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校園智能照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

照明控制在樓宇控制中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，本文就是這樣一個(gè)設(shè)計(jì)事例。

校園智能照明系統(tǒng)樓宇控制

l引言

新校園的建設(shè)要適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展，應(yīng)引入智能化的概念。在傳統(tǒng)的樓宇自控系統(tǒng)中，一般只包括了綜合布線、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、安防、消防、閉路電視監(jiān)控等子系統(tǒng)。但近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對(duì)照明燈具節(jié)能和科學(xué)管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化領(lǐng)域的地位越來(lái)越重要。而在大學(xué)新校區(qū)的建設(shè)熱潮中，各大高校和他們的建設(shè)者也意識(shí)到了智能照明的重要性。相對(duì)商業(yè)樓宇而言，大學(xué)校園里的大功率動(dòng)力和制冷設(shè)備比重較少，照明燈具則相對(duì)比重更多。使用照明控制系統(tǒng)，更能體現(xiàn)其在節(jié)能與管理方面的優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)校的科學(xué)管理水平。筆者以廣州大學(xué)城為參考，闡述自己的學(xué)校照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

2智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)越性

2．1達(dá)到良好的節(jié)能效果，延長(zhǎng)燈具壽命

節(jié)能是照明控制系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的樓宇公共區(qū)域照明工作模式，只能是白天關(guān)燈，晚上開(kāi)燈。而采用了智能照明控制系統(tǒng)后，我們可以根據(jù)不同場(chǎng)合、不同的人流量，進(jìn)行時(shí)間段、工作模式的細(xì)分，把不必要的照明關(guān)掉，在需要時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟。同時(shí)，系統(tǒng)還能充分利用自然光，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)照度?？刂葡到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)了不同工作場(chǎng)合的多種照明工作模式，在保證必要照明的同時(shí)，有效減少了燈具的工作時(shí)間，節(jié)省了不必要的能源開(kāi)支，也延長(zhǎng)了燈具的壽命。

2．2改善工作環(huán)境，提高工作效率

良好的工作環(huán)境是提高工作效率的一個(gè)必要條件。合理地選用光源、燈具及性能優(yōu)越的照明控制系統(tǒng)，都能提高照明質(zhì)量。智能照明控制系統(tǒng)具有開(kāi)關(guān)和調(diào)光兩種控制方法，可以有效地控制各種照明場(chǎng)所的平均照度值，從而提高照度均勻性。同時(shí)，系統(tǒng)能根據(jù)不同的時(shí)間段，人們的不同需要，自動(dòng)調(diào)節(jié)照度。

2．3實(shí)現(xiàn)多種的照明效果

多種照明控制方式，可以使同一建筑物具備多種藝術(shù)效果，為建筑增色不少?，F(xiàn)代建筑物中，照明不單純地為滿足人們視覺(jué)上的明暗效果，更應(yīng)具備多種的控制方案，使建筑物更加生動(dòng)，藝術(shù)性更強(qiáng)，給人豐富的視覺(jué)效果和美感。一棟建筑物中，室外景觀照明、泛光照明可以預(yù)設(shè)為春夏秋冬四季變化，周末節(jié)假日?qǐng)鼍埃笮蛻c典場(chǎng)景；會(huì)客廳、會(huì)議室等可以預(yù)設(shè)會(huì)議、投影、會(huì)間休息等不同場(chǎng)景。在傳統(tǒng)的人工控制方式下，難以實(shí)現(xiàn)如此多種多樣的照明效果。

2．4提高管理水平

智能照明控制系統(tǒng)是以自動(dòng)控制為主、人工控制為輔的系統(tǒng)。在一般的情況下，不需要有人的參與，照明系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)和調(diào)光功能。既大大減少了管理人員的數(shù)量，也排除了由于人為因素而出現(xiàn)的不定時(shí)開(kāi)關(guān)，影響學(xué)校的正常教學(xué)、生活秩序的情況出現(xiàn)。

2．5較好的投資收益效果

智能照明控制系統(tǒng)在節(jié)能和節(jié)省燈具使用的同時(shí)，有效節(jié)省了電費(fèi)與管理費(fèi)用的支出。根據(jù)一般的辦公大樓運(yùn)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，節(jié)能效果能達(dá)到40％以上，一般的商場(chǎng)、酒店、地鐵站等節(jié)能效果也能達(dá)到25％~30％；學(xué)校在這方面還沒(méi)有得到具體的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但根據(jù)分析，效果還是令人滿意的。

