上海中心大廈智能照明系統(tǒng)探索

方文平

上海中心大廈是亞洲第一的超高層建筑。總高度達632米，建筑主體118層，結(jié)構高度580米，總建筑面積57.6萬平方米。

2013年上海亞明照明有限公司承接了上海中心大廈室內(nèi)、室外及塔冠照明工程。

上海亞明照明有限公司的前身是1923年制造了中國第一支“亞”字牌白熾燈泡的上海亞浦耳電燈泡廠，是中國電光源第一品牌。近百年來，“亞”字品牌創(chuàng)造造了中國民族歷史上無數(shù)個第一：中國第一支日光燈管、中國第一支汞燈、中國第一支標準燈泡、中國第一支高壓鈉燈、中國第一支金鹵燈等?！皝啞弊制放剖堑谝慌簧虾Ｊ性u定的中國馳名商標。新世紀以來，亞明照明公司提出了“倡導綠色照明，寫意精彩生活”的公司使命，并提出公司遠景：“立志建成中國一流的照明企業(yè)”。公司聚焦景觀、道路、工業(yè)、辦公照明目標市場，不單是產(chǎn)品制造商，而是集光源、燈具、電器、智能控制為一體照明整合解決方案的集成商。

上海中心大廈是亞明公司承接的2.8億元的最大一個智能照明系統(tǒng)項目。燈具規(guī)格品種多達52種，燈具數(shù)量多達4萬個；辦公區(qū)域要求高，要保持工作面恒照度；功能模式多，要實現(xiàn)多種照明，要有良好的節(jié)能效果，還要延長光源壽命，達到環(huán)保、安全、舒適；照明控制設備多，達5000多個；控制系統(tǒng)難度大，要有集中、分立、聯(lián)動控制；燈具要美觀，安裝維修方便。上海中心大廈是國內(nèi)首個采用最新照明及信息化控制技術的綠色節(jié)能超高層建筑。室內(nèi)照明工程項目獲照明工程設計三等獎。

本文擬就上海中心大廈智能照明系統(tǒng)的創(chuàng)新探索略作介紹。

一、上海中心大廈智能照明系統(tǒng)的目標

中心大廈照明的主要目標為：（1）按照功能區(qū)域來劃分上海中心各個區(qū)域。（2）要求利用環(huán)境光感數(shù)據(jù)進行明暗有序和適度的照明環(huán)境讓人進入上海中心就感受到舒適的辦公環(huán)境。（3）燈光智能照明管理要求能夠?qū)Υ髲B內(nèi)所有功能區(qū)域的燈光照明進行實時監(jiān)控、利用當?shù)靥煳臅r鐘計算日出日落時間進行照明場景控制、環(huán)境照度數(shù)據(jù)采集分析管理、日程安排燈光的場景動作等等。（4）大廈的照明耗電約占整個電能消耗的約35%，要求通過控制系統(tǒng)能節(jié)省更多的能源消耗。（5）大廈的燈具數(shù)量多，要求通過智能照明控制管理系統(tǒng)可延長燈具壽命，降低大樓照明運行費用。（6）大廈燈光智能照明系統(tǒng)可以與消防疏散系統(tǒng)進行聯(lián)動，一旦發(fā)生火警，相對應的燈光照明回路會自動打開。（7）大廈燈光智能照明系統(tǒng)可以與安防監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)動，一旦某監(jiān)控點發(fā)生報警動作，相對應的燈光照明回路會自動打開，為視頻監(jiān)控系統(tǒng)更好的進行視頻數(shù)據(jù)采集。

二、上海中心大廈智能照明系統(tǒng)的難點

1.先進智能控制

上海中心大廈對照明的要求不僅要求提供舒適、綠色的光照，同時不同的區(qū)域場合需要不同的照明環(huán)境。傳統(tǒng)的照明控制一般只包含了綜合布線、計算機網(wǎng)絡、安防、消防、閉路電視監(jiān)控等子系統(tǒng)，對于上述的要求是難以實現(xiàn)的。只有通過智能照明管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同功能區(qū)域建筑物的照明及能源管理，通過不同的場景模式、定時模式、感應模式、集中控制模式等進行管理，才能實現(xiàn)管理及控制。

2.實行多種照明

智能照明控制管理系統(tǒng)按不同時間、不同用途設定為工作模式、休息模式、來訪模式、清潔模式、關閉模式，尤其是辦公區(qū)域，無論是白晝或者是黑夜，始終要保持工作面的“恒照度”，同時要大大降低能耗的效果，這個新的照明在技術上需要突破。

