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來控制照明燈具的通斷，或通過回路中串入接觸器，實現遠距離控制。而今出現的建筑物自控(BA)系統(tǒng)，是以電氣觸點來實現區(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)出現故障時，照明系統(tǒng)亦受到影響。隨著微電子技術與數字化技術的發(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、提高照明質量。根據使用單位的經驗，不僅在照明管理與設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)的結構和組成
智能照明控制系統(tǒng)按網絡的拓撲結構，大致有以下兩種型式，總線式和以星形結構為主的混合式。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。除電源設備外，每一單元設置唯一的單元地址，并用軟件設定其功能。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、電話等），網絡橋。主系統(tǒng)對各區(qū)域實施相同的控制和信號采樣的網絡；子系統(tǒng)則對各分區(qū)實施不同具體控制的網絡。主系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間通過信息等元件連接，實現數據傳輸。
2）輸入單元：用于將外部控制信號變換成網絡上傳輸的信號；如可編程的多功能（開/ 關、調光、定時、軟啟動/ 軟關斷等）輸入開關、紅外線接收開關及紅外線遙控器（實現燈光調光或開/ 關功能）。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, 亮度傳感器）,通過對周圍環(huán)境的亮度的檢測，調整光源的亮度，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絡傳輸的信號，控制相應回路的輸出以實現實時控制。輸出單元有各種型式的繼電器。調光器（以負載電流為調節(jié)對象，除調光功能外，還可用作燈具的軟啟動，軟關閉）模擬量輸出單元，照明燈具調光接口，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、主通信控制器等設備，用于對整個系統(tǒng)進行控制和管理工作，通過網絡將控制命令與各智能控制柜的可編程控制器進行通信聯絡，同時接收來自智能控制柜內可編程控制器的有關自動及手動工作狀態(tài)、燈具開/ 關狀態(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，以便隨時調節(jié)照明的現場效果，例如系統(tǒng)設置開燈方案模式，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急照明燈組的功能。
5）系統(tǒng)設有自動/ 手動轉換開關，以便必要時對各燈組的開、關進行手動操作。
6）系統(tǒng)設置與其他系統(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）具有場景預設、亮度調節(jié)、定時、時序控制及軟啟動、軟關斷的功能。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)廠房照明設計中的應用
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、生產功能多等一些特點，而且在現在工業(yè)廠房建筑設計中出現了節(jié)能設計、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計中不僅要達到照明設計的功能性要求，而且要根據工業(yè)廠房特點及發(fā)展趨勢進行相應的技術更新，從而滿足現代化工業(yè)廠房的使用要求，并達到節(jié)能、節(jié)約設計的目的，而且有助于提高工廠的管理現代化水平。
2智能照明控制系統(tǒng)在工業(yè)廠房中應用優(yōu)勢分析
1）控制范圍的靈活修改。由于生產廠房大多使用功能較多，屬于聯合廠房，當遇到工藝布局調整時，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整。
2）模式控制的靈活設置。大多廠房中一般設置值班照明，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需要設置為值班照明，而不用專門設置值班照明配電箱及其線路。
3）根據生產計劃設置群組控制策略。例如，在照明控制中可根據工廠的長期生產計劃，設定照明控制程序，對于生產區(qū)域采用一般照明，而對于非生產區(qū)域僅提供值班照明，達到節(jié)能的目的。
4） 定時聯動控制的應用?？筛鶕_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。
5）自動感應控制的應用。通過對休息間、衛(wèi)生間等場所的照明采用人體感應控制，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施的操作量，以減少人為事故及照明設施的損壞。
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，宜在廠房內合適位置設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：確定選擇智能開關及其安裝位置。
第八步：將主控開關布線（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)
以某一廠房的設計為例，根據工藝設備的布置情況，設計了全開燈模式、晴天模式、值班模式、定時模式等，并可根據用戶需要自行編輯。整個廠房面積共2 100m2，在廠房中部設置照明
圖1 某廠房的F2-BUS 智能照明控制系統(tǒng)
LCD
顯示
程序
設定器
智能照明控制柜
控制間，控制室內設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，共設置13 套。廠房照明共設置22 個回路，其中車間內部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合的控制、管理方式，即智能照明控制柜集中控制及車間內智能開關就地控制相結合。智能照明控制柜可進行整個廠房照明控制和管理，設置于出入口的就地智能開關控制值班照明回路。衛(wèi)生間、休息室采用人體感應控制。一方面，將有關控制命令通過總線傳輸，發(fā)至各區(qū)域照明控制柜內的可編程控制器，讓其接收相關的控制命令；另一方面，接收來自各區(qū)域照明控制柜內的可編程控制器向上轉發(fā)的有關自動或手動狀態(tài)，開燈或關燈狀況等信號，（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，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狀態(tài)參數等信號。智能照明控制柜內主要元件包括：集中控制智能照明開關。LCD 顯示盤、程序設定器。照明配電柜內主要元件包括：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；通過自動調節(jié)廠房內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。廠房內本身線路繁多,功能復雜,通過采用燈光智能控制系統(tǒng)可簡化線路，節(jié)省導線和電纜的消耗量，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，進行集中監(jiān)控與遙控任務，且優(yōu)化能源的利用，節(jié)約能源并降低運行
