建筑智能照明技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)及發(fā)展運(yùn)用

秦少雷 王 靜 竇安華

中建八局第二建設(shè)有限公司

1 引言

智慧建筑與綠色建筑已經(jīng)成為21 世紀(jì)公共建筑的發(fā)展方向，就目前來(lái)看，全國(guó)建筑自動(dòng)化水平現(xiàn)狀調(diào)研中僅有7%左右的公共建筑，在建筑方面運(yùn)用了自動(dòng)化控制和建筑智能化管理，在不同程度上都呈現(xiàn)出某些功能的自動(dòng)化智能控制。近幾年來(lái)，我國(guó)建筑領(lǐng)域不斷朝向智能化方向的發(fā)展，很多公共建筑都運(yùn)用智能化的控制管理體系。在建筑照明系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中也完善了智能照明體系，設(shè)計(jì)理念具有新穎性，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度并支持多個(gè)場(chǎng)景，例如當(dāng)房間光線較暗時(shí)，人工光源的亮度會(huì)根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景合理增強(qiáng)，適度調(diào)節(jié)其他區(qū)域的燈光亮度。智能照明體系依托于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的無(wú)線控制，能夠有效進(jìn)行智能化調(diào)節(jié)，通過(guò)室內(nèi)的照明采集和照明控制，給人們提供自然、舒適與和諧的辦公照明環(huán)境。

智能照明控制系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)多層次的控制以及不同的燈光效果，同時(shí)也可以延長(zhǎng)燈具的使用壽命，在后續(xù)的維護(hù)中減少成本。因此在建筑中使用智能照明系統(tǒng)已經(jīng)是當(dāng)前人們生活方式中不可缺少的重要形式之一。本文將從以下幾個(gè)方面來(lái)闡述在建筑中使用智能照明系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，以及在未來(lái)如何更好地運(yùn)用智能照明技術(shù)來(lái)提高人們的整體生活水平。

2 建筑智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

2.1 建筑智能照明系統(tǒng)需求分析

我國(guó)頒布的《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中，針對(duì)部分建筑明確提出了需要使用智能照明系統(tǒng)。智能照明系統(tǒng)從控制系統(tǒng)方面具有信息采集等多種控制方式，設(shè)置了相應(yīng)的接口實(shí)時(shí)記錄，照明系統(tǒng)的相應(yīng)信息并匯集成報(bào)表，有效促進(jìn)人機(jī)交互信息頁(yè)面的保留。除此之外，大型公共建筑中也廣泛地采用了智能照明系統(tǒng)，對(duì)于建筑的所有照明系統(tǒng)進(jìn)行了智能優(yōu)化控制。建筑物的照明環(huán)境，基于可持續(xù)發(fā)展的原則下，既節(jié)省了耗電量，同時(shí)又有助于系統(tǒng)日后的維護(hù)和升級(jí)。智能照明系統(tǒng)能夠依據(jù)室外光線的強(qiáng)弱的感應(yīng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)光線。還可以結(jié)合當(dāng)天的天氣情況、以及周邊照明環(huán)境變化，隨時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化照明需求的設(shè)置。

智能照明系統(tǒng)的發(fā)展要滿足人們對(duì)照明效果的個(gè)性化需求，結(jié)合不同的建筑場(chǎng)景需求，設(shè)置多種情景模式。調(diào)光系統(tǒng)可以根據(jù)人們情景模式的需求變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。在軟件設(shè)計(jì)上要保證系統(tǒng)的先進(jìn)性，在硬件實(shí)施中要保證使用成本較低，助于人們大規(guī)模的推廣，可靠性較高，不易損壞，而且具備一定的模式化和集成化，便于后期日常維修工作的開(kāi)展。

