淺談智能照明控制系統(tǒng)在電氣節(jié)能設計中的應用

安科瑞劉秋霞

【摘要】提高照明系統(tǒng)的智能控制水平，不僅可以實現(xiàn)照明系統(tǒng)的自動化管理，還可以減少能源消耗，緩解當前的能源緊缺問題。將智能照明控制系統(tǒng)用于電氣照明節(jié)能設計，能夠達到節(jié)能和環(huán)保的目的。文章首先分析了智能照明控制系統(tǒng)的內(nèi)結(jié)構(gòu)和功能，然后總結(jié)在電氣照明節(jié)能設計中應用智能照明控制系統(tǒng)的必要性和相關(guān)措施。*后通過實例，詳細闡述了智能照明控制系統(tǒng)在電氣照明節(jié)能設計中的應用效果，并展望了其發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】電氣照明；節(jié)能設計；智能照明；照明控制系統(tǒng)

0引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，能源消耗總量也在不斷增高，能源緊缺成為當下亟待解決的問題。需要從多個方面著手，加強對照明技術(shù)的科技投資，實現(xiàn)節(jié)能減排，以**應對電力供應不足，有效緩解電力供應緊張的局面。電力部門對此提出了相應的要求，即在發(fā)展照明節(jié)能技術(shù)時，不影響日常工作的視覺需要，保證照明效果。在電氣照明節(jié)能設計中應用智能照明控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)能耗的智能化控制，從而達到節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的目標[1]。

1智能照明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

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1. 系統(tǒng)功能

智能照明控制系統(tǒng)具有數(shù)字化、智能化、模塊化的特點，可以對各個模塊進行智能化的控制。同時，其通過總線與**控制系統(tǒng)進行直接通信，使控制系統(tǒng)的運行更加*、可靠。（1）智能照明控制系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的功能需求、使用時間、室內(nèi)和戶外亮度進行自動調(diào)節(jié)。需要設計合理的照明場景，通過自動控制或輔助控制來實現(xiàn)照明調(diào)節(jié)功能。（2）智能照明控制系統(tǒng)對照明進行了分區(qū)，采用了與家用AIS**控制器有效連接的標準串口，可以與其他控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)[2]。

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1. 系統(tǒng)構(gòu)成

智能照明控制系統(tǒng)的構(gòu)成包括調(diào)光模塊、控制計算機、控制面板、LED觸摸顯示屏、開關(guān)模塊、智能傳感器、PC接口、時鐘管理模塊。整個系統(tǒng)（除了電力供應模塊）的所有電力裝置都有內(nèi)建的微處理器和存儲器，并且能夠經(jīng)由信號線路（光纖）與網(wǎng)絡相連。每*個單元的功能都可以由軟件設置，并由輸出裝置對各發(fā)光回路進行負載控制[3]。

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1. 控制方式

（1）場景控制。用戶可以根據(jù)自己的需求，提前設定各種不同的場景，并且可以自動切換到不同的應用場景。這種控制方式被廣泛地用于會議室、大型場館、圖書館、音樂廳、高級賓館等。（2）群組合控制。設置*個按鈕，就可以在多個區(qū)域的配電箱中進行燈光控制，實現(xiàn)對照明的控制。（3）定時控制。用戶設定時間，系統(tǒng)可以根據(jù)不同的場景進行切換。該方式主要應用地下停車場等場地。（4）光學傳感器控制。在照明系統(tǒng)中設置的光電感應器，其可以根據(jù)探測到的光線強度，自動地開啟和關(guān)閉照明燈具，通常應用在寫字樓走廊，公共衛(wèi)生間等公共場所。另外，接近外部窗戶的照明設備也可以利用光電傳感器來調(diào)節(jié)光線亮度，從而節(jié)約能源[4]。（5）遠程控制。利用網(wǎng)絡與照明控制系統(tǒng)的互聯(lián)，實現(xiàn)對燈光的遠距離控制。必要時，可設定各照明控制板的發(fā)光參數(shù)，以達到遠程控制的目的。（6）圖示化控制。通過系統(tǒng)的電子地圖功能，使用者可以直接控制整個照明區(qū)域。整個大樓的照明系統(tǒng)可以被錄入到系統(tǒng)中，相關(guān)系統(tǒng)的工作狀況可以在電子地圖中用不同的色彩來表達。（7）應急控制。當系統(tǒng)接到火災警報和安全系統(tǒng)警報時，區(qū)域內(nèi)的燈光會自動開啟。（8）日程計劃控制。可以實時設定每天不同時間內(nèi)的光照狀況，同時可以對現(xiàn)場的光照狀況進行記錄、打印，方便管理[5]。

