智能照明系統(tǒng)原理.doc

智能照明控制系統(tǒng)原理1、引言隨著人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)工作和生活環(huán)境的要求越來越高，同時(shí)對(duì)照明系統(tǒng)的要求也越來越高。照明領(lǐng)域的能源消耗在總的能源消耗中占了相當(dāng)大的比例，節(jié)約能源和提高照明質(zhì)量是當(dāng)務(wù)之急。照明用電作為電力消耗的重要部分，已經(jīng)占到了電力消耗的10%左右，并且隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，照明用電還將不斷增加。傳統(tǒng)照明技術(shù)受到了強(qiáng)烈沖擊。一方面，由于信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展對(duì)照明技術(shù)的變化提供了技術(shù)支撐；另一方面，由于能源的緊缺，國家對(duì)照明節(jié)能越來越重視，新型的照明技術(shù)得以迅速發(fā)展，以滿足使用者節(jié)約能源、舒適性、方便性的要求。智能照明系統(tǒng)是最先進(jìn)的一種照明控制方式，它采用全數(shù)字、模塊化、分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過五類控制線將系統(tǒng)中的各種控制功能模塊及部件連接成一個(gè)照明控制網(wǎng)絡(luò)，它可以作為整個(gè)建筑物自動(dòng)化管理系統(tǒng)（BA系統(tǒng)）的，一個(gè)子系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)軟件接入BA系統(tǒng)，也能作為獨(dú)立系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行，在照明控制實(shí)現(xiàn)手段上更專業(yè)、更靈活，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種照明燈的調(diào)光控制或開關(guān)控制，是實(shí)現(xiàn)舒適照明的有效手段，也是節(jié)能的有效措施。智能照明系統(tǒng)可對(duì)白熾燈、日光燈(專用鎮(zhèn)流器)、節(jié)能燈、石英燈等多種光源調(diào)光,滿足各種環(huán)境對(duì)照明的要求。適用范圍有:大型公共建筑,如會(huì)展中心、航站樓、客運(yùn)站、體育場(chǎng)館、大型商場(chǎng)等;博物館、美術(shù)館、圖書館等文化建筑和教學(xué)建筑;星級(jí)酒店和高檔寫字樓的宴會(huì)廳、多功能廳、會(huì)議室、大堂、走道等場(chǎng)所。通過采用智能照明系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)以下控制功能:(1)時(shí)鐘控制:通過時(shí)間設(shè)定實(shí)現(xiàn)各照明區(qū)域的不同控制。(2)調(diào)光控制:通過照度探測(cè)器和調(diào)光模塊,達(dá)到各區(qū)域照度值始終在預(yù)先設(shè)定值范圍。(3)區(qū)域場(chǎng)景控制:通過控制面板和調(diào)光模塊,實(shí)現(xiàn)各照明區(qū)域的場(chǎng)景切換控制。(4)動(dòng)靜探測(cè)控制:通過動(dòng)靜探測(cè)器和調(diào)光/開關(guān)模塊,實(shí)現(xiàn)各照明區(qū)域的自動(dòng)開關(guān)控制。(5)手動(dòng)遙控器控制;通過紅外線遙控器,實(shí)現(xiàn)在正常狀態(tài)下各區(qū)域內(nèi)的照明燈具的手動(dòng)控制和區(qū)域場(chǎng)景控制。(6)應(yīng)急照明控制:系統(tǒng)對(duì)特殊區(qū)域內(nèi)的應(yīng)急照明所執(zhí)行的控制。2智能照明的國內(nèi)外現(xiàn)狀 2.1 國外現(xiàn)狀 從1983年第一座帶有智能化概念的建筑物在美國落成后，樓宇智能化成為建筑電氣發(fā)展的主流技術(shù)。各發(fā)達(dá)國家，如美國、日本及歐洲各國都對(duì)綠色節(jié)能照明提出了各自的工作計(jì)劃及目標(biāo)。為貫徹執(zhí)行資源的開發(fā)和節(jié)約并舉、將節(jié)約置于首位的方針。美國從2000年起投資5億美元實(shí)施國家智能照明計(jì)劃。6美國能源部預(yù)測(cè)，到2010年前后，美國將有55%的白熾燈和熒光燈被半導(dǎo)體燈具替代，每年僅節(jié)電就可達(dá)350億美元。世界著名的印制電路板生產(chǎn)公司、奧地利的AT&S也積極開發(fā)LED用于印制電路板，并打算將該類印制電路板作為未來的支柱產(chǎn)品。韓國政府則在實(shí)施將路燈更換成智能照明系統(tǒng)的計(jì)劃。