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浅谈智能照明控制系统在校园建筑中的应用

发布时间: 2021-12-21  点击次数: 238次

安科瑞 于洋

智能照明控制系统体现出强大的优越性,不仅可以满足现代建筑中的照明需求,提升照明环境品质,还可以充分利用和节约能源,使建筑物更加节能、环保。本文即分析了智能照明系统的原理及应用效果,并结合具体工程案例详细阐述了其在建筑中的应用。

关键词:照明节能;智能照明控制系统

1.前言

以前由于成本、技术不成熟等原因,智能照明系统仅在一些重要项目及会场、舞台等需要特定灯光场景的场合中得到应用。随着建筑智能化成为当今建筑发展的主流技术,各种智能照明设备及模块的国产化程度越来越高,产品也越来越丰富,智能照明控制系统在学校建筑中也得到了一定规模的应用。教学楼中的照明系统不仅要有足够的照度,还要能满足楼内舒服的视觉感受,减少光的干扰和污染,而引入智能照明控制系统是满足这些要求的理想解决方案。 

2.智能照明控制系统应用效果

1)减少建设投资,降耗节能,延长灯具寿命

节能是照明控制系统的突出优势。根据国外统计资料显示,办公照明用电量约占一栋办公楼能耗的三分之一,办公照明的设备费用约占电气工程费用的十分之一左右,因此,选择合理的照明方案不但能节约能源,还能大大减少穿管布线施工的工作量。传统的楼宇公共区域照明工作模式,一般是白天关灯晚上开灯,而采用智能照明控制系统后,可以根据不同场合、不同的人流量,进行时间段、工作模式的细分,让不必要的照明自动关掉,让需要的照明在需要时自动开启,有效减少了灯具的工作时间,节省不必要的能源开支,也延长了灯具的寿命。同时,系统还能充分利用自然光,通过电动窗帘和调光模块自动调节室内照度已满足环境需求。

2)改善光照环境,提高工作效率

良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。合理地选用光源、灯具及性能优越的照明控制系统,能提高照明质量。智能照明控制系统具有开关和调光两种控制方法,可以有效地控制各种照明场所的平均照度值,从而提高照度均匀性。系统可以根据不同的时间段、人们的不同需要,自动调节环境照度。

3)实现多种照明场景

多种照明控制方案可以使同一建筑物具备多种艺术效果,为建筑增色不少。在现代建筑物中,照明不单为满足人们视觉上的明暗效果,更因为采用多种控制方案,使建筑物更加生动、艺术性更强,给人丰富的视觉效果和美感。一栋建筑物中,室外景观照明、泛光照明可以预设为春夏秋冬四季变化,周末节假日场景,大型庆典场景,会客厅、会议室等可以预设会议、投影、会间休息等不同场景。在传统的人工控制方式下,难以实现如此多种多样的照明效果。

4)提高管理水平

智能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。一般情况下,不需要人的参与,照明系统会自动实现开关和调光功能。既大大减少了管理人员的数量,也排除了由于人为因素的干扰而出现的不定时开关。

3. 实际应用案例

某高校项目位于惠州市,共15个单体建筑依山而建,其中包含教学办公楼、创新实验室、多功能报告厅、图书馆、学员宿舍、酒店及室内运动馆组成建筑群。本次介绍的是教学区(教学办公楼、多功能报告厅、图书馆、运动馆)、建筑泛光与园林景观智能照明控制系统。

以下是其使用智能照明系统所用的功能:

(一)教学办公主楼

主楼地下室(共两层)设置一个容纳500人的多功能演播厅,平时可以用于学员上课、播放电影、举行文艺活动等。此房间设置多种场景灯光控制效果,所有灯可由一个集成面板操作,至多可设置10多种不同的场景,还可以结合使用需要系统软件设定值进行分区域、分时间段灯光控制。例如,清晨保洁时间段6:007:00,可以通过系统软件设定房间内30%灯具开启状态,时间到了,这部分灯直接点亮,届时无需现场开启灯具,方便保洁员进行现

场保洁。

主楼地上三层教室主要用于学员上课,此类房间主要设置开关控制模式的智能照明灯具,所有灯具由一个集成面板操作,设置于讲台区,由教师根据课堂需要随时开启不同灯光场景,方便教学。同时为了方便课余时间使用教室,在教室门口侧墙设置一键开关面板,方便一键总控所有灯具。教室休息区采用可调光控制的智能照明灯具,通过在窗户内侧设置灯光照度传感器,根据传感器检测到的不同照度值来调节休息区照明灯具开启亮度,灯具可实现0~100%范围调光,实现节能效果。