3.良好節(jié)能效果

大廈的照明耗電占整個電能消耗約35%，這對智能照明系統(tǒng)提出了很好的要求，就是要用最經(jīng)濟的能耗來提供最舒適的照明，這是考驗智能照明系統(tǒng)的管理效率。

4.延長光源壽命

延長光源的壽命不僅可以為上海中心大廈節(jié)省大量資金，而且大大減少更換燈具的工作量，降低了大樓照明系統(tǒng)的運行費用，管理維護也會變得非常簡單，對于較難安裝區(qū)域的燈具及昂貴燈具更具有特殊意義。這個新照明難點帶來了新的課題。

5.要有聯(lián)動控制

就是智能照明系統(tǒng)不僅要求消防系統(tǒng)、安防報警系統(tǒng)等，還要有應急照明控制，總之對自動控制、實時監(jiān)控、報警系統(tǒng)要求有高可靠性。

三、上海中心大廈智能照明系統(tǒng)的實施

（一）選擇照明光源

眾所周知，隨著科技的發(fā)展及新材料的應用，光源發(fā)光的小效率也在不斷提高。從第一代的白熾燈發(fā)光效率8-15Lm/W到第二代的熒光燈發(fā)光效率50Lm/W；第三代的氣體放電燈發(fā)光效率45-90Lm/W直至目前第四代的半導體發(fā)光二極管發(fā)光效率80Lm/W以上。在實際選用上，需要綜合充分考慮光源的壽命、發(fā)光效率、安全性、經(jīng)濟性、維護性、顯色性、使用的功能特性、光源配套燈具的適用性等方面的問題。所以，在上海中心大廈光源選用上我們采用了LED新光源。

LED照明產(chǎn)品，體積小，發(fā)光亮度高；能耗小，節(jié)能環(huán)保好；LED光發(fā)熱量低，可以比白熾燈節(jié)能80%，比熒光燈節(jié)能39%，而且無污染，光源內(nèi)無紅外線、紫外線的輻射，也無汞等有害物質(zhì)；壽命長，可靠性很高；一般壽命可達6萬小時，最高壽命可達10萬小時；照明很安全，維修也方便，是優(yōu)選的光源。

（二）劃分照明區(qū)域

亞明公司承接的項目一期由AB標段及地下車庫組成。AB標段由8層至82層組成（不含設備層）。我們把上海中心大廈劃分為五個區(qū)域、分別為：二區(qū)：8層至19層；三區(qū)：22層至34層；四區(qū)：37層至49層；五區(qū)：52層至65層；六區(qū)：68層至81層。單層面積從2500-4600平方米不等，地下車庫由B3、B4、B5層組成。一期的AB標段是上海中心的核心部分，是組建后的上海中心辦公區(qū)域。

（三）攻克照明難點

1.攻克辦公區(qū)域的“恒照度”關

我們在辦公區(qū)域每層樓面靠近窗戶端設置了一圈照度/存在感應器，當白晝及夜晚太陽光射進辦公區(qū)域時和無太陽光時，照度/存在感應器感應到光線的強弱的變化，自動反饋至總控制機房。因此，通過計算機的模擬計算，工作面的初始平均照度達到735LX。這樣，經(jīng)過室內(nèi)燈光無極調(diào)光控制，有恒照度控制器自動調(diào)節(jié)日光燈的照度，使辦公區(qū)域在工作面上，不管白天或黑夜，始終保持在500LX照度值。在公共辦公區(qū)域，我們選取了長條形高光效LED燈具作為辦公區(qū)域主光源，燈具長度為1.8米，功率為：60W，光效達到：80LM/W。色容差： 3.5 SDCM。色溫：4000K。空間排布形式采用間距6米布置一條燈帶，燈與燈之間采用無縫連接的方式。為防止炫光，在燈具出光面采用高透光性的磨砂亞克力面板，其透光率為85%以上，壽命能達到5萬小時以上，并具備簡易的可更換性。