2智能照明系統(tǒng)的應用必要性

2.1減少能耗

在對現(xiàn)代建筑電氣智能照明系統(tǒng)進行能量消耗分析時，可以更直觀地反映出該系統(tǒng)的節(jié)能特性。*般而言，沒有智慧的燈光控制，人員*進門就會立刻把所有的燈點亮，并持續(xù)開啟照明，因此存在大量的能源浪費現(xiàn)象。智能調(diào)光系統(tǒng)在室內(nèi)照明中的耗電量與其他器件的耗電量之和是整個系統(tǒng)的總能量消耗。其他部件還包括5W的可選擇的電子鎮(zhèn)流器，以及其他大約4W的測量功率。在陽光充足的情況下，選擇的電子鎮(zhèn)流器和其他調(diào)暗電路的功率比任何照明設備都要低，而且在正午時分，室內(nèi)不同工作面上的自然光線也會照射進來。當達到室內(nèi)照明標準時，系統(tǒng)會自動關(guān)掉全部照明設備。結(jié)果顯示，采用智能調(diào)暗系統(tǒng)，節(jié)能效果明顯[6]。

2.2增強功能

對比傳統(tǒng)電氣照明控制系統(tǒng)，智能照明控制系統(tǒng)具有諸多*性。隨著LED光源的不斷發(fā)展，LED光源在節(jié)能方面的應用也達到了*個新的水平。為實現(xiàn)電力照明節(jié)能的進*步發(fā)展，實現(xiàn)智能化照明系統(tǒng)的控制是*個重要的突破。（1）傳統(tǒng)電氣照明控制系統(tǒng)由于線路復雜、光照增加了能源消耗、建筑難度大、維護費用高；智能照明系統(tǒng)結(jié)合了便捷、快速、節(jié)能等特點，采用了CAN現(xiàn)場總線技術(shù)，實現(xiàn)了智能照明系統(tǒng)中的信息同步和傳輸數(shù)據(jù)功能。上位機、CAN接口適配器（適配箱）、下位機的節(jié)點照明設備，采用CAN總線網(wǎng)絡平臺進行分層連接。（2）傳統(tǒng)電氣照明控制系統(tǒng)需要人工進行控制管理，成本高、效率低，難以實現(xiàn)節(jié)能設計；智能照明控制系統(tǒng)的PC機可以通過多個插槽來實現(xiàn)本地網(wǎng)絡通信，方便用戶進行統(tǒng)*的調(diào)度和管理。PC機可以利用軟件開發(fā)平臺，開發(fā)各種不同的軟件，使之與之相適應，從而提高其自動化程度，大幅降低了使用成本，實現(xiàn)了照明的節(jié)能應用[7]。

