淺談智能照明係統在辦公建築中的設計與應用

摘要：應用智能照明係統可以提升照明管理水平、降低運營成本、節約能源。文章結合辦公建築照明設計實例，分析了辦公建築智能照明係統的設計要點。首先介紹了智能照明係統的工作原理和應用優(you) 勢，然後在此基礎上總結了智能照明係統的設計要點，包括智能照明係統的整體(ti) 設計思路、係統的控製方式（時間控製、場景模式控製、調光控製、動靜探測控製、就地控製和遠程控製）和典型場所（公共走廊、開敞辦公區和多功能會(hui) 議區）的智能照明設計要點，以供參考。

關(guan) 鍵詞：智能照明係統；建築照明；照明設計

0引言

隨著時代的進步、經濟的騰飛、城鎮化進程的不斷加快和城市規模的不斷擴大，辦公建築、商業(ye) 建築和居住建築等的數量不斷增加，能源消耗也越來越多。照明係統的能源消耗在建築總能源消耗中占了很大的比例，約為(wei) 整個(ge) 總能源消耗的40%。為(wei) 了響應國家大力發展智能科技和堅持節能優(you) 先、綠色低碳的號召，在建築界引入了綠色照明的概念，其中心思想是較大限度利用自然光源，通過場景模式控製器、照度傳(chuan) 感器、動靜傳(chuan) 感器和紅外感應傳(chuan) 感器等設備，在滿足照明使用需求的前提下，達到節約能源的目的。智能照明係統在此背景下應運而生[1]。

1智能照明係統的工作原理和應用優(you) 勢

1.1係統工作原理

智能照明係統應用了計算機技術、電磁調壓技術、電子感應技術和網絡通信技術等先進技術，通過統一的管理平台對照明燈具進行調節和控製。智能照明係統一般由係統控製設備、輸入設備、輸出設備和負載設備四個(ge) 部分構成。其中，輸入設備（開關(guan) 麵板、人體(ti) 感應器和時間控製器等）接收控製信號，然後發送給係統控製設備（集中管理控製器）；集中管理控製器分析收到的控製信號後，把調整後的信號輸送給輸出設備（調光控製或開關(guan) 模塊）；輸出設備通過控製模塊對負載設備（燈具等）進行調光和開關(guan) 的控製[2]。

1.2係統應用優(you) 勢

（1）節約人力成本：智能照明係統根據預設的模式及匹配的傳(chuan) 感器進行控製，采用自動控製為(wei) 主、手動控製為(wei) 輔的控製方式；在一般情況下，係統不需要人為(wei) 控製，能自動開關(guan) 及調節燈具，大大減少了管理工作中人力和物力的開支[3]。

（2）提高照明質量：應用智能照明係統可以控製各個(ge) 區域的整體(ti) 照度值，並根據不同的需求自動調節照明模式和照度，滿足不同場景下的照明需求。

（3）延長燈具壽命：燈具損壞的主要原因有冷態衝(chong) 擊和電網電壓，應用智能照明係統可以平滑地調整電路電壓，既可把照明線路的電壓控製在220V及以下，延長燈具的使用壽命（可達常規燈具壽命的2～4倍），也可減少燈具的維護和更換成本，降低整體(ti) 費用。

（4）節能環保：智能照明係統可以根據不同的場景、時段、環境和人流量對絕大多數燈具進行調節及控製，並充分利用自然光；在某些時段可以關(guan) 閉一些不必要的燈具，避免長明燈具的出現，整體(ti) 可節約20%～40%的電能[4]。

2辦公建築智能照明係統的設計要點

文章以某互聯網公司總部辦公大樓的照明設計為(wei) 例，介紹智能照明係統的設計要點。該辦公大樓的辦公空間多為(wei) 大開敞辦公區，配有多功能會(hui) 議區、餐飲休閑區等功能區域。智能照明係統的使用區域及照明控製要求如表1所示。

表1智能照明係統使用區域及照明控製要求

2.1設計思路

針對辦公大樓的特點和照明要求，設計了Z-bus智能照明係統，如圖1所示。Z-bus智能照明係統由服務器、控製器、開關(guan) 驅動器、調光驅動器、智能液晶麵板開關(guan) 、傳(chuan) 感器和係統軟件等部分組成，可以實現智能化管理和自動控製。應用智能照明係統可較大限度地降低運行管理費用，並減少能源的消耗[5]。智能照明係統服務器采用工業(ye) 嵌入式設計，可以確保性能穩定。用戶可以通過以太網接口進行參數設定，並利用計算機、PAD或手機App訪問控製服務器，實現對照明回路的遠程監視和控製。係統采用CAN總線和Z-bus總線兩(liang) 級總線，架構合理、穩定。Z-bus總線既可供電，又可實現通信功能，采用的是AC24V安全電壓供電方式，無極性接線，係統通信穩定、抗幹擾能力強。

圖1Z-bus智能照明係統拓撲圖

2.2係統控製方式設計

智能照明係統的整體(ti) 控製流程如圖2所示。

圖2智能照明係統整體(ti) 控製流程

（1）時間控製：通過預設的時間對各區域照明進行開關(guan) 、場景模式切換等控製。

（2）場景模式控製：通過設置的照明區域場景模式對不同使用需求下的照明場景進行切換。

（3）調光控製：預先設置照度範圍，在一天的不同時段，根據自然采光情況，通過照度傳(chuan) 感器和調光模塊對區域內(nei) 燈具進行調節，使照度始終在預設範圍之內(nei) 。