2.攻克“節(jié)能”關

我們通過智能照明控制管理系統(tǒng)，通過環(huán)境系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集，充分利用室外自然光，對不同時間、不同環(huán)境光照度進行精確設置，利用最少的能源保證所要求的照度水平，進行合理管理，節(jié)能一般可達到30%以上。同時燈光調(diào)控系統(tǒng)對燈進行調(diào)光時，可節(jié)省的電能高達未用電能的 98%。 由于人眼對光強的感受是非線性的，因此，將亮度級降低 10% 以上而人卻基本覺察不到亮度的變化。這樣，就可以節(jié)省近 10% 的電能。如果將調(diào)光級別降低 50%，則可以節(jié)省大約 40% 的電能。這樣智能照明控制管理系統(tǒng)能用最經(jīng)濟的能耗提供最舒適的照明。

3.攻克“延長光源壽命”關

我們找到燈具損壞的主要原因是電壓過高，所以，適當?shù)亟档蜔艟吖ぷ麟妷菏茄娱L燈具壽命的有效途徑。我們通過智能照明控制管理系統(tǒng)采用了軟啟動和軟關斷技術，通過電壓限制，還成功地抑制電網(wǎng)沖擊、浪涌電壓，使燈具壽命延長2至4倍。

4.攻克照明“功能模式”關

我們把辦公、公共區(qū)域設定為“工作模式”、“休息模式”、“來訪模式”、“清 潔模式”、“關畢模式”，對每個功能模式實施不同照明。工作模式：平時工作時的亮燈狀態(tài)，利用恒照度調(diào)節(jié)亮暗，使人眼不易有疲勞感；休息模式：休息時候亮燈狀態(tài)，亮度為最亮狀態(tài)亮度的50%，不影響人休息；來訪模式：有重要客人到達時燈光100%亮度，不受恒照度調(diào)節(jié)控制；清潔模式：打掃衛(wèi)生時，亮度為最亮狀態(tài)亮度的40%，滿足普通照明需要；關畢模式：所有燈光關閉，應急照明打開；

平時工作模式進入自動運行狀態(tài)，也可以將照明回路做不同的亮暗搭配，使房間始終保持在合適的燈光環(huán)境下，操作時只需按動某一個場景按鍵即可調(diào)用所需的燈光場景。

（四）確定智能控制

1.五大控制

（1）定時控制：通過智能主機的定時功能，實現(xiàn)對各區(qū)域內(nèi)用于正常工作狀態(tài)的照明燈具時間上的不同控制。

（2）場景控制：通過控制面板、人機界面等，實現(xiàn)在正常狀態(tài)下對各區(qū)域內(nèi)用于正常工作狀態(tài)的照明燈具的場景靈活切換和控制。

（3）照度自動調(diào)節(jié)控制：通過照度感應器等元件，實現(xiàn)在正常狀態(tài)下對各區(qū)域內(nèi)用于正常工作狀態(tài)的照明燈具的自動調(diào)光控制，使該區(qū)域內(nèi)的照度不會隨日照等外界因素的變化而改變，始終維持在預設照度值左右。

（4）移動探測控制：通過移動人感探測感應控制，實現(xiàn)在正常狀態(tài)下對各區(qū)域內(nèi)用于正常工作狀態(tài)的照明燈具的自動開關控制。

（5）應急照明的控制：大樓智能照明控制管理系統(tǒng)對上海中心的應急照明所執(zhí)行的控制，包含以下兩種控制：正常狀態(tài)下的自動調(diào)節(jié)照度和區(qū)域場景控制同調(diào)節(jié)正常工作照明燈具的控制方式相同。在應急狀態(tài)下對各區(qū)域內(nèi)用于應急工作狀態(tài)的照明燈具實現(xiàn)放棄調(diào)光等控制，使處于事故狀態(tài)的應急照明達到100%。

2.二大功能

（1）支持國際天文時鐘功能，通過大樓經(jīng)緯度及國際天文時鐘數(shù)據(jù)，可以得到大樓實際的日出日落時間（自動同步及運算）。

（2）燈光節(jié)能資源管理功能，可以把整個大樓的燈光照明數(shù)據(jù)整合進行實時監(jiān)控、資源管理，更好地做好節(jié)能決策。

（五）先進智能照明系統(tǒng)

1.智能控制功能強大

有功能強大的軟件支持，系統(tǒng)具有集中控制和分立式控制，兼容性好；具有區(qū)域管理控制、定時控制、璉路控制功能；并對燈光調(diào)光控制、場景控制、遠程控制、感應控制、無線遙控及其他系統(tǒng)聯(lián)動控制。