2.2 智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)能夠結(jié)合照明燈光，從各個(gè)控制區(qū)域單個(gè)房間發(fā)展到多個(gè)建筑空間和整棟建筑。依據(jù)室內(nèi)外的光環(huán)境進(jìn)行智能性的調(diào)節(jié)和科學(xué)性的管理，建筑采用智能照明系統(tǒng)，不斷提高工作效率，具有一定的實(shí)用價(jià)值和商業(yè)價(jià)值。智能照明系統(tǒng)通常是由一定的傳感器模塊、執(zhí)行模塊和輔助單元模塊組成?；谕ㄐ艆f(xié)議下的數(shù)據(jù)傳輸，結(jié)合不同的場(chǎng)景進(jìn)行人工光源的控制，避免

了煩瑣的布線和成本的消耗，能夠有效達(dá)到節(jié)約能源的目的。智能照明系統(tǒng)中的LED 光的調(diào)光方式一般主要分為三種，分別為調(diào)整正向電流、脈沖寬度調(diào)制（PWM）和可控硅調(diào)光方式。調(diào)整正向電流是從改變電流負(fù)載出發(fā)，但是當(dāng)前燈光的色溫和色譜會(huì)有所變化。脈沖寬度調(diào)制（PWM）是針對(duì)具體的PWM 信號(hào)占空比，對(duì)LED 亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，快速做到LED 燈光的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)。調(diào)光過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生多種色譜變化，而且是結(jié)合數(shù)字控制進(jìn)行的調(diào)光，即便在很大的調(diào)控范圍內(nèi)也不會(huì)出現(xiàn)閃屏等問(wèn)題，同時(shí)在調(diào)光環(huán)節(jié)中不會(huì)改變?cè)械碾娏髁康墓ぷ鳡顟B(tài)，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱的反應(yīng)?？煽毓枵{(diào)光方式，結(jié)合交流和直流，在消波、斷續(xù)中進(jìn)行LED 燈光的調(diào)節(jié)，但在可控處接觸過(guò)開(kāi)關(guān)電流時(shí)不能過(guò)早，不然會(huì)出現(xiàn)LED 閃爍問(wèn)題。

3 在建筑當(dāng)中使用智能照明系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

3.1 通過(guò)智能方案進(jìn)行多種線路不同層次照明控制

傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)只能進(jìn)行開(kāi)和關(guān)兩種控制，并且是通過(guò)人工進(jìn)行操作，在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中會(huì)有極大地不方便性；同時(shí)對(duì)于有著特殊照明需求的人來(lái)講，僅僅是一種燈光強(qiáng)度會(huì)造成生活上的不便[1]。這種智能動(dòng)態(tài)的照明系統(tǒng)采用的是調(diào)光模式，在不同場(chǎng)合以及不同的室外光線要求之下來(lái)進(jìn)行針對(duì)性的光線調(diào)節(jié)，從而達(dá)到最優(yōu)質(zhì)的室內(nèi)燈光效果；照明控制的智能化可通過(guò)編程，使燈光控制不僅是單一的開(kāi)和關(guān)兩個(gè)功能，而是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行第二控制，這種控制方法較為靈活，自動(dòng)化程度高而且功能較強(qiáng)，通過(guò)一臺(tái)電腦或者手機(jī)就可以對(duì)整個(gè)建筑物的燈光進(jìn)行管理，極大程度地提升了管理水平。

3.2 智能自動(dòng)化控制手段將人力從照明控制中解放出來(lái)

對(duì)于智能控制系統(tǒng)來(lái)講，多數(shù)采用全自動(dòng)控制，不需要人工進(jìn)行細(xì)致的操作。因此可以大大地將人力資源解放出來(lái)，投到其他方面的工作當(dāng)中[2]。目前的智能照明系統(tǒng)會(huì)設(shè)置多種基本狀態(tài)，這些狀態(tài)根據(jù)建筑物及室外的光線或環(huán)境溫度變化，自動(dòng)進(jìn)行設(shè)置和切換，在每一個(gè)狀態(tài)之下都會(huì)有一個(gè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，使其調(diào)整更加合理。而用戶只需要攜帶一個(gè)相對(duì)應(yīng)的移動(dòng)終端，例如手機(jī)電腦，就可以對(duì)于室內(nèi)外的燈光亮度進(jìn)行隨時(shí)調(diào)節(jié)，增加了使用的便利性，符合當(dāng)代人們生活、工作和學(xué)習(xí)上的高效便捷和個(gè)性化需求。