3校園照明控制系統(tǒng)的基本組成部分

3．1主控中心

系統(tǒng)使甩通用計(jì)算機(jī)作為主控中心，通過(guò)RLINK通裝置與網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通。計(jì)算機(jī)上可直接實(shí)現(xiàn)編程，監(jiān)控，故障報(bào)警等功能。局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)也可以通過(guò)主控中心實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。

3．2RLINK通裝置

主控中心與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)各單元的通樞紐，實(shí)現(xiàn)RS485／RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換，具備系統(tǒng)自診斷功能和自動(dòng)故障報(bào)警功能。

3．3照明控制器

智能照明控制系統(tǒng)的核心部分，由控制模塊電路、驅(qū)動(dòng)模塊電路、照明專用自鎖繼電器組成。每個(gè)照明控制器均可獨(dú)立工作，也可以由計(jì)算機(jī)中心控制。主控中心停止工作或通中斷不影響控制器的正常運(yùn)行。控制器有多種規(guī)格，單個(gè)控制器最多可控制48個(gè)回路。一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)最多可連接500個(gè)控制器。

3．4可編程開(kāi)關(guān)

智能的弱電開(kāi)關(guān)，有1-8鍵等各種規(guī)格，開(kāi)關(guān)本身使用24V安全電壓，不會(huì)有漏電的危險(xiǎn)，開(kāi)關(guān)操作時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)打火和拉弧，確保安全?？删幊涕_(kāi)關(guān)上的每一個(gè)按鍵所控制的回路均由計(jì)算機(jī)編程設(shè)定，單鍵可控制多個(gè)回路，可根據(jù)情況變化隨意更改組合，使用起來(lái)靈活、方便。

3．5動(dòng)態(tài)傳感器

利用紅外線或超聲波的原理，自動(dòng)識(shí)別房間內(nèi)是否有人存在而給控制器發(fā)送信號(hào)，實(shí)現(xiàn)“人來(lái)燈亮，人走燈滅”的動(dòng)態(tài)控制功能。

3．6照度傳感器

核心部件是光電耦合器，通過(guò)感應(yīng)外部自然光源的照度來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)照明的亮度，實(shí)現(xiàn)智能探測(cè)和智能調(diào)節(jié)的功能。

3．7電話通裝置

電話控制所需的附加設(shè)備。用戶直接撥打電話，根據(jù)提示音操作，控制照明開(kāi)關(guān)。

4校園照明控制的特點(diǎn)

照明控制在樓宇自控、景觀照明領(lǐng)域已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外有許多工程實(shí)踐。大學(xué)城的設(shè)計(jì)也參考了原來(lái)樓宇自控的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思路。設(shè)計(jì)的目標(biāo)還是要突出照明控制系統(tǒng)智能化、科學(xué)管理和節(jié)省能源、節(jié)省運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的特點(diǎn)。合理細(xì)分控制回路，合理設(shè)置回路的控制方式和系統(tǒng)的運(yùn)行方案。

照明控制系統(tǒng)可以與BA系統(tǒng)集成。提供與BA系統(tǒng)連接的接口協(xié)議和軟件協(xié)議，集成到BA系統(tǒng)中，便于樓宇智能化的集中管理和子系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)。照明控制系統(tǒng)也可以單獨(dú)建立一個(gè)系統(tǒng)，使用專門的通裝置和編程監(jiān)控軟件，以便設(shè)置更理想、更靈活的控制方案。一般的商業(yè)樓宇，系統(tǒng)集成是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。但對(duì)學(xué)校而言，把照明控制系統(tǒng)獨(dú)立出來(lái)，一方面更便于整個(gè)校區(qū)各樓字照明控制的通和統(tǒng)一管理；另一方面，控制系統(tǒng)也可以把一些小功率用電設(shè)備的控制納入其中，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。

5各類建筑物的具體設(shè)計(jì)方案

5．1教學(xué)樓

廣州大學(xué)城各學(xué)校的教室，燈光照度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為室內(nèi)平均照度300lx，講臺(tái)點(diǎn)照度5001x，如此高的照度要求，如果沒(méi)有合理控制方案，能源上將造成巨大的浪費(fèi)。因此，智能照明控制系統(tǒng)，不但用于控制公共樓道的燈光，普通教室、階梯教室、投影室的應(yīng)用也具有相當(dāng)?shù)膶?shí)際意義。對(duì)于學(xué)校而言，使用調(diào)光控制顯然造價(jià)過(guò)高，難以接受，而且教學(xué)樓的燈具大多選擇了日光燈，調(diào)光控制需要專用的調(diào)光鎮(zhèn)流器，比較煩瑣。因此，開(kāi)關(guān)控制是主要的控制方式。

