智能建筑照明自動控制系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)分析

李洪偉

壽光市華新建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司 山東壽光 262750

當(dāng)前，我國居民日常的照明耗電量大約占電力總耗電量的1/5，顯然這是非常大的一部分耗電比重。因此提升照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計水平對于節(jié)能減排，降低能耗意義重大，同時也能夠有助于應(yīng)對目前電力供應(yīng)短缺的情況。我國建設(shè)部對照明節(jié)能設(shè)計的要求是在確保工作中的視覺需求不受影響、照明效果不會降低的前提下，利用太陽能、風(fēng)能等清潔能源在最大程度上降低照明系統(tǒng)的電能消耗，在智能照明控制系統(tǒng)中應(yīng)用節(jié)能設(shè)計對用電量進(jìn)行控制，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)[1]。

1 智能照明控制系統(tǒng)組成

1.1 系統(tǒng)單元

這一部分主要是對系統(tǒng)智能照明提供工作電源以及其他各種系統(tǒng)的相關(guān)接口。同時也承擔(dān)著對智能照明控制系統(tǒng)當(dāng)中各組分區(qū)域控制以及信號采樣的網(wǎng)絡(luò)作用。子系統(tǒng)主要是對各個分組區(qū)域進(jìn)行具體控制，主系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間的連接，主要通過信息等原件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

1.2 輸入單元

輸入單元的主要作用是對外部的控制信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而形成能夠在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)男盘?。在智能控制系統(tǒng)當(dāng)中，可編程的多功能輸入開關(guān)以及其他的紅外線接收開關(guān)和遙控器等是輸入單元的主要表現(xiàn)形式。除此之外，多種多樣的控制板和傳感器，能夠在對環(huán)境亮度進(jìn)行檢測的過程當(dāng)中，通過輸入單元的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)而控制開關(guān)對地鐵電氣工程的光源亮度進(jìn)行調(diào)整，使整體的亮度保持在適宜范圍之內(nèi)，能夠有效地對電能進(jìn)行利用，并且不會影響到光照效果。

1.3 輸出單元

輸出單元所承擔(dān)的責(zé)任，主要是對輸入單元當(dāng)中轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行接收，然后對相應(yīng)的回路來進(jìn)行信號輸出，以達(dá)到實時控制的作用。在智能照明控制系統(tǒng)當(dāng)中，輸出單元的表現(xiàn)形式非常多樣化，主要包括繼電器調(diào)光器模擬量輸出單元以及照明燈具調(diào)光接口和紅外輸出模塊等多種多樣的表現(xiàn)形式。

2 智能建筑照明自動控制系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)

本文以會議室為例，提出了基于現(xiàn)場總線KNX 的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計方案，具有很好的市場應(yīng)用價值。

2.1 系統(tǒng)概況

總線設(shè)備基本上可以分為三類：傳感器、執(zhí)行器和控制器。開關(guān)命令、控制信號等信息是以報文的形式在各總線設(shè)備之間傳輸。KNX 報文的結(jié)構(gòu)包括：總線專用信息、具體任務(wù)的相關(guān)信息和校驗信息。報文中源地址只能是物理地址，表示發(fā)送報文設(shè)備所在的位置；目標(biāo)地址則可以是物理地址或者是組地址，用來指明接受報文的對象，可以是一臺或者多臺設(shè)備，也可以是在同一線路或不同的線路中。物理地址在調(diào)試時逐一確定且唯一，根據(jù)設(shè)定的功能將相關(guān)的設(shè)備放入同一個組中，同時設(shè)定組地址。當(dāng)對組地址發(fā)送指令時，同一組地址內(nèi)的設(shè)備均可接收到報文，并執(zhí)行相應(yīng)動作[2]。

