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Technical Articles
1概述
從愛迪生控制電燈泡的機械電氣開始，照明控制技術的發展經歷了一個多世紀的發展，每一次重大的科技進步，照明控制技術也伴隨著重大的發展，跨越電氣時代、微電子時代、
計算機和網絡通信時代，發展至今天的智慧照明時代。智能照明控制系統的核心技術是集散控制技術，基于現場控制總線的智能照明控制系統已經在照明工程中廣泛應用。在建筑物的電力消耗中，照明能耗通常占到35%以上，而商業綜合體的比例更高。因此，目前的商業綜合體更多采用智能照明系統，靈活的實現場景控制、調光控制、光照度控制等，*大限度的實現節能。
2智能照明系統在智慧建筑中的實現
筆者設計的某商業廣場，是一個大型商業綜合體，集購物、餐飲、休閑、娛樂功能為一體。為了便于管理，*大限度的實現節能，整個商業廣場的照明采用智能照明系統建設。
該智能照明系統的控制范圍包括：商場公共區域照明、泛光照明、園林照明、廣場照明等。針對不同區域和不同的燈具類型，采取不同的照明模式和照明控制協議。
2.1系統的功能及特點
本項目的智能照明解決方案體現在以下幾方面：
2.1.1便捷的控制方式
系統具備自動、手動、BAS控制方式，并且能在三種控制模式中自由切換。系統處于自動運行模式時，按預設的場景自動控制系統中各邏輯回路的開關。系統處于手動運行模式時，可在智能照明子系統下發指令進行各個回路的控制。系統處于BAS運行模式時，可在BAS系統下發指令進行各個回路的控制。
2.1.2細致的回路編組
回路細化分成應急照明、基礎照明、工作照明、泛光照明、裝飾照明、導向標識、廣告燈箱等，并按回路類型編組。在回路編組的基礎上，可以組合出豐富的場景模式。
2.1.3豐富的場景模式
系統支持預設多種場景模式，在回路編組的基礎上，通過不同的回路組合，形成豐富多樣的場景模式。
本工程的運營模式主要有：平時晴天、平時陰雨天、節假日晴天、節假日陰雨天。每種運營模式又分為多個場景：業前準備、白天營業、夜晚營業、安保。每種場景根據預設的時間自動切換。
每種模式下，各場景的預設時間如下：
S1：9：30-10：00；S2：10：00-18：00；
S3：18：00-22：00；S4：22：00-9：30；
各回路在每種場景下分布如表1所示。
2.1.4完善的監測報警功能
支持回路開關狀態、控制模塊在線狀態、網關模塊在線狀態等實時監測。
支持離線告警；支持狀態反饋。
支持歷史數據、告警、操作記錄的存儲。
2.1.5直觀的圖形化界面
控制系統圖形界面模擬現場布置制作，直觀的顯示燈具所在的位置、狀態，所見即所得。運維管理人員可以很便捷的操作燈具和回路的開關。
2.2智能照明系統與BAS系統的對接
智能樓宇集成是實現建筑的“智能化工程"的手段。智能照明系統在商業綜合體的運營中，可以作為獨立的子系統運行，實現智能照明系統管理的一切功能。也可以作為一個子系統，接入BAS系統。與BAS系統集成后，具備如下特點：
（1）系統集成可以實現多系統聯動功能。
（2）系統集成能實現測控管一體化的功能。
（3）系統集成能實現集中管理，提高效率。
（4）系統集成能夠在軟件技術層面進行功能開發，不僅可以增加新功能，還可以“硬件軟化"，優化系統方案，減少投資成本。
系統集成的關鍵在于解決系統之間的關聯性和互操作性的問題，是多廠商、多協議和面向各種應用的體系結構。
2.2.1通信的集成技術標準化
通信的集成是BAS的基礎，通信集成所面臨的主要問題是各類設備、子系統之間的接口、協議。通信的集成技術主要采用面向協議的集成，各類通信控制器、網關等實現互通。解決該問題的根本方案在于設計階段制定通信網絡所遵循的標準。如Lonworks、BACnet、TCP/IP等。
2.2.2控制的集成技術標準化
目前BAS還不能實現將所有的系統集成成一個大系統。一是各子系統的功能都有自己的需求和特征，全部集成會使得BAS系統無比臃腫，難以管理。二是沒有一個品牌的廠商能包含所有的產品。
目前的工程現狀是，系統由分散的各子系統構成，各子系統可能采用不同廠家的設備和解決方案。控制的集成就是要解決子系統之間的互通和聯動，構建一個實時監控系統。基于這種需要，自動化和軟硬件公司與微軟公司合作推出了OPC（OLE for Process Control-用于過程控制的OLE）標準。
3智能照明系統設計中的關鍵點
3.1確定系統架構
在系統設計之初，要根據用戶需求，針對建筑物的特點，來設計規劃系統的架構。同時考慮是否與BAS對接以及與其他系統聯動的可行性。
如：商場內的照明控制，由于豎向配電間往往上下對應，照明箱在豎井內上下分布，就可以選擇總線型的拓撲結構，在豎井內的全部回路可以通過一條總線通信。而地下室車庫的配電間分散在平面中，采用星型拓撲結構有利于節約線路，方便施工。
3.2在功能與經濟性中合理平衡
智能照明系統的主要功能是集中的智能照明控制與狀態的反饋。如果一味的考慮成本，簡化系統，會導致系統的可用性差且故障率高，并且增加后期維護成本。而一味的強調功能全面、強大，必然增加系統建設的投入，也會增加系統的復雜程度，提高了風險故障率。
設計階段一定要根據項目的特點，選擇合適的系統、功能，避免重復投資。
3.3合理配置末端設備
應根據末端回路的數量、點位的數量等，合理配置系統末端設備。
（1）控制總線長度和總線回路的帶載設備數量。考慮到現場因素、線材質量、施工工藝等影響，總線長度和帶載設備數量應控制在上限值的70%以內。
（2）合理選擇回路控制模塊的回路數和數量。同時，還需要預留一定量的冗余，來滿足一定的擴容及后備需求。
（3）根據回路負載大小和類型來選擇合適的智能照明模塊。目前智能照明模塊*大的額定電流為16A，一般照明燈具回路通過照明回路的計算電流選取控制模塊的額定電流。
