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校園智能照明系統(tǒng)的設(shè)計

照明控制在樓宇控制中應(yīng)用越來越廣泛，本文就是這樣一個設(shè)計事例。

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、計算機網(wǎng)絡(luò)、安防、消防、閉路電視監(jiān)控等子系統(tǒng)。但近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，人們對照明燈具節(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)者也意識到了智能照明的重要性。相對商業(yè)樓宇而言，大學(xué)校園里的大功率動力和制冷設(shè)備比重較少，照明燈具則相對比重更多。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，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)計方案。

2智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)越性

2．1達到良好的節(jié)能效果，延長燈具壽命

節(jié)能是照明控制系統(tǒng)的最大優(yōu)勢。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)不同場合、不同的人流量，進行時間段、工作模式的細分，把不必要的照明關(guān)掉，在需要時自動開啟。同時，系統(tǒng)還能充分利用自然光，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)照度?？刂葡到y(tǒng)實現(xiàn)了不同工作場合的多種照明工作模式，在保證必要照明的同時，有效減少了燈具的工作時間，節(jié)省了不必要的能源開支，也延長了燈具的壽命。

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)具有開關(guān)和調(diào)光兩種控制方法，可以有效地控制各種照明場所的平均照度值，從而提高照度均勻性。同時，系統(tǒng)能根據(jù)不同的時間段，人們的不同需要，自動調(diào)節(jié)照度。

2．3實現(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。現(xiàn)代建筑物中，照明不單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應(yīng)具備多種的控制方案，使建筑物更加生動，藝術(shù)性更強，給人豐富的視覺效果和美感。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)假日場景，大型慶典場景；會客廳、會議室等可以預(yù)設(shè)會議、投影、會間休息等不同場景。在傳統(tǒng)的人工控制方式下，難以實現(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)自動實現(xiàn)開關(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)的不定時開關(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，有效節(jié)省了電費與管理費用的支出。根據(jù)一般的辦公大樓運營的經(jīng)驗來看，節(jié)能效果能達到40％以上，一般的商場、酒店、地鐵站等節(jié)能效果也能達到25％~30％；學(xué)校在這方面還沒有得到具體的統(tǒng)計數(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)使甩通用計算機作為主控中心，通過RLINK通裝置與網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通。計算機上可直接實現(xiàn)編程，監(jiān)控，故障報警等功能。局域網(wǎng)上的計算機也可以通過主控中心實現(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，實現(xiàn)RS485／RS232信號轉(zhuǎn)換，具備系統(tǒng)自診斷功能和自動故障報警功能。

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)動模塊電路、照明專用自鎖繼電器組成。每個照明控制器均可獨立工作，也可以由計算機中心控制。主控中心停止工作或通中斷不影響控制器的正常運行。控制器有多種規(guī)格，單個控制器最多可控制48個回路。一個系統(tǒng)內(nèi)最多可連接500個控制器。

3．4可編程開關(guān)

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

3．5動態(tài)傳感器

利用紅外線或超聲波的原理，自動識別房間內(nèi)是否有人存在而給控制器發(fā)送信號，實現(xiàn)“人來燈亮，人走燈滅”的動態(tài)控制功能。

3．6照度傳感器

核心部件是光電耦合器，通過感應(yīng)外部自然光源的照度來調(diào)節(jié)室內(nèi)照明的亮度，實現(xiàn)智能探測和智能調(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，控制照明開關(guān)。

4校園照明控制的特點

照明控制在樓宇自控、景觀照明領(lǐng)域已經(jīng)在國內(nèi)外有許多工程實踐。大學(xué)城的設(shè)計也參考了原來樓宇自控的設(shè)計原則和設(shè)計思路。設(shè)計的目標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)省運營費用的特點。合理細分控制回路，合理設(shè)置回路的控制方式和系統(tǒng)的運行方案。

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。照明控制系統(tǒng)也可以單獨建立一個系統(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)集成是一個不錯的選擇。但對學(xué)校而言，把照明控制系統(tǒng)獨立出來，一方面更便于整個校區(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，簡化設(shè)計。

5各類建筑物的具體設(shè)計方案

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)計標準為室內(nèi)平均照度300lx，講臺點照度5001x，如此高的照度要求，如果沒有合理控制方案，能源上將造成巨大的浪費。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?shù)膶嶋H意義。對于學(xué)校而言，使用調(diào)光控制顯然造價過高，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，開關(guān)控制是主要的控制方式。

以350座位階梯教室為例，每個教室安裝一個照明控制器。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)開部分區(qū)域的燈光，也可以實現(xiàn)整個教室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窗簾，充分利用室外自然光。前后門口和講臺上都安裝可編程開關(guān)，任何一個開關(guān)都可以控制室內(nèi)的所有燈具。同時，控制器也對教室內(nèi)的其它電器進行開關(guān)觸電控制，并且與燈光聯(lián)動。例如投影聯(lián)動模式：事先設(shè)定一個情景模式，老師只需按一下按鈕，投影儀自動打開，投影幕自動放下來，電動窗簾關(guān)上，講臺的燈光關(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。通過這一系列的控制手段達到了最佳的節(jié)能效果，同時也提高了教學(xué)管理的質(zhì)量。