以350座位階梯教室為例，每個(gè)教室安裝一個(gè)照明控制器。教室內(nèi)的燈具以區(qū)域和隔燈劃分回路，既可以根據(jù)教室的上課人數(shù)開(kāi)部分區(qū)域的燈光，也可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)教室1／3、2／3、3／3的照度。教室窗邊設(shè)置照度傳感器，控制窗邊燈光和電動(dòng)窗簾，充分利用室外自然光。前后門口和講臺(tái)上都安裝可編程開(kāi)關(guān)，任何一個(gè)開(kāi)關(guān)都可以控制室內(nèi)的所有燈具。同時(shí)，控制器也對(duì)教室內(nèi)的其它電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)觸電控制，并且與燈光聯(lián)動(dòng)。例如投影聯(lián)動(dòng)模式：事先設(shè)定一個(gè)情景模式，老師只需按一下按鈕，投影儀自動(dòng)打開(kāi)，投影幕自動(dòng)放下來(lái)，電動(dòng)窗簾關(guān)上，講臺(tái)的燈光關(guān)閉，座位席上方的大部分燈光關(guān)閉，保留一些必要的照明，以方便學(xué)生作筆記。通過(guò)這一系列的控制手段達(dá)到了最佳的節(jié)能效果，同時(shí)也提高了教學(xué)管理的質(zhì)量。

5．2圖書(shū)館

大學(xué)城某學(xué)校圖書(shū)館，共六層，每層均分為A、B、C三個(gè)大區(qū)。首層是計(jì)算機(jī)中心、書(shū)庫(kù)，并有一個(gè)150座位報(bào)告廳；二至五層是圖書(shū)閱覽室，六層的A、B區(qū)是閱覽室，c區(qū)是資料庫(kù)。

大閱覽室照明使用三管日光燈，閱覽區(qū)平均照度3001x，藏書(shū)區(qū)照度200Ix。照明控制方式采用開(kāi)關(guān)控制方式，根據(jù)區(qū)域和隔燈方式劃分回路。每個(gè)閱覽室設(shè)一個(gè)照明控制器，與照明配電箱一起安放在服務(wù)臺(tái)旁，以便管理。門口安裝可編程開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)控制的回路由編程確定，其中每個(gè)開(kāi)關(guān)均設(shè)定其中一鍵控制整個(gè)閱覽室燈具。書(shū)庫(kù)和計(jì)算機(jī)中心考慮到書(shū)籍保護(hù)和計(jì)算機(jī)使用的要求，照度相對(duì)較低，控制方法與大閱覽室相同。

報(bào)告廳使用了兩種燈具，正常照明使用日光燈，投影和演示時(shí)使用筒燈，為人員進(jìn)出提供方便。筒燈照明不計(jì)算正常照明的照度。日光燈和筒燈采用邏輯聯(lián)動(dòng)控制方式，會(huì)議演講時(shí)使用正常照明，筒燈關(guān)閉。開(kāi)啟投影演示時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉所有日光燈，開(kāi)啟筒燈。照明控制箱和控制開(kāi)關(guān)安裝在報(bào)告廳的控制室，控制開(kāi)關(guān)上的指示燈實(shí)時(shí)指示回路的狀態(tài)。整個(gè)圖書(shū)館由大約20個(gè)控制器連成一個(gè)RS485控制網(wǎng)絡(luò)，由一臺(tái)主機(jī)控制。主機(jī)通過(guò)校園局域網(wǎng)與其它網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。