3智能照明控制系統(tǒng)在電氣照明節(jié)能設計中的應用策略

3.1合理選擇照明設備

在家用電器的照明設計中，室內(nèi)和戶外的燈光是兩個重要的部分，在本課題的研究與設計中，*放在了室內(nèi)燈光的設計上。好的室內(nèi)空間采光，既可以滿足人們的日常生活需要，又可以創(chuàng)造出更加舒適、舒適的居住環(huán)境。例如，國內(nèi)某區(qū)域的室內(nèi)照明與節(jié)能設計單位，通過增加減光系數(shù)和使用系數(shù)，改善了室內(nèi)照明發(fā)展的要求。根據(jù)照度原則，在設計和使用過程中，增加減光率和使用系數(shù)，有助于在普通的室內(nèi)電器節(jié)能設計中進*步提高照度。從而達到更好的亮度反差，達到更高的光度均勻度、*的色溫和顯示效果。從而提高了室內(nèi)照明設備的照明品質(zhì)，減少了燈光的影響，同時也減少了對照明亮度的依賴性[8]。

3.2充分利用自然光源

自然界賦予人類無窮盡的自然光，因此應該充分利用其來節(jié)約能源。如有條件，可采用自然光作為主要光源，節(jié)約用電。自然光的使用通常有兩種情形：*是直接使用，也就是與土建專業(yè)的電氣照明設計相結(jié)合，使建筑的開窗形式達到*佳，使自然光能直接進入室內(nèi)，盡可能減少室內(nèi)電氣照明的使用時間；**是間接使用，是指通過諸如傳光、散光等裝置和系統(tǒng)，把自然光轉(zhuǎn)移到建筑物的各個部分，如間接光效應、光纖導光、鏡面反射光等。間接使用過程中需要結(jié)合智能照明控制系統(tǒng)進行自動化操作，提高自然光源的利用率[9]。

3.3優(yōu)化照明配電結(jié)構(gòu)

合理優(yōu)化照明結(jié)構(gòu)，提高配電網(wǎng)的節(jié)能效率，也有助于在電氣照明節(jié)能設計中實現(xiàn)智能照明控制系統(tǒng)的應用。比如，國內(nèi)某區(qū)域的智能電器照明節(jié)能設計單位，通過改進電壓品質(zhì)，對電壓內(nèi)部的閃變、波動、電壓漂移等問題進行了有效地控制，實現(xiàn)了照明控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，對電氣節(jié)能起到保障作用。另外，該區(qū)域的設計單位還注重對照明系統(tǒng)的諧波進行有效地控制，使三相配電網(wǎng)的各個照明負載達到均衡，從而有效地避免了頻閃的發(fā)生。此外，還要注重減少變壓器的損耗。短路損耗、空載損耗、雜散損耗等都是常見的變壓器損耗，會造成電能流失，且對電氣照明系統(tǒng)存在較大威脅。智能照明控制系統(tǒng)中*減少變壓器的損耗，可以通過選用低電阻線圈和適當?shù)拇判?，確保變壓器正常運行。

3.4引進和培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才

對智能照明控制系統(tǒng)的應用來說，需要配備相應的技術(shù)人才進行定期維護和優(yōu)化升級，因此引進專業(yè)的技術(shù)人才非常重要，這也是保證樓宇照明智能化系統(tǒng)平穩(wěn)運行的重要前提。具體的措施如下：（1）**應該持續(xù)鼓勵專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)；（2）各個企事業(yè)單位應該重視對*人才的引進及提供后續(xù)保障措施；（3）相關(guān)單位的工作人員應該多進行溝通交流，提高自身的專業(yè)水平。

4智能照明控制系統(tǒng)在電氣照明節(jié)能設計中的應用效果

文章以某五星級酒店為例，對智能照明控制系統(tǒng)在電氣照明節(jié)能設計中的應用效果進行論述。該酒店占地面*大，功能空間比較復雜，照明系統(tǒng)的節(jié)能性較差，需要引進智能照明控制系統(tǒng)加以優(yōu)化。根據(jù)國際總線標準，在賓館大廳、會議室、*套間、各樓層公用走廊等區(qū)域進行智能化照明控制。智能照明系統(tǒng)可以降低管理者的工作量，提高員工的工作效率，實現(xiàn)靈活、方便的操作控制方式，同時降低照明系統(tǒng)的能源損耗。