(二)多功能报告厅

现场分120人、250人两个多功能报告厅,多功能报告厅智能照明灯光设置与主楼500人演播厅基本一致,仅仅灯光场景数量少一些,一共设置了8种场景。

(三)图书馆

图书馆为一栋三层建筑,其中首层为室内游泳池,二三层为图书阅览室。首层室内游泳池三面墙体为落地窗式玻璃幕墙,采用可调光控制的智能照明灯具,通过在窗户内侧设置灯光照度传感器,根据传感器检测到的不同照度值来调节休息区照明灯具开启亮度,灯具可实现0~100%范围调光,实现节能效果。图书阅览室采取调光与开关控制相结合的智能灯控模式,一方面通过设置于窗户内侧的照度传感器检测室内亮度来实现整个阅览室调光控制,同时又在每个阅览桌上设置一键集成面板来操作阅读区的灯光,满足不同读者对灯光亮度的适用习惯。

(四)运动馆

运动馆分室内羽毛球馆、乒乓球馆、健身房等功能房间,现场根据不同功能房间对灯光控制需要进行个性化设置。其中羽毛球馆按智能开关控制模式设置照明灯具,现场设置简单的一键集成面板来操作整个场馆灯光的开启与关闭;乒乓球馆按每个乒乓球桌划分区域单独设置智能调光效果,每个区域设置可调光的一键集成面板,方便运动员自行调整灯光亮度;健身房考虑涉及到不同类型的健身器材与健身爱好者,主要考虑设置多种场景的智能调光模式,通过设定不同场景灯效,实现健身房达到和悦的健身氛围。

(五)建筑泛光与园林景观照明

考虑到整个校园为山体建筑,建筑物相对分散,室外人行道路也婉婉曲折。建筑泛光与园林景观照明也采用智能照明系统,采取智能开关控制模式实现不同时间段的灯光场景效果。

4.安科瑞为校园建筑智能照明控制提供解决方案

4.1安科瑞智能照明监控系统采用分层分布式结构,即站控层,通讯层与间隔层; 如图(1)所示: 

 

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图(1)网络拓扑图

 

间隔设备层主要为:开关驱动器,这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内,这些装置均通过现场KNX总线组网通讯,实现数据现场采集。 

网络通讯层主要为:智能照明网关,其主要功能为把分散在现场采集装置集中控制,同时远传至站控层,完成现场层和站控层之间的数据交互。 

站控管理层:设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上,集中采集显示现场设备运行状况,以人机交互的形式显示给用户。 以上开关模块均采用KNX总线传输,一般都采用4根连线,接线简单方便,传输距离可达1.2km。

4.2安科瑞智能照明系统组成

1. 定时控制 

通过时钟管理器,实现整个系统的有关区域照明的定时和自动管理功能,实现公共通道、景观照明、泛光照明、车库照明定时控制。如百叶窗定时升降、集中供热定时调节、节假日照明定时关闭、定时通知等。 

浅谈智能照明控制系统在校园建筑中的应用 -于洋-12.212917.png

 

 

2. 场景控制 

智能照明控制系统根据各个部门的需求,设定不同种类的场景模式,进行各种照明灯光的组合,达到美化工作环境的效果;结合人体感应传感器,当人员离开时,关闭所有该会议室照明。 

3. 实时监控 

中控室,配置一台中控主机,所有照明控制设备,通过KNX网关,接入监控系统,操作管理人员,可以通过中控电脑,实时监视总线、区域、楼层、楼栋等照明状态,并可根据需求进行控制调整。系统绘图工具支持向量图和多层页面,图形页面缩放方便,切换简单,支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等图形对象的嵌入、支持二维、三维图元的绘制,增加可视化的空间效果。 

 

浅谈智能照明控制系统在校园建筑中的应用 -于洋-12.213192.png

 

4. 报警处理 

系统提供了警报处理能力,用户可采用编程来完成不同的任务,当某种警报条件出现时应做什么,可由用户自行确定。 

5.事件通报 系统提供了事件通报功能,支持邮件通报、文本输出以及事件驱动打印,可按照用户预先设置的条件,触发事件通报功能。 

浅谈智能照明控制系统在校园建筑中的应用 -于洋-12.213317.png

 

 

4.3设备选型

 