5．3體育館

體育館照明控制的主要目的不在于節(jié)能，而在于有效管理場(chǎng)館內(nèi)的所有燈具，配合多種比賽的需要，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。比賽場(chǎng)館燈具選用斜照型和深照型燈具，考慮到燈具的功率都較大，照明控制設(shè)計(jì)上采用一回路控制一個(gè)燈位的方式，一個(gè)控制回路的容量為4400W，確保了有足夠的余量。控制回路一般采用開(kāi)關(guān)控制方式，部分采用調(diào)光?？刂苹芈返慕M合聯(lián)動(dòng)根據(jù)比賽項(xiàng)目、比賽場(chǎng)地大小和燈位的情況來(lái)設(shè)定。采用邏輯控制方式，通過(guò)編程設(shè)置籃球、排球等各種比賽模式，各種模式的開(kāi)啟和切換均由一鍵完成。同時(shí)，照明控制系統(tǒng)應(yīng)該與音響控制系統(tǒng)和消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)音樂(lè)響起。燈光馬上會(huì)出現(xiàn)一些變化效果作為配合。如開(kāi)球、進(jìn)球得分都會(huì)由不同的場(chǎng)景。消防聯(lián)動(dòng)的作用是確?；鹁瘯r(shí)應(yīng)急照明啟動(dòng)，方便人員的疏散。

5．4行政中心

行政中心會(huì)議室采用智能場(chǎng)景開(kāi)關(guān)為控制方案。該場(chǎng)景開(kāi)關(guān)內(nèi)已含有控制電路，可獨(dú)立工作，無(wú)需照明控制器。一個(gè)開(kāi)關(guān)可控制兩個(gè)開(kāi)關(guān)回路和一個(gè)調(diào)光回路，每回路最大功率2000W。一個(gè)會(huì)議室可用多個(gè)場(chǎng)景開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)之間可通。場(chǎng)景模式直接在開(kāi)關(guān)面板上設(shè)定，無(wú)需計(jì)算機(jī)編程。通過(guò)使用場(chǎng)景開(kāi)關(guān)，可方便的實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)景，提供多種場(chǎng)合所需的照度。這種把控制芯片集成到開(kāi)關(guān)的控制方式對(duì)一些小型的室內(nèi)環(huán)境。需要指出的是，這種開(kāi)關(guān)在布線上與傳開(kāi)關(guān)有六線與其連接?？烧J(rèn)為開(kāi)關(guān)本身就是一個(gè)小功率用電器，市電和燈具均有N線與開(kāi)關(guān)連接。

5．5學(xué)校園區(qū)

除了各種建筑物以外，學(xué)校戶外的景觀照明也是整個(gè)校園照明控制系統(tǒng)的重要部分。景觀照明的目的不光是夜間道路照明，也是美化學(xué)校環(huán)境，為各種節(jié)日和慶典活動(dòng)增添色彩的需要。利用日志編程和特殊日設(shè)置的功能，可在一年內(nèi)設(shè)置不同季節(jié)，不同月份，某個(gè)節(jié)日的照明效果。另外，由于一年四季有不同的日照時(shí)間，系統(tǒng)將具備自動(dòng)識(shí)別功能。其識(shí)別功能通過(guò)傳感器和軟件兩種手段實(shí)現(xiàn)。照度傳感器可自動(dòng)感應(yīng)戶外光線，為控制器提供開(kāi)關(guān)信號(hào)。但為了避免一些外界因素的影響，如陰雨天氣，或是傳感器的探頭被灰塵覆蓋，不能正確識(shí)別光強(qiáng)度等，系統(tǒng)軟件能根據(jù)當(dāng)?shù)氐娜粘鋈章滟Y料數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整開(kāi)關(guān)時(shí)間。兩種形式相結(jié)合，達(dá)到了最佳的節(jié)能效果。

6結(jié)束語(yǔ)

以上談到的建筑和場(chǎng)景的照明控制系統(tǒng)，是各自獨(dú)立的系統(tǒng)。如果通過(guò)校園局域網(wǎng)把各自的系統(tǒng)主機(jī)聯(lián)系起來(lái)，就可以組成整個(gè)校園乃至整統(tǒng)開(kāi)關(guān)有所不同，接線示意圖如下：

如圖，普通三鍵開(kāi)關(guān)只有四線連接，而場(chǎng)景個(gè)大學(xué)城內(nèi)的統(tǒng)一的控制系統(tǒng)。你只要是合法的管理員，就能在其中一臺(tái)主機(jī)上監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)。智能照明控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在學(xué)校照明，大大提高了學(xué)校照明電力的管理水平，為校方節(jié)省了大量的電費(fèi)支出，同時(shí)，也為學(xué)校師生提供了一個(gè)更舒適、明亮和高效的學(xué)習(xí)和工作環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

1朱明海大學(xué)校園智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2《MRTLC-TotalIjgIldngControls照明控制系統(tǒng)》

3唐海主編《建筑電氣設(shè)計(jì)與施工》中國(guó)建筑工業(yè)出版社

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（責(zé)任編輯：xy）

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