當計算電流超過16A時，回路開關控制需要采用智能照明模塊控制回路中交流接觸器實現。
而金鹵燈的啟動電流較大，即使計算電流在16A以下，啟動電流往往也能直接擊穿智能照明模塊，因此，金鹵燈回路也避免直接采用智能照明控制回路開關的模式，建議采用智能照明模塊控制回路中交流接觸器實現。
（4）配置適當的控制方式。
商業綜合體智能照明系統控制的方式主要有：
中控室BAS控制、中控室照明子系統平臺控制、現場面板控制、模塊場景定時控制、傳感器控制，平板控制、手機APP控制、繼電器模塊應急開關等。
基于商業綜合體的現狀，系統建設一般選擇中控室BAS控制、中控室照明子系統平臺控制、現場面板控制、模塊場景定時控制四種控制方式。
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
名稱 | 型號 | 功能 | 備注 | ||
安科瑞智能照明控制系統 | ALIBUS | 可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現靈活多樣的智能化控制 |
| ||
名稱 | 型號 | 上行 | 下行 | 外形尺寸 | 備注 |
智能通信管理機 | Anet-1E1S1 | 1路以太網 | 1路RS485 | 140*90*50 |
|
智能通信管理機 | Anet-1E2S1 | 1路以太網 | 1路RS485 | 140*90*50 |
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智能通信管理機 | Anet-2E4S1 | 2路以太網 | 4路RS485 | 168*113*54 |
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智能通信管理機 | Anet-2E8S1 | 2路以太網 | 8路RS485 | 168*113*54 |
|
名稱 | 型號 | 負載電流 | 安裝方式 | 外形尺寸 | 備注 |
4路開關驅動器 | ASL220Z-S4/16 | 16A | 導軌式 | 144*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
8路開關驅動器 | AS220Z-S8/16 | 16A | 導軌式 | 216*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
12路開關驅動器 | ASL220Z-S12/16 | 16A | 導軌式 | 288*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
16路開關驅動器 | ASL220Z-S16/16 | 16A | 導軌式 | 360*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
8路調光驅動器 | ASL220Z-SD8/16 | 16A | 導軌式 | 360*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.0-10V調光 |
名稱 | 型號 | 性能 | 安裝方式 | 外形尺寸 | 備注 |
紅外感應傳感器 | ASL220-PM/T | 3-5m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微波感應傳感器 | ASL220-RM/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微動感應傳感器 | ASL220-PR/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
IP網關 | ASL200-485-IP | ALIBUSnet/IP | 導軌式 | 14*28*39 | 系統組網元件 監控軟件接口設備 |
1聯2鍵智能面板 | ASL220-F1/2 | 2組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | 開關 調光 場景 |
2聯4鍵智能面板 | ASL220-F2/4 | 4組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
3聯6鍵智能面板 | ASL220-F3/6 | 6組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
4聯8鍵智能面板 | ASL220-F4/8 | 8組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 |
5結束語
本文通過介紹某商業綜合體中的智能照明系統設計，簡要分析了智能照明系統技術架構、設計要點，同時闡述了系統集成的關鍵節點，通過筆者的經驗，為商業綜合體的智能照明設計提供一種思路參考。
智能照明系統有著光明的前景，隨著計算機技術和新興技術的不斷發展，智能照明系統將會得到更為廣泛的應用。
參考文獻
[1]許錦標，張振昭.樓宇和智能化技術[M].北京：機械工業出版社，2010.
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[3]于聲浩，李清文.智能照明現狀及未來發展趨勢[J].智能建筑，2015（5）：33-34.
[4]王飛.智能照明系統在商業綜合體的應用.東省建筑設計研究院.
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