智能照明控制系统与节能
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作者: 姚勤隆
摘要：社会的不断发展，照明系统作为耗电的主要环节，对其节能的要求已经变得越来越迫切，智能照明系统作为新型的照明系统开始逐渐推广，并且因其良好的节能效果得到人们的重视。本文在对智能照明系统进行介绍的基础上，结合工程实例，分析和总结了目前智能照明系统实现节能的主要方式。
关键字：智能照明 节能减排 自动调光
前 言
随着社会的发展，节能减排已经成为人们的共识。在我国，照明用电量占年发电量的10%，而对有些照明时间较长的现代化建筑，照明甚至超过本建筑总用电量的40%。由此可见，照明用电在人们生活用电中占用很大的比例。因此，降低照明用电的损耗，对于节能减排具有重要意义。
目前，国内很多大建筑的照明都采用手动开关，不可避免出现浪费，特别是白天光线充足的情况下仍长时间使用不仅会造成能源的浪费，还对光源的使用寿命造成很大的影响，智能照明是通过对白炽灯、石英灯、日光灯等多种光源调光，满足各种环境对照明的需要，同时可以根据不同环境的光线要求，设定合理的开断时间和自然光线条件，这样能够有效避免照明用电的浪费，达到理想的节能效果。
笔者所参加建设的天津西站枢纽市政公用工程，地下建筑面积约20万m2，地上广场面积约15万m2，建筑体量较大，照明控制和节能设计至关重要。
经过对照明控制和节能设计方案的反复比较，决定采用智能照明控制系统达到节能减排的最终目的。
1、智能照明控制系统介绍
智能照明控制系统是这样一种系统：它综合了计算机技术、网络通讯技术、微电子技术等新型技术手段，实现可以根据环境的变化、客户需求、用户自设定等条件自动采集信息，并且能够对信息进行逻辑分析、推理和判断，做出执行动作，达到控制要求，同时，还可以将结果按照特点的形式进行存储、传输和显示，并且根据反馈结果判断执行效果。
1.1智能照明控制系统的特点
（1）良好的操作性能
一般的智能照明系统都具有灯光软启动、自动调节亮度、数据记忆功能和场景识别设定等功能。这些功能都使智能照明系统的设计显得具有人性化，十分符合人们的操作习惯，使用起来更加方便。
（2）开放性、兼容性和可靠性
智能照明系统既可以作为一个单独的照明系统使用也可以与多台计算机一起运行组成局域网和远程网络，这就大大增加了其开放性。多数智能照明系统是智能楼宇控制系统的一部分，可以与系统中的其他子系统兼容，相互之间可以进行通讯，提高了系统的兼容性。同时，一般智能照明系统都具采用集成的控制环境并且具有良好的监测系统，能够及时发现故障并且快速做出反应，这可以有效增加系统的可靠性。
（3）布线简单，施工方便
智能照明系统多采用网络进行控制数据的传输，因此，控制回路布线简单，并且施工方便，这有利于智能照明系统的推广。
1.2智能照明控制系统的设计
系统模块主要包括：系统电源、各种系统的接口和网络桥。主系统模块对各个分区的子系统模块采用相同的控制信号进行控制，各个分区的子系统模块则跟分区环境的不同实行具体的控制。主系统模块和子系统模块之间采用信息元件进行连接。
输入模块，主要的作用是完成外部控制信号的采集，转换和在系统网络的传输。如可编程的多功能开关，输入开关（红外线接收开关及红外线遥控器实现灯光调光等）；各种型式及多功能的控制板,可进行多点控制、时序控制等；各种功能传感器，如红外线传感器用于感知人的活动从而控制灯具或其他负载的开关，还有亮度传感器，能够检测环境亮度，并转换为电信号，传给网络，用于调节灯光亮度。
输出模块，该模块主要是照明设备，主要包括日光灯，白炽灯，LED等光源，可以控制供电电源的开关，控制光源的发光与关闭，同时通过调节供电电压，改变光源的亮度，达到照明的智能控制效果。
对于包括室内、室外和消防联动的公共空间，首先我们要根据功能划分网络区域和层级，实现时间控制、集中控制、分散控制和应急控制。
室内和室外在照明控制上是有区别的：室内是根据采光位置的不同和客流量的不同来设定定时开启和关闭的时间，室外则是根据每天、每星期、节假日、和365天的日出日落等参数进行定时控制。
智能照明系统可以实时地反映所有设备的控制状态、记录设备开启次数、使用时间等信息，这些信息使我们会及时地知道末端用电设备的使用情况，根据末端用电设备的具体参数可以预知更换和采买。
2、智能照明系统的节能方式
