淺析智能照明在智能建筑中的應用

【摘要】：新時期，建筑行業高速發展，在信息化背景下， 建筑功能逐漸拓展，呈現了智能化的發展態勢。智能 建筑更加高效、安全、節能、環保，也符合綠色建筑 理念。在建筑智能化發展背景下，智能照明系統受到 了各界的高度重視。智能照明系統具有明顯的應用優 勢，不僅能滿足人們的生活和工作需求，而且還具有節能、安全的特點。為此，在智能建筑設計中，要重點關注智能照明系統的設計，應用關鍵技術，提高建筑照明效果，文章對此進行研究。

【關鍵字】：智能照明；智能建筑；應急照明

0??引言

智能建筑具有信息化管理、公共安全、設備管理 等功能，將系統和服務、管理等合為一體，從而提高人們的居住環境質量。在智能建筑發展過程中，要結 合我國國情，融入可持續發展理念，充分發揮智能建筑的節能環保性、先進性、可持續性等優勢，不斷完善建筑功能。

我國社會經濟持續增長，推動了智能化行業發展，市場規模不斷擴大，智能化技術也不斷進步。未來， 我國的智能建筑市場會越來越大，發展前景廣闊，發展智能照明系統，可以促進智能建筑的進一步發展。

1??智能照明系統研究現狀

智能照明系統是傳統照明系統的現代化升級，是一個具有多置電源開關的多控電路系統，能夠簡化安裝和操作流程。與傳統照明系統不同，智能照明系統能夠利用系統軟件來實現對燈光的即時控制，還能夠運用豐富的照明燈具滿足多場景的照明需求，為人們帶來更好的生活體驗。

當前，智能照明系統的研究主要圍繞節能和舒適來展開，更加注重用戶的使用感受和建筑應用場景，能夠利用各類優化算法來實現照明的智能化，是相關行業智能化升級的成果。其中，在節能方面，研究集中在人工照明的控制方式上，如通過各種傳感器，建立更加精確的室內光照模型，通過各種優化算法進行合理的光照組合。這些研究都還停留在模擬階段，需要在以后的實驗中建立更加精確的模型。通過收集用戶信息的方式，建立模型控制照明系統，同時通過云計算平臺增強各個協議的兼容性，利用智能照明系統和智能家居等應用軟件建設智慧云端平臺，進而為促進社會可持續發展奠定良好基礎。

2??智能照明系統的結構

智能照明系統是一個集中了管理器、主干線、信息接口等的網絡，可以對各個區域進行統一控制和信號取樣。智能照明系統包括照明模塊、傳感模塊和控制模塊等部件，主系統與子系統之間采用信息接口等部件進行通信。

2.1 照明模塊

照明模塊的主要組成是 LED。LED 驅動方式相對簡單、反應迅速、使用壽命不會因為經常的調整而受到影響、功率消耗很小、能源效率很高，而且不存在水銀污染，能夠降低對環境的危害。

LED 調光目前有兩種方法，一種是模擬調整法，一種是 PWM 調光法，PWM 調光法相對于模擬調整法有良好的應用前景。對 LED 驅動系統及其電路的研究主要集中在提高調光的精度、效率和減少電路的復雜程度，可以為集成傳感器的反饋和智能控制算法的建立奠定基礎 [1]。

2.2 傳感模塊

傳感模塊主要用于向智能照明系統提供環境信息，從而降低照明能耗、提高視覺舒適度、調節人體生理節律等。智能照明系統需要提升對室內人員感知的靈活性，根據使用者的具體位置，調節使用者所處區域的照明，并關閉無人區域內的照明設備。另外，智能照明系統需要根據自然光線調整光源的亮度，這需要利用光電探測器。

當前，利用傳感設備的空間位置和周圍目標的反射效應建立感應器的反射量是國內外研究的熱點。除了對周圍環境的感知，研究的重點還集中在感知人類的身體和心理上，利用智能手環、手表等傳感設備能夠感知使用者的身體狀況。