歐盟已經(jīng)規(guī)定，自2009年9月1日起，所有超市不允許銷售白熾燈泡，也不允許銷售高壓的熒光燈燈泡，只能銷售節(jié)能燈。波士頓大學(xué)教授ThomasLittle說道：“我們現(xiàn)在正在做的事情就是抓住這個(gè)機(jī)會(huì)，把聯(lián)網(wǎng)功能嵌入照明革命之中。隨著白熾燈和日光燈被取代，我們希望把聯(lián)網(wǎng)技術(shù)嵌入智能照明之中?！?.2 國內(nèi)現(xiàn)狀90前后，在國外智能照明蓬勃發(fā)展的背景下，眾多企業(yè)相繼投入大量人力物力進(jìn)行研發(fā)，十年過去，成果磐然。隨著國家主席胡錦濤訪美期間參觀世界首富比爾蓋茨位于西雅圖的私人豪宅，所有電器設(shè)備均被連接成一個(gè)可控網(wǎng)絡(luò)，含蓋了包括智能氣象、智能照明、智能通風(fēng)、智能電工和智能安防等各項(xiàng)“未來科學(xué)技術(shù)”，堪稱世界智能家居的“未來之屋”。上海世博會(huì)上，大家見識(shí)到了不同的館區(qū)不同的國家有著不同的風(fēng)采，但是，不管是美國館，加拿大館，文化中心還是上汽通用汽車館，都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是室內(nèi)照明全部采用被稱為“21世紀(jì)綠色光源”的智能照明系統(tǒng)。由此可見，智能照明已經(jīng)成為全球各國各行業(yè)的照明方面的共識(shí)。 在中國“綠色照明工程促進(jìn)項(xiàng)目”實(shí)施計(jì)劃的推動(dòng)下，智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而出，集四大節(jié)能功效于一身:智能穩(wěn)壓（節(jié)電）、提高功率因素（節(jié)能）、消除浪涌諧波、延長燈具壽命。這充分體現(xiàn)了“智能照明”的宗旨：節(jié)約用電、提高工作和生活的質(zhì)量。3、智能照明控制系統(tǒng)原理與組成智能照明系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)的全數(shù)字、模塊化、分布式總線型控制系統(tǒng)。中央處理器、模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)總線直接通信，利用總線使照明、調(diào)光、百葉窗、場(chǎng)景、控制等實(shí)現(xiàn)智能化，并成為一個(gè)完整的總線系統(tǒng)?？梢罁?jù)外部環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)總線中設(shè)備的狀態(tài)，達(dá)到安全、節(jié)能、人性化的效果，并能在今后的使用中根據(jù)用戶的要求通過計(jì)算機(jī)重新編程來增加或修改系統(tǒng)的功能，而無須重新敷設(shè)電纜，智能照明控制系統(tǒng)的可靠性高，控制靈活，是傳統(tǒng)的照明控制方式所無法做到的。智能照明的系統(tǒng)通常主要由調(diào)光模塊、繼電器模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、場(chǎng)景定時(shí)模塊、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊等部件組成。線路系統(tǒng)：總線式智能照明簡(jiǎn)單的開關(guān)特點(diǎn)：負(fù)載回路連線接到輸出單元的輸出端，控制開關(guān)用四芯通信線與輸出單元相連。負(fù)載容量較大時(shí)僅考慮加大輸出單元容量，控制開關(guān)不受影響；開關(guān)距離較遠(yuǎn)時(shí)，只須加增加相應(yīng)的CANHUB智能設(shè)備；可通過軟件設(shè)置多種功能（開/ 關(guān)、調(diào)光、定時(shí)等）。控制方式：智能照明控制，控制功能強(qiáng)、方式多、范圍廣、自動(dòng)化程度高，通過實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的預(yù)設(shè)置和記憶功能，操作時(shí)只須按一下控制面板上某一個(gè)鍵即可啟動(dòng)一個(gè)燈光場(chǎng)景（各照明回路不同的亮暗搭配組成一種燈光效果），各照明回路隨即自動(dòng)變換到相應(yīng)的狀態(tài)。上述功能也可以通過其他界面如遙控器等實(shí)現(xiàn)。照明方式：智能照明控制系統(tǒng)采用“調(diào)光模塊”，通過燈光的調(diào)光在不同使用場(chǎng)合產(chǎn)生不同燈光效果，營造出不同的舒適的氛圍。管理方式：傳統(tǒng)控制對(duì)照明的管理是人為化的管理；智能控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)能源管理自動(dòng)化，通過分布式網(wǎng)絡(luò)，只需一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)整幢大樓的管理。