費用。
②根據用戶要求和照明區(qū)域擴大，只需要修改軟件設置，毋須對已有線路進行改造，即可調整照明
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)結束恢復供電，系統(tǒng)將按預設定狀態(tài)恢復正常工作，實現無人值班，提高管理水平。
④照明最佳運行方式的設定，使燈具使用壽命延長，從而減少維修工作量和設備費用。
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關與廠區(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)。
結語
隨著“數字化工廠”概念的出現及國家節(jié)能減排政策的倡導，對照明的設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、生產功能多等一些特點，而且在現在工業(yè)廠房建筑設計中出現了節(jié)能設計、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計中不僅要達到照明設計的功能性要求，而且要根據工業(yè)廠房特點及發(fā)展趨勢進行相應的技術更新，從而滿足現代化工業(yè)廠房的使用要求，并達到節(jié)能、節(jié)約設計的目的，而且有助于提高工廠的管理現代化水平。
2智能照明控制系統(tǒng)在工業(yè)廠房中應用優(yōu)勢分析
1）控制范圍的靈活修改。由于生產廠房大多使用功能較多，屬于聯合廠房，當遇到工藝布局調整時，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整。
2）模式控制的靈活設置。大多廠房中一般設置值班照明，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需要設置為值班照明，而不用專門設置值班照明配電箱及其線路。
3）根據生產計劃設置群組控制策略。例如，在照明控制中可根據工廠的長期生產計劃，設定照明控制程序，對于生產區(qū)域采用一般照明，而對于非生產區(qū)域僅提供值班照明，達到節(jié)能的目的。
4） 定時聯動控制的應用。可根據開始工作、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。
5）自動感應控制的應用。通過對休息間、衛(wèi)生間等場所的照明采用人體感應控制，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施的操作量，以減少人為事故及照明設施的損壞。
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，宜在廠房內合適位置設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：確定選擇智能開關及其安裝位置。
第八步：將主控開關布線（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)
以某一廠房的設計為例，根據工藝設備的布置情況，設計了全開燈模式、晴天模式、值班模式、定時模式等，并可根據用戶需要自行編輯。整個廠房面積共2 100m2，在廠房中部設置照明
圖1 某廠房的F2-BUS 智能照明控制系統(tǒng)
LCD
顯示
程序
設定器
智能照明控制柜
控制間，控制室內設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，共設置13 套。廠房照明共設置22 個回路，其中車間內部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合的控制、管理方式，即智能照明控制柜集中控制及車間內智能開關就地控制相結合。智能照明控制柜可進行整個廠房照明控制和管理，設置于出入口的就地智能開關控制值班照明回路。衛(wèi)生間、休息室采用人體感應控制。一方面，將有關控制命令通過總線傳輸，發(fā)至各區(qū)域照明控制柜內的可編程控制器，讓其接收相關的控制命令；另一方面，接收來自各區(qū)域照明控制柜內的可編程控制器向上轉發(fā)的有關自動或手動狀態(tài)，開燈或關燈狀況等信號，（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，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狀態(tài)參數等信號。智能照明控制柜內主要元件包括：集中控制智能照明開關。LCD 顯示盤、程序設定器。照明配電柜內主要元件包括：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；通過自動調節(jié)廠房內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。廠房內本身線路繁多,功能復雜,通過采用燈光智能控制系統(tǒng)可簡化線路，節(jié)省導線和電纜的消耗量，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，進行集中監(jiān)控與遙控任務，且優(yōu)化能源的利用，節(jié)約能源并降低運行
費用。
②根據用戶要求和照明區(qū)域擴大，只需要修改軟件設置，毋須對已有線路進行改造，即可調整照明
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)結束恢復供電，系統(tǒng)將按預設定狀態(tài)恢復正常工作，實現無人值班，提高管理水平。
④照明最佳運行方式的設定，使燈具使用壽命延長，從而減少維修工作量和設備費用。
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關與廠區(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)。
結語
隨著“數字化工廠”概念的出現及國家節(jié)能減排政策的倡導，對照明的設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用。
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