智能照明控制系统

序号

产品名称及型号

主要功能

说明

1

总线电源

ASL100-P640/30

总线电源,不仅为总线模块提供电压,耦合总线信号。还会提供一个30V的辅助直流电压端子,为其他的外设(如触摸屏幕、IP网关等)提供电压。

电源模块是系统选型的不可缺少元件,具体数量按实际情况而定。

2

2路开关驱动器

ASL100-S2/16

开关驱动器,有四路、八路、十二路三种型号可选择。

适用于只需要开关控制场合,如办公室、车库、教室、厂房、走道梯厅等

4路开关驱动器

ASL100-S4/16

主要实现对负载的开关控制。具有手动操作开关、开关延时设定、状态反馈、场景控制、阈值开关等功能。

8路开关驱动器

ASL100-S8/16

12路开关驱动器

ASL100-S12/16

3

2路带电流反馈开关驱动器

ASL100-S2I/16

带电流反馈开关驱动器,有四路、八路、十二路三种型号可选择。

    相比较开关驱动器外,可实现电流检测、故障判断的功能。一般用于大型商场、机场等项目

4路带电流反馈开关驱动器

ASL100-S4I/16

主要实现对负载的开关控制。具有手动操作开关、开关延时设定、状态反馈、场景控制、阈值开关、电流检测、回路故障判断等功能。

8路带电流反馈开关驱动器

ASL100-S8I/16

12路带电流反馈开关驱动器

ASL100-S12I/16

4

2路0-10v调光驱动器

ASL100-SD2/16

0—10V调光驱动器,有两路、四路两种型号可选择。

适用于需要调光控制的场合,如会议室等

4路0-10v调光驱动器

ASL100-SD4/16

该模块既可以对负载进行开关控制,还可以输出0—10V调光信号对具有0-10V调光接口的灯具进行调光,此外该模块还可实现预设控制、场景控制功能。

5

2路可控硅调光驱动器

ASL100-TD2/5

可控硅调光驱动器,既可以对负载进行开关控制,还可以对支持可控硅调光的灯具进行调光此外该模块还可实现预设控制、场景控制功能。

适用于需要调光控制的场合,如会议室等

6

窗帘驱动器

ASL100-C4/6

窗帘控制驱动器,主要实现窗帘电机控制。具有手动控制、场景控制、时间设置、步进控制、场景功能。

7

一联两键 智能面板

ASL100-F1/2

智能面板有一联两键、两联四键、四联八键三种选择。

主要用于控制回路较少或者需要区域控、总控的小房间、值班室等区域

两联四键 智能面板

ASL100-F2/4

可通过区分按键短按长按并结合不同参数设置实现开关控制、调光控制、百叶窗控制、场景控制、数值发送控制等功能。

四联八键 智能面板

ASL100-F4/8


8

照度和人体移动二合一传感器

ASL100-T2/BM

该系列两通道传感器,分别探测人体移动(物体移动)和光照度,将感应的信号处理后传递给其他控制模块(如调光驱动器、开关驱动器等)并实现相应的自动控制功能。

主要用于走道、楼梯等公共区域。根据当前照度及有人无人情况自动开灯或者关灯。

照度和微波二合一传感器

ASL100-T2/BR

9

干接点输入模块

ASL100-DI4/20

干接点输入模块,通过外部输入或()手动操作按键来控制驱动器的动作。模块自带20VDC输入信号,无需外部电压输入。当检测到外部干接点信号输入时,模块可实现开关、调光、窗帘控制等功能。

一般在应急照明箱内,做消防联动用。

当消防信号是有源信号时,选用湿接点模块。

湿接点输入模块

ASL100-WI4/230

湿接点模块通过外部输入或()手动操作按键来控制驱动器的动作。该湿接点模块支持24V~230V AC DC电压输入。当系统检测到外部有源信号输入时,模块可实现开关、调光、窗帘控制等功能。

 

5.结束语

智能照明控制系统在节能和节省灯具使用的同时,有效节省了电费与管理费用的支出。根据整个学校日常运营来看,节能效果达到30%左右,同时可将灯具使用寿命延长2-3倍。虽然初期投资稍大些,但减少了施工布线,节省了控制设备,降低了能耗。根据目前统计分析,仅在节能和减少设备布线这两项,就可在2-3年内收回投资,效果还是令人满意的。

 

参考文献:

[1] 鲁鸿雁,丁锡宏. EIB在办公楼中的应用[J].智能建筑与城市信息,2003(08).

[2] 企业微电网设计与应用手册.2020.06版.

[3] 智能照明控制系统.2020.08版.

   [4] 曾志雄,李兆德.智能照明控制系统在学校建筑中的应用.


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