圖1 總線制智能照明控制系統(tǒng)4、智能照明系統(tǒng)應(yīng)用潛力分析（1)良好的節(jié)能效果 采用智能照明控制系統(tǒng)的主要目的是節(jié)約能源，智能照明控制系統(tǒng)借助各種不同的預(yù)設(shè)置控制方式和控制元件，對(duì)不同時(shí)間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和合理管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這種自動(dòng)調(diào)節(jié)照度的方式，充分利用室外的自然光，只有當(dāng)必需時(shí)才把燈點(diǎn)亮或點(diǎn)到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平，節(jié)電效果十分明顯，一般可達(dá)30%以上。10此外，智能照明控制系統(tǒng)中對(duì)熒光燈等進(jìn)行調(diào)光控制，由于熒光燈采用了有源濾波技術(shù)的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，降低了諧波的含量，提高了功率因數(shù)，降低了低壓無功損耗。 （2)延長光源壽命。不僅可以節(jié)省大量資金，而且大大減少更換燈管的工作量，降低了照明系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，管理維護(hù)也變得簡(jiǎn)單了。無論是熱輻射光源，還是氣體放電光源，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)是光源損壞的一個(gè)主要原因。因此，有效地抑制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)可以延長光源的壽命。智能照明控制系統(tǒng)能成功地抑制電網(wǎng)的浪涌電壓，同時(shí)還具備了電壓限定和軛流濾波等功能，避免過電壓和欠電壓對(duì)光源的損害。采用軟啟動(dòng)和軟關(guān)斷技術(shù)，避免了沖擊電流對(duì)光源的損害。通過上述方法，光源的壽命通?？裳娱L24倍。（3）改善工作環(huán)境，提高工作效率 良好的工作環(huán)境是提高工作效率的一個(gè)必要條件。良好的設(shè)計(jì)，合理地選用光源、燈具及優(yōu)良的照明控制系統(tǒng)，都能提高照明質(zhì)量。智能照控制系統(tǒng)以調(diào)光模塊控制面板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平開關(guān)控制燈具，可以有效地控制各房間內(nèi)整體的照度值，從而提高照度均勻性。同時(shí)，這種控制方式內(nèi)所采用的電氣元件也解決了頻閃效應(yīng)，不會(huì)使人產(chǎn)生不舒適、頭昏腦脹、眼睛疲勞的感覺。（4）實(shí)現(xiàn)多種照明效果 多種照明控制方式，可以使同一建筑物具備多種藝術(shù)效果，為建筑增色不少?，F(xiàn)代建筑物中，照明不單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應(yīng)具備多種的控制方案，使建筑物更加生動(dòng)，藝術(shù)性更強(qiáng)，給人豐富的視覺效果和美感。以某工程為例，建筑物內(nèi)的展廳、報(bào)告廳、大堂、中庭等，如果配以智能照明控制系統(tǒng)，按其不同時(shí)間、不同用途、不同的效果，采用相應(yīng)的預(yù)設(shè)置場(chǎng)景進(jìn)行控制，可以達(dá)到豐富的藝術(shù)效果。 （5）管理維護(hù)方便 智能照明控制系統(tǒng)對(duì)照明的控制是以模塊式的自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔，照明預(yù)置場(chǎng)景的參數(shù)以數(shù)字式存儲(chǔ)在EPROM中，這些信息的設(shè)置和更換十分方便，使大樓的照明管理和設(shè)備維護(hù)變得更加簡(jiǎn)單。 （6）有較高的經(jīng)濟(jì)回報(bào)率 我們以上海地區(qū)為參照點(diǎn)，僅從節(jié)電和省燈這兩項(xiàng)做過一個(gè)估算，得出這樣一個(gè)結(jié)論：用三至五年的時(shí)間，業(yè)主就可基本收回智能照明控制系統(tǒng)所增加的全部費(fèi)用。而智能照明控制系統(tǒng)可改善環(huán)境，提高員工工作效率以及減少維修和管理費(fèi)用等，也為業(yè)主節(jié)省下一筆可觀的費(fèi)用。5、結(jié)論 智能照明已經(jīng)正式列入國家計(jì)劃,終端節(jié)能優(yōu)先的觀念已經(jīng)深入人