5．2圖書館

大學(xué)城某學(xué)校圖書館，共六層，每層均分為A、B、C三個大區(qū)。首層是計算機中心、書庫，并有一個150座位報告廳；二至五層是圖書閱覽室，六層的A、B區(qū)是閱覽室，c區(qū)是資料庫。

大閱覽室照明使用三管日光燈，閱覽區(qū)平均照度3001x，藏書區(qū)照度200Ix。照明控制方式采用開關(guān)控制方式，根據(jù)區(qū)域和隔燈方式劃分回路。每個閱覽室設(shè)一個照明控制器，與照明配電箱一起安放在服務(wù)臺旁，以便管理。門口安裝可編程開關(guān)，開關(guān)控制的回路由編程確定，其中每個開關(guān)均設(shè)定其中一鍵控制整個閱覽室燈具。書庫和計算機中心考慮到書籍保護和計算機使用的要求，照度相對較低，控制方法與大閱覽室相同。

報告廳使用了兩種燈具，正常照明使用日光燈，投影和演示時使用筒燈，為人員進出提供方便。筒燈照明不計算正常照明的照度。日光燈和筒燈采用邏輯聯(lián)動控制方式，會議演講時使用正常照明，筒燈關(guān)閉。開啟投影演示時，系統(tǒng)自動關(guān)閉所有日光燈，開啟筒燈。照明控制箱和控制開關(guān)安裝在報告廳的控制室，控制開關(guān)上的指示燈實時指示回路的狀態(tài)。整個圖書館由大約20個控制器連成一個RS485控制網(wǎng)絡(luò)，由一臺主機控制。主機通過校園局域網(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，而在于有效管理場館內(nèi)的所有燈具，配合多種比賽的需要，實現(xiàn)自動控制。比賽場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)計上采用一回路控制一個燈位的方式，一個控制回路的容量為4400W，確保了有足夠的余量?？刂苹芈芬话悴捎瞄_關(guān)控制方式，部分采用調(diào)光?？刂苹芈返慕M合聯(lián)動根據(jù)比賽項目、比賽場地大小和燈位的情況來設(shè)定。采用邏輯控制方式，通過編程設(shè)置籃球、排球等各種比賽模式，各種模式的開啟和切換均由一鍵完成。同時，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。當現(xiàn)場音樂響起。燈光馬上會出現(xiàn)一些變化效果作為配合。如開球、進球得分都會由不同的場景。消防聯(lián)動的作用是確?；鹁瘯r應(yīng)急照明啟動，方便人員的疏散。

5．4行政中心

行政中心會議室采用智能場景開關(guān)為控制方案。該場景開關(guān)內(nèi)已含有控制電路，可獨立工作，無需照明控制器。一個開關(guān)可控制兩個開關(guān)回路和一個調(diào)光回路，每回路最大功率2000W。一個會議室可用多個場景開關(guān)，開關(guān)之間可通。場景模式直接在開關(guān)面板上設(shè)定，無需計算機編程。通過使用場景開關(guān)，可方便的實現(xiàn)各種場景，提供多種場合所需的照度。這種把控制芯片集成到開關(guān)的控制方式對一些小型的室內(nèi)環(huán)境。需要指出的是，這種開關(guān)在布線上與傳開關(guān)有六線與其連接?？烧J為開關(guān)本身就是一個小功率用電器，市電和燈具均有N線與開關(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，某個節(jié)日的照明效果。另外，由于一年四季有不同的日照時間，系統(tǒng)將具備自動識別功能。其識別功能通過傳感器和軟件兩種手段實現(xiàn)。照度傳感器可自動感應(yīng)戶外光線，為控制器提供開關(guān)信號。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，不能正確識別光強度等，系統(tǒng)軟件能根據(jù)當?shù)氐娜粘鋈章滟Y料數(shù)據(jù)，自動調(diào)整開關(guān)時間。兩種形式相結(jié)合，達到了最佳的節(jié)能效果。

6結(jié)束語

以上談到的建筑和場景的照明控制系統(tǒng)，是各自獨立的系統(tǒng)。如果通過校園局域網(wǎng)把各自的系統(tǒng)主機聯(lián)系起來，就可以組成整個校園乃至整統(tǒng)開關(guān)有所不同，接線示意圖如下：

如圖，普通三鍵開關(guān)只有四線連接，而場景個大學(xué)城內(nèi)的統(tǒng)一的控制系統(tǒng)。你只要是合法的管理員，就能在其中一臺主機上監(jiān)控整個系統(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)省了大量的電費支出，同時，也為學(xué)校師生提供了一個更舒適、明亮和高效的學(xué)習和工作環(huán)境。

參考文獻

1朱明海大學(xué)校園智能化系統(tǒng)設(shè)計

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

3唐海主編《建筑電氣設(shè)計與施工》中國建筑工業(yè)出版社

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（責任編輯：xy）

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