2.系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能顯著

系統(tǒng)可依據(jù)個人的喜好調(diào)節(jié)燈光的亮度、照明場景的組合、房間的溫度、百葉窗的角度等。通過傳感器和時段管理實現(xiàn)照明和溫度節(jié)能，以最大限度地節(jié)約能源和提升客戶的使用滿意度。

3.系統(tǒng)穩(wěn)定高可靠性

每個單元內(nèi)置微處理機，可分立工作。一個執(zhí)行模塊故障不會影響其他執(zhí)行模塊，智能控制網(wǎng)關主機提供數(shù)據(jù)備份功能，當網(wǎng)關主機故障時，可以直接對執(zhí)行模塊進行手動控制。當執(zhí)行模塊發(fā)生故障時，只要設置好設備ID即可更換新的模塊，不影響原有系統(tǒng)。

4.系統(tǒng)施工維護方便

系統(tǒng)的擴展性不必改動布線，只需添加總線單元、傳感器和驅(qū)動器，就可以實現(xiàn)新的功能需求；智能化管理可記錄并統(tǒng)計系統(tǒng)中設備的運行狀況，并可遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的設備，依據(jù)外界環(huán)境的變化自動調(diào)節(jié)設備的狀態(tài)，功能的修改只需通過PC軟件編程即可。

5.安裝簡易快捷

面板與執(zhí)行的關聯(lián)，采用列表形式，免去編程麻煩，普通電工即可勝任。

6.節(jié)省設計安裝成本

只需鋪設少許的線纜就可以構建一個完整的 系統(tǒng)，可節(jié)省大量設計和安裝的時間和精力。

四、上海中心大廈智能照明系統(tǒng)的成效

（一）辦公區(qū)域照明

室內(nèi)的燈光控制，有恒照度控制器自動調(diào)節(jié)日光燈的照度，對辦公區(qū)域進行恒光控制。通過系統(tǒng)控制燈光和窗簾，始終保持合適的辦公照明燈光環(huán)境，可分別預設多種燈光場景，例如上班場景、下班場景、午休場景等等。該功能主要用于結(jié)合照明、電器控制、窗簾控制為一體，實現(xiàn)一鍵操作，也可手動操作。

（二）公共區(qū)域照明

公共區(qū)域的智能控制主要考慮到時間控制、亮度感應控制、溫度控制、集中平臺控制等。時間控制主要分工作日燈光的分時控制和節(jié)假日燈光的分時控制，同時結(jié)合亮度感應控制。當人進出較多的時段，打開公共全部回路的燈光，方便人們進出，當人進出較少時段，打開部分回路的燈光，此區(qū)域照明控制集中在相關的管理室，由工作人員根據(jù)具體情況控制相應的照明。操作既可由現(xiàn)場就地控制，也可由中央監(jiān)控計算機控制，還可設置時間控制。過道、樓梯、衛(wèi)生間等配置了紅外動態(tài)傳感器，實現(xiàn)人來燈亮，人走燈滅的效果。電梯廳和走廊燈光控制：當戶外照度低于要求值時，亮度感應器自動開啟電梯廳走廊過道燈；當夜幕深沉，時間控制器將自動關閉部分燈光，只保留部分燈光以達到最大的節(jié)能效果。隨著外部光線的漸亮，亮度感應器關閉所有的照明。

（三）地下車庫照明

地下車庫區(qū)域功能性強，移動探測點數(shù)多，當有人或有車經(jīng)過，當人（或車）進入該探測區(qū)域時，自動調(diào)節(jié)相應區(qū)域的燈光從20%亮度經(jīng)過漸進方式提升亮度至100%全開，人去（或車走、車停）時延遲一段時間將燈具漸進方式調(diào)節(jié)到某一照度值60%，再延時一段時間后燈具關閉或調(diào)低至20%的最低使用燈光照度，

上海中心大廈是中國第一高樓（632米），國內(nèi)首個采用最新照明及智能照明系統(tǒng)的高樓，節(jié)能率達58%；節(jié)能效果再提升30%；僅上海中心辦公區(qū)域和停車庫，年節(jié)約用電1273萬度；年節(jié)約標準煤5093噸；年減少二氧化碳排放12694噸；年減少二氧化硫排放382噸；相當于節(jié)約10萬棵樹；年減少電費支出1273萬元；年減少維護保養(yǎng)成本1512萬元；2230路高清監(jiān)控探頭，為國內(nèi)單體容量最高的監(jiān)控平臺。