4.1實現(xiàn)照明控制的自動化、智能化

應用智能照明控制系統(tǒng)，可以依照預先設置的基本場景自動地工作，各種狀態(tài)之間可以自動切換。例如，在夜晚，智能控制系統(tǒng)會自動根據(jù)環(huán)境和實際需求調(diào)節(jié)燈光亮度。還可以通過靈活編程設置各個區(qū)域的光照度，適應不同場合對燈光場景的需求。例如，在離窗戶比較近、自然采光比較好的場所，智能照明控制系統(tǒng)會適當降低燈光亮度，以便利用自然光照明。當天氣和自然光環(huán)境發(fā)生變化時，智能照明控制系統(tǒng)會自動調(diào)到**的亮度，確保室內(nèi)光照環(huán)境符合使用需求。

4.2改善工作環(huán)境，提高工作效率

傳統(tǒng)的照明燈源存在頻閃問題，讓人產(chǎn)生視覺疲勞，而智能照明控制系統(tǒng)的工作頻率有時高達70kHz，能有效克服頻閃問題，保持亮度的穩(wěn)定。這樣不僅能為人們帶來舒適的工作環(huán)境，也提高了人們的工作效率。

4.3實現(xiàn)電氣節(jié)能，降低電力損耗

智能照明控制系統(tǒng)運用了電子技術(shù)，以高度智能的光感設備探測酒店內(nèi)部各個區(qū)域，并且會根據(jù)探測結(jié)果及時關(guān)閉無人區(qū)域的燈具，避免無效照明帶來的能源浪費。智能照明控制可以實時調(diào)控燈具，當室內(nèi)比較亮時，會自動調(diào)暗燈光，在確保光照環(huán)境符合要求的情況下，*大程度進行節(jié)能，可以降低酒店的電力損耗。

4.4提高管理水平，減少維護費用

智能照明控制系統(tǒng)的應用，改變了傳統(tǒng)的照明控制系統(tǒng)需要人為打開和關(guān)閉燈具的管理模式，可以實現(xiàn)自動化的運行管理，不僅能減少了人力成本的支出，提高管理水平，還降低了建筑照明系統(tǒng)的維護費用。

5智能照明控制系統(tǒng)的發(fā)展展望

5.1系統(tǒng)互聯(lián)

隨著科技水平的提高，智能照明控制系統(tǒng)在未來的發(fā)展中必將實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)各個網(wǎng)絡的互聯(lián)。在這個網(wǎng)絡中，有特定的程序控制燈光，以確保*后的燈光效果，流程的設置、編碼和識別由計算機網(wǎng)絡自動完成，從而達到照明自動化控制的目的。

5.2向智慧照明控制模式轉(zhuǎn)變

隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智能照明控制系統(tǒng)的應用范圍不斷擴大，*累了大量的經(jīng)驗。在今后，智能照明的使用將更加地人性化和靈活，能夠滿足人們的生產(chǎn)和生活需要。智能照明控制模式將逐漸向智慧照明控制模式轉(zhuǎn)變，順應時代潮流，未來的燈具運用將更具人性化，并將與人工智能的發(fā)展有機地結(jié)合起來。

6安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

6.1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*些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留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。

6.2應用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、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。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.4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）當發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不*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、樓層都有相應的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以*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設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時，開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預設的掉電狀態(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*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)閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執(zhí)行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預設的當?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定實現(xiàn)功能的多樣性。

12）預留BA或*三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

6.5設備選型

7結(jié)束語

在全球范圍內(nèi)，由于經(jīng)濟的發(fā)展，造成了大量的環(huán)境污染、資源短缺、光污染等問題。這些問題*直困擾著人們的日常生活。因此，*將電力照明與現(xiàn)代智能化技術(shù)結(jié)合起來，實現(xiàn)資源的*利用。

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