2.3 控制模塊

控制模塊的控制系統分為集中式、分散式和分布式三類。其中，集中式控制系統的組成包括 1 個中心控制器，負責處理各個傳感器的測量數據，并根據測量結果對各個照明設備發出調整命令。在分散式控制系統中，各燈具除了具有燈源和驅動電路，還具有獨立的傳感和控制模塊，可以根據傳感器的讀數進行調整，但是不能與其他燈進行通信。分布式控制系統各照明設備之間具有通信功能，各照明設備既是執行設備，也是控制設備。

智能照明系統通常采用分散式或分布式的結構，即各個單元的燈光調節相對獨立，并通過中央控制臺和信息接口連接到建筑智能化管理系統 [2]。對比分散式與分布式控制系統，發現分散式系統中不同光源間沒有通信能力，在受陽光或周圍環境影響時，存在局部地區光照不足的問題，這種情況可以通過增加通信模塊的方式改進。這樣一來，光源可以接收來自其他照明設備的多種信息，從而確定相鄰燈具的運行狀態，進而調節照明系統，增加系統的可靠性 [3]。

3??智能照明系統在智能建筑中的應用策略

智能照明系統的應用范圍十分廣泛，無論是道路照明、隧道照明、樓宇自動化照明還是家居照明，都離不開智能照明系統的應用。在智能建筑中應用智能照明系統時，可以按分區和按照職能劃分受控目標。

按分區劃分。是指將受控目標按照建筑結構劃分，然后統計受控目標的數量、總體運行狀況、控制參數、通信需求等，以便為控制對象的集中控制和系統整合提供參考。

按照職能劃分。是指根據監測需求，將受控目標分為不同類別。照明系統按照功能可以分為工作照明、事故照明、藝術照明、障礙照明等，可針對區域特征采用區域燈光控制、調光控制、時鐘控制、場景控制、光線感應設置、移動感應設置等方式。劃分受控目標，可以為控制方式、控制深度、控制精度、控制費用的設置提供基本根據。

在建筑工程照明設計中，需要根據不同的受控目標，即各個功能區域的照明特性，采用不同的環路控制模式。對于建筑內不需要太多功能、不需要人員進出的地方，可以使用簡單的電路進行控制，這樣的控制方式僅需要調整照明模塊和控制模塊即可實現照明回路的自動開閉；在建筑的走道、電梯廳等公共區域，除了要設計簡單的控制電路，還要設計照明的自動開關，增加動探測器、靜探測器、智能探測器等電子元器件，并利用調光模塊、控制模塊、傳感模塊，對各個區域不同工況下的燈具進行自動控制；對于某些功能要求較高的建筑區域，如展廳、報告廳、會議中心、多功能廳等，不但要設計簡單的控制電路，而且要根據照明時間、用途和效果，使用不同的預先設定的場景控制模式 [4]。

4 安科瑞智能照明控制系統

4.1 概述

ALIBUS智能照明產品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關驅動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業微電網管理云平臺進行數據交換。

4.2 應用場所

適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

4.3 系統結構

4.4系統功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關狀態，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發生模塊離線、網關設備掉線或者狀態反饋和下發控制命令不一致時會發生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以一個模塊或者整個樓層實現開關控制。

4）開關驅動器支持過零觸發功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預設掉電狀態，當照明電源掉電時，開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態；確保重新上電時燈具的開關狀態是確定與可控的。

6）拖動調光控件，照明設備從0%到100%進行調光，可以對單個照明回路實現調光控制，調光總控可以對一個模塊的照明回路實現調光控制，也可以對多個照明回路實現調光控制，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關的狀態。

7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態是打開還是關閉。

8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）系統可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鐘控制照明開關，實現日落開燈、日出關燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機系統故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線結構；系統內各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過程序的設定實現功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5 設備選型

5 結束語

總而言之，現在，智能照明控制系統在應用范圍方面非常廣，在建筑領域中，無論是在室內還是在室外都能夠進行應用。智能照明控制系統可以在辦公樓中進行使用，也可以在娛樂場所中進行應用。智能照明系統在進行應用的時候表現出來了很多的優點，這樣也能更好的滿足用戶的不同需求，同時也能更好的促進智能建筑得到更好的發展。