目前，照明系统的节能方式主要有以下两种，第一种是通过合理控制光源的通断，对光源进行保护，延长光源的使用寿命，并且使光源能够在合理的时间段开通和关断，充分降低电能的浪费，达到节能的目的。第二种是通过控制光源的电压以改变光源的发光亮度，使光源发出的光线与周围环境的光线配合，最大限度利用自然光，从而达到节约电能的作用。
2.1合理控制光源开断
通过合理设置开通和关断条件，能够使照明系统根据时间和周围环境的条件（亮度，有没人活动等）自动开通或者关断，使光源能够在合理的时间开通，保证电能的充分利用，同时，智能照明系统一般都具有较好的保护功能，可以有效避免过电压和欠电压对光源的不利影响，从而延长光源的使用寿命。
我们将天津西站枢纽市政公用工程地下建筑部分划分为南地下A区（停车场）、南地下B区（换乘大厅）、北地下区、应急控制放入一组支线中，这样可以有效的过滤无用的信号，隔离不同区域之间的通讯加快执行速度。
出站厅、地铁付费区、公共换乘、公共换乘通廊、出入口、出租车蓄车场及社会车停车场工作照明、广告照明、标识牌照明采用ABB公司的i-bas系统控制。其中工作照明实现分区、分时段及自然采光情况实现精细控制，并可按设计照度的100%、75%、50%、25%分组控制，实现时间控制、集中控制、分散控制和应急控制。
为了更好的节能和延长末端用电设备的使用寿命，特别设计了一些功能来达到时间控制。（1）365日出日没时间表，该功能无论是对硬件还是软件都有很高的技术要求。（2）在晚上客流高峰期对换乘大厅、停车场我们开启全部的灯光，但是在夜间我们根据客流量和运营时段关闭一部分灯光，起到节能的功效。但是经常开启的那路灯光总是坏得快，而且比正常使用寿命时间还短就损坏了，所以我们又增加了新的功能，根据时间切换灯光，比如高峰期间A路开B路开夜间B路关后每隔四个小时B路开延时1分钟后A路关再延时四个小时A路开延时1分钟后B路关以此类推，当然也可以变成每天切换，就是A、B路的切换每天轮替。
集中控制：在特殊情况下可以使用触摸屏中央控制电脑进行操作，比如阴雨大雾等特殊天气，可以及时的更改预制的开闭时间，可监控系统实际的开闭情况、次数和时间。地上广场使用光线感应器适时监控，如某天天亮的较早通过光线感应器的信息反馈关闭照明可有效的节能，反之开启照明，利于节能。
分散控制：在相应的操作区域我们也安置了智能控制面板，服务人员可以通过它进行现场操作，比如夜间紧急开启检查等，智能控制面板也提供锁定功能避免他人误操作，可以任意设定锁定方式也可以就地触锁定或通过触摸屏中央控制电脑开锁关锁。智能控制面板是低压智能设备，内部没有强电接入，工作电压是21V-30V直流电，所以任何形式的损坏或人为破坏都不会造成伤人事故，同时通过总线耦合器的过滤也不会造成系统的其他器件的损坏，这是极其安全的。
应急控制：同时也提供了消防联动模块，方式是由消防系统输出一组或多组24V有源信号（低于1.5A），系统可与消防系统连接在遇突发事件时系统可关闭周边照明开启走道照明引导疏散。
2.2自动调节光源亮度
研究表明人的眼睛对光强的感受是非线性的。利用这个原理，如果把照明亮度适当降低而人却不能觉察亮度的变化，这样就可以节省电能。主控制器里存放着根据眼睛对光强的非线性关系编写的程序，亮度传感器采集亮度数据，送给主控制器，主控制器根据程序来自动调节照明，可以保持较好的照明效果，同时也达到节能的效果。
总结
通过实例表明，停车场和公共换乘区各种照明设备容量为650KW，安装i-bus系统后，电能消耗减少20%左右，全年可节约电费约80万元，从而大大减少了电费开支，。因此在三到四年内既可以收回安装此系统的成本，并可达到长期节能效果。
智能照明控制系统不仅可以满足和实现不同的灯光效果要求, 实现照明的高层次智能管理, 改善工作环境, 提高工作效率, 还可节约能源, 延长灯具寿命, 减少用户维护费用。目前，智能照明还在不断向着更加智能化，更加人性化的方向发展。可以预见，未来，智能照明系统将在人们生活中扮演重要角色，特别是在节能减排中将发挥越来越重要的作用。
参考文献
[1] 朱则刚. 现代智能照明的控制系统. 光源与照明[J].2007年第三期.
[2] 池海. 电气节能设计与智能照明控制系统. 2010辽宁建筑电气联合年会论.
[3] 杨光. 智能照明控制系统及其应用. 福建建设科技[J]. 2007年第二期
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