（4）動靜探測控製：通過紅外人體(ti) 感應控製器、調光模塊和控製模塊對各照明區域的燈光控製方案進行調光或開關(guan) 控製。

（5）就地控製：通過就地設置的智能控製麵板對照明區域內(nei) 的燈具進行手動控製和區域場景控製。

（6）遠程控製：通過計算機、PAD或手機App對照明區域進行手動控製和區域場景控製[6]。

2.3典型場所智能照明設計

2.3.1公共走廊

公共走廊采用紅外感應控製器、時間控製器和智能控製麵板對燈具進行智能控製。走廊燈具分為(wei) 三個(ge) 控製回路，其中筒燈分成兩(liang) 個(ge) 控製回路（回路1和回路2），燈具和燈帶屬於(yu) 第三個(ge) 控製回路（回路3），如圖3所示。

圖3公共走廊燈具布置圖

（1）白天上下班高峰時段：自動關(guan) 閉紅外感應控製器，啟用時間控製器，回路1、2、3點亮。

（2）白天工作時段：啟用紅外感應控製器，關(guan) 閉時間控製器，回路3常亮，感應有人是回路1、2點亮（無人時關(guan) 閉）。

（3）夜間和白天非工作時段：啟用紅外感應控製器，感應有人時回路1點亮（無人時關(guan) 閉）。

2.3.2開敞辦公區

開敞辦公區采用紅外感應控製器、時間控製器、照度傳(chuan) 感器、調光模塊和智能控製麵板對燈具進行智能控製。工位燈具采用單燈分列控製方式，射燈采用燈具回路控製，係統可以根據工作時間、自然采光情況和加班情況等自動調節照度及燈具的開啟等。同時，開敞辦公區設置了智能控製麵板，可根據需要進行手動控製。

（1）上班時段：燈具全開，並通過照度傳(chuan) 感器和調光模塊對燈具進行自動開關(guan) 和調光，控製區域內(nei) 的整體(ti) 照度、提高照度均勻性，從(cong) 而改善工作環境、提高人員工作效率。

（2）午休時段：自動關(guan) 閉工位上的LED燈管，同時調節筒燈的照度，營造較好的休息環境。

（3）非上班時段（加班時段）：在非上班時段，辦公室的燈具全部關(guan) 閉，當有人加班時，紅外感應控製器感應到有人進入時，係統自動點亮通道區域的照明燈具，此時加班人員可以通過操作智能控製麵板，打開所需的燈具，並可設置燈具開啟時長，在預設的時間係統會(hui) 自動關(guan) 閉燈具。如未預設燈具開啟時長，且人員離開時未關(guan) 閉燈具電源，紅外感應控製器感應不

到人員時會(hui) 自動發出指令關(guan) 閉燈具。

2.3.3多功能會(hui) 議區

多功能會(hui) 議區燈具布置圖如圖4所示。多功能會(hui) 議區采用紅外感應控製器、照度傳(chuan) 感器、調光模塊和智能控製麵板對燈具進行智能控製。針對多功能會(hui) 議區設置了一般會(hui) 議、投影演講和報告等多種場景模式，可以根據不同的需求開啟預設的照明場景模式，實現不同的照明效果。

圖4多功能會(hui) 議區燈具布置圖

3安科瑞智能照明控製係統

3.1概述

ALIBUS智能照明產(chan) 品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關(guan) 驅動器具備獨立工作的能力，適用於(yu) 一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拚接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與(yu) AcrelEMS企業(ye) 微電網管理雲(yun) 平台進行數據交換。

3.2應用場所

適合於(yu) 各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體(ti) 育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控製需求。

3.3係統結構

3.4係統功能

1）實時檢測並顯示各個(ge) 模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關(guan) 狀態，監控界麵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(guan) 設備掉線或者狀態反饋和下發控製命令不一致時會(hui) 發生故障報警，並將故障報警信息記錄並顯示在界麵中。

3）可以對單個(ge) 照明回路實現開關(guan) 控製；每個(ge) 模塊、樓層都有相應的模塊控製開關(guan) 和樓層控製開關(guan) ，也可以一個(ge) 模塊或者整個(ge) 樓層實現開關(guan) 控製。

4）開關(guan) 驅動器支持過零觸發功能，負載（燈具）的分合操作僅(jin) 在交流電過零時進行；可有效減少電磁幹擾以及對電網的衝(chong) 擊，延長燈具與(yu) 控製裝置的壽命。

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

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

7）點擊場景控件，打開或者關(guan) 閉對應場景設置，軟件界麵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(guan) 閉。

8）設置定時時間，確認時間點後，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）係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；根據天文時鍾控製照明開關(guan) ，實現日落開燈、日出關(guan) 燈的功能。

10）所有定時控製計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機係統故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鍾維持定時控製計劃的正常執行，不影響日常的照明控製效果。

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

12）預留BA或第三方集成平台接口，采用modbus、opc等方式。

3.5設備選型

4結束語

應用智能照明係統可以對建築照明進行智能化控製，為(wei) 人們(men) 的生活和辦公創造更為(wei) 靈活多變的照明環境，較大地提升了建築的智能化管理水平，節約電能消耗，使建築照明係統更加符合節能環保的要求。智能照明係統在未來會(hui) 有更加廣闊的應用前景。

安科瑞侯文莉