3.3 借助智能化控制技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們更加趨向?qū)φ彰髟O(shè)計(jì)多元化、空間自然化、地域人文化、綠色健康及節(jié)能化等方面的追求

利用調(diào)光調(diào)色、分時(shí)段調(diào)光等人性化控制開(kāi)啟一個(gè)智能照明空間，滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。智能化照明設(shè)備可以通過(guò)預(yù)設(shè)及存儲(chǔ)不同的燈光場(chǎng)景，來(lái)調(diào)節(jié)房間內(nèi)的燈光變化，迎合人們的不同需求。例如采用智能化照明，人們走進(jìn)各種場(chǎng)景空間，聰明的燈光自動(dòng)開(kāi)啟，自動(dòng)控制燈光的光色、照度和數(shù)量，將其調(diào)整到最合適的狀態(tài)。根據(jù)室外的自然光線的變化，室內(nèi)的燈光也隨之自動(dòng)調(diào)整。隨著科技的不斷發(fā)展，在一些路橋隧道內(nèi)，用智能燈具代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈具，這種燈具不僅可以全天候亮燈，而且還能隨著自然光線的強(qiáng)弱而自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光的強(qiáng)弱。當(dāng)今智能燈具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)化發(fā)展趨勢(shì)也會(huì)向著智能化、一體化、多功能化等方向發(fā)展。比如一些智能燈桿等產(chǎn)品，在滿足功能性和美觀性的同時(shí)，還可以增加公共信息播報(bào)、天氣預(yù)報(bào)、交通現(xiàn)狀、路燈故障、一鍵報(bào)警、實(shí)時(shí)監(jiān)控和WIFI 上網(wǎng)等多功能的智能化照明裝置，甚至還可以展示一些個(gè)性化的科技畫(huà)面。智能控制系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制LED路燈，具備開(kāi)關(guān)、調(diào)光、監(jiān)測(cè)等單燈控制、回路控制以及情景照明功能。

3.4 采用的是二芯線進(jìn)行智能照明系統(tǒng)中的燈光控制

智能照明系統(tǒng)中的燈光控制是運(yùn)用二芯線的進(jìn)行控制，結(jié)合總線的系統(tǒng)原件和端入口和端出口進(jìn)行電纜的控制。智能開(kāi)關(guān)不會(huì)直接和燈具連接，照明系統(tǒng)安裝上不需要思考控制關(guān)系，而是等整個(gè)照明系統(tǒng)安裝完畢之后，結(jié)合每個(gè)單元的地址編碼進(jìn)行燈光照明系統(tǒng)的控制。這種安裝方式不僅極大地節(jié)約了安裝的成本，同時(shí)還節(jié)約了人力物力和時(shí)間，提高了安裝的效率，縮短了設(shè)備安裝時(shí)長(zhǎng)，降低了安裝成本，用戶可以采取便捷的編程器，結(jié)合自身的需求，對(duì)于場(chǎng)景的變化進(jìn)行自行設(shè)置，滿足不同用戶之間個(gè)性化的燈光需求。除此之外還可以預(yù)先設(shè)計(jì)不同場(chǎng)景，進(jìn)行人工需求的控制，用戶可以通過(guò)可編程控制面板對(duì)于場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同程度的需求，實(shí)現(xiàn)智能照明系統(tǒng)的控制，還能減輕用戶供電的壓力。

4 建筑中智能照明系統(tǒng)的發(fā)展運(yùn)用策略

4.1 智能化照明可采用互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云端數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑物的整體照明控制