2.2 KNX 總線在辦公大樓中的應(yīng)用

（1）辦公樓中的照明控制要求。在辦公樓中，根據(jù)各區(qū)域的使用功能不同進(jìn)行具體設(shè)計。會議室作為典型場所，經(jīng)常使用大量高科技電氣設(shè)備，利用KNX 可以方便的實現(xiàn)多媒體設(shè)備和會議室內(nèi)燈光、窗簾等的聯(lián)動；在缺乏自然光的車庫或地下停車場，車道兩側(cè)的燈光主要靠場景控制器和紅外線移動感應(yīng)器控制。當(dāng)有人或車輛經(jīng)過時，相鄰區(qū)域內(nèi)的燈光迅速變亮，延遲一段時間后，若沒有檢測到人員走動或車輛經(jīng)過，則把燈具亮度降至設(shè)定值；大樓景觀照明是商務(wù)樓的名片，成片的燈光可以用定時的循環(huán)控制來實現(xiàn)不同的燈光效果，通過組合燈光的亮度和顏色來滿足使用者的具體要求。本文以會議室為例，搭建了基于現(xiàn)場總線KNX 的控制系統(tǒng)，并做了智能照明控制實驗。

（2）硬件設(shè)計。根據(jù)會議室智能照明控制的要求，系統(tǒng)選用符合KNX 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的西門子GAMMAinstabusKNX 樓宇管理系統(tǒng)。按照會議室所需實現(xiàn)的功能、建筑平面圖和辦公家具布置平面圖，設(shè)計了instabus 控制平面圖。會議室照明由LED 直管日光燈、筒燈、燈帶和電動窗簾等構(gòu)成，控制回路較多且功能不一，空間跨度較大，設(shè)計時在會議室入口處配置一個5WG1203 四聯(lián)觸摸開關(guān)面板（每一聯(lián)有兩個按鍵可以分別使用）。由于系統(tǒng)需要開關(guān)控制、卷簾控制、調(diào)光控制和場景控制等控制方式，設(shè)計時選用5WG1510/03 負(fù)載開關(guān)、5WG1536D51 開關(guān)/調(diào)光執(zhí)行器、1 ～10V調(diào)光執(zhí)行器、電動遮陽簾執(zhí)行器和5WG1305 場景控制器等為執(zhí)行器，設(shè)置5WG1146IP 網(wǎng)關(guān)IP 地址并與Insight 組態(tài)軟件相連接以便實現(xiàn)與上位機(jī)的通信，所有的執(zhí)行器和總線元件均安裝在配電箱內(nèi)的DIN 導(dǎo)軌上，執(zhí)行器和總線元件之間用KNX 總線相連接，并與相應(yīng)的控制回路連接。

（3）軟件控制方式設(shè)計。硬件設(shè)計完成之后，按照會議室智能照明控制要求，采用ETS5 調(diào)試軟件進(jìn)行編程設(shè)計。首先在ETS5 中創(chuàng)建房間，添加設(shè)備，分別設(shè)置各設(shè)備的物理地址并下載。通過響應(yīng)的組地址，將通信對象彼此邏輯的鏈接在一起。當(dāng)為通信對象分配多個組地址時，可以形成具有多個連接的通信對象。會議室四聯(lián)觸摸開關(guān)面板的第1-第4 聯(lián)的A1，B1，C1，D1 分別控制WL1，WL2，WL3，WL4 回路，每聯(lián)面板的短按用于控制回路的切換，長按用于控制回路的調(diào)光；A2，B2 分別控制WL5，WL6，短按為對窗簾進(jìn)行開關(guān)控制，長按為對窗簾的開度控制；C2，D2 分別對場景一和場景二進(jìn)行控制[3]。

3 結(jié)語

選擇智能照明方式，不僅能為人們創(chuàng)建出舒適節(jié)能的生活環(huán)境，還能夠促使建筑照明節(jié)能設(shè)計的水平不斷提升。智能照明是今后節(jié)能設(shè)計工作的重點工作，也是照明領(lǐng)域未來發(fā)展的趨勢，因此研究智能照明具有極大的現(xiàn)實意義。