 |
紅外感應(yīng)傳感器 | ASL220-PM/T | 3-5m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微波感應(yīng)傳感器 | ASL220-RM/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微動感應(yīng)傳感器 | ASL220-PR/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
IP網(wǎng)關(guān) | ASL200-485-IP | ALIBUSnet/IP | 導(dǎo)軌式 | 14*28*39 | 系統(tǒng)組網(wǎng)元件 監(jiān)控軟件接口設(shè)備 |
1聯(lián)2鍵智能面板 | ASL220-F1/2 | 2組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | 開關(guān) 調(diào)光 場景 |
2聯(lián)4鍵智能面板 | ASL220-F2/4 | 4組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
3聯(lián)6鍵智能面板 | ASL220-F3/6 | 6組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
4聯(lián)8鍵智能面板 | ASL220-F4/8 | 8組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 |
6結(jié)束語
總而言之,現(xiàn)在,智能照明控制系統(tǒng)在應(yīng)用范圍方面非常廣,在建筑領(lǐng)域中,無論是在室內(nèi)還是在室外都能夠進行應(yīng)用。智能照明控制系統(tǒng)可以在辦公樓中進行使用,也可以在娛樂場所中進行應(yīng)用。智能照明系統(tǒng)在進行應(yīng)用的時候表現(xiàn)出來了很多的優(yōu)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(fā)展。
參考文獻
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