上文已經(jīng)提到，智能化照明系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是用全自動(dòng)的工作狀態(tài)系統(tǒng)可以根據(jù)管理者已經(jīng)設(shè)置好的模式來(lái)根據(jù)外界環(huán)境的變化進(jìn)行自由切換[3]。依據(jù)智能照明控制中心的技術(shù)支撐，或依托云平臺(tái)為節(jié)點(diǎn)，智慧燈具可根據(jù)人流量自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度、遠(yuǎn)程照明控制、故障主動(dòng)報(bào)警、燈具線纜防盜、遠(yuǎn)程抄表等功能，還可以進(jìn)行冷暖光色溫調(diào)節(jié)、定時(shí)亮度調(diào)節(jié)，改善人居生態(tài)平衡。

目前針對(duì)人們對(duì)照明系統(tǒng)有多方位的要求，希望智能照明真正走進(jìn)大眾化生活中來(lái)。智能化設(shè)備的應(yīng)用，滿足了智能系統(tǒng)的智能化和高度化的發(fā)展。智能化設(shè)備可以幫助照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接，保證線路的傳送，同時(shí)有效地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的控制，降低能源的消耗。智能化技術(shù)可以對(duì)電器照明過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，可以采取集中監(jiān)控、照明控制和火災(zāi)控制等多種方式。先設(shè)置中央監(jiān)控照明體系，然后保證整個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行之后，在內(nèi)部安裝信息接收器，可以實(shí)時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。照明系統(tǒng)安可以安裝聲控或紅外線控制的燈具，方便住戶的照明還節(jié)省電能。對(duì)于一些高層和多層地區(qū)可以開(kāi)自動(dòng)啟動(dòng)火災(zāi)防控預(yù)警體系。通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控有效對(duì)火災(zāi)事故進(jìn)行防控。例如某小區(qū)建筑或園區(qū)內(nèi)使用智能化照明系統(tǒng)后，可以根據(jù)白天和夜晚的不同光線變化自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉路燈，并且根據(jù)雨雪天等天氣狀況來(lái)調(diào)整燈光的強(qiáng)弱程度，由此更加方便居民的出行。通過(guò)智能化照明系統(tǒng)設(shè)置模式，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)建筑物甚至是整個(gè)小區(qū)的照明控制智能調(diào)節(jié)，提升公共照明管理水平，節(jié)省維護(hù)成本，因此是未來(lái)的一個(gè)必然發(fā)展方向。

4.2 使用智能照明系統(tǒng)提高管理質(zhì)量和效率

由于傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)，尤其是大范圍建筑物的整體控制操作當(dāng)中，鎮(zhèn)流器日光燈會(huì)存在著高頻的閃動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)于工作人員的眼睛及大腦工作來(lái)講有著極大地?fù)p害，對(duì)于健康是一個(gè)極大地危害，因此會(huì)給人們的工作生活帶來(lái)一定的負(fù)面影響。但是在智能化的照明系統(tǒng)當(dāng)中，可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器能夠克服頻繁閃動(dòng)的情況，給相應(yīng)的工作人員一個(gè)安全的工作場(chǎng)所，極大程度地提高了整體照明系統(tǒng)的管理質(zhì)量和效率。同時(shí)電子自動(dòng)化管理能夠減少人工操作的失誤或意外，保證整體智能照明系統(tǒng)在一個(gè)安全而有序的環(huán)境下運(yùn)行。

4.3 智能化照明系統(tǒng)具有較強(qiáng)的節(jié)能作用

上文當(dāng)中已經(jīng)提到這個(gè)照明系統(tǒng)具有很強(qiáng)的節(jié)能功能，并且由于在使用的過(guò)程當(dāng)中應(yīng)用較為先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)和電力電子技術(shù)，對(duì)于市面上的大多數(shù)照明產(chǎn)品都能夠進(jìn)行有效地控制。根據(jù)室外光線的強(qiáng)弱來(lái)調(diào)節(jié)建筑室內(nèi)光線的狀況，這樣可以大大的節(jié)約電力成本[4]。智能化照明系統(tǒng)能夠有效在燈光的控制時(shí)采取先進(jìn)的電子技術(shù)，針對(duì)市面上常見(jiàn)的一些光進(jìn)行智能調(diào)控。例如針對(duì)水銀燈、日光燈、LED 燈等多種燈進(jìn)行自然的調(diào)節(jié)，如果當(dāng)室外的自然光較強(qiáng)的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地對(duì)室內(nèi)的光照進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果室外的光照不明朗時(shí)，室內(nèi)會(huì)不斷地增大，對(duì)于光照亮度調(diào)節(jié)結(jié)合自然光的亮度，針對(duì)室內(nèi)外不同氣候環(huán)境的變化進(jìn)行光照明暗度的調(diào)節(jié)能夠有效達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí)由于自動(dòng)化操作能夠減少人工操作對(duì)于機(jī)械設(shè)備的損害，因此在后續(xù)的維護(hù)與保養(yǎng)環(huán)境中也能減少不必要的支出，延長(zhǎng)照明工具的使用壽命。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，資源可持續(xù)是一個(gè)新的發(fā)展方向，尤其對(duì)于照明系統(tǒng)來(lái)講，電力和相關(guān)設(shè)備的節(jié)約是一個(gè)很好地經(jīng)濟(jì)發(fā)展點(diǎn)。

4.4 智能化照明系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)了照明控制的智能化

智能化照明系統(tǒng)具有全自動(dòng)的工作狀態(tài)系統(tǒng)，可以結(jié)合預(yù)先設(shè)定的若干工作狀態(tài)進(jìn)行工作的切換，同時(shí)也可以根據(jù)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如某智能小區(qū)在一天的工作日結(jié)束之后，智能系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地切入到晚上的工作狀態(tài)，不斷調(diào)節(jié)小區(qū)內(nèi)部的燈光，按照預(yù)先設(shè)置好的要求進(jìn)行自動(dòng)的關(guān)閉，并將所有燈光調(diào)節(jié)到晚上合適的光線亮度。同時(shí)小區(qū)的管理人員可以依據(jù)業(yè)主的要求，進(jìn)行小區(qū)不同位置燈光的調(diào)節(jié)，滿足不同場(chǎng)景下人們對(duì)燈光亮度的需求。

4.5 提高燈光管理水平

運(yùn)用智能照明系統(tǒng)可以有效地提高燈光的使用壽命，基于燈光控制方向上通過(guò)智能化的控制，改變以往傳統(tǒng)的手動(dòng)控制的原則。極大地避免因?yàn)槿藶橐蛩厮鶐?lái)的資源浪費(fèi)的問(wèn)題。同時(shí)可以在樓宇內(nèi)進(jìn)行高效率、高質(zhì)量的管理，在智能化的燈光控制下，減少維護(hù)燈光的次數(shù)。有效地通過(guò)系統(tǒng)化和模式化的建立提高燈具的使用壽命。

5 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合上文的分析不難看出，智能照明是未來(lái)一個(gè)發(fā)展的新方向，智能照明所具有的高科技等性能將得到人們廣泛地喜愛(ài)與應(yīng)用。智能照明通過(guò)科學(xué)的規(guī)劃及服務(wù)管理，通過(guò)大數(shù)據(jù)、大系統(tǒng)共享等模式，實(shí)現(xiàn)全面感知、協(xié)同運(yùn)行、高效管理、智能控制、綠色節(jié)能，最終實(shí)現(xiàn)城市照明可持續(xù)發(fā)展。

智能照明控制是一種社會(huì)人文價(jià)值觀的體現(xiàn)，它以智能化、人性化為出發(fā)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行與管理，在建筑智能照明系統(tǒng)使用過(guò)程當(dāng)中，必須結(jié)合建筑本身的實(shí)際需要，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐娜宋淖匀画h(huán)境特征設(shè)計(jì)一套合理的智能照明控制方案，做到照明效果個(gè)性化展現(xiàn)與資源節(jié)約同步實(shí)現(xiàn)?？偠灾?，智能照明系統(tǒng)是未來(lái)的一個(gè)重要發(fā)展方向，需要得到相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員和設(shè)計(jì)人員的重視，并在實(shí)際的操作過(guò)程中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)人民現(xiàn)代化生活提供便利和服務(wù)。