【智能照明控制系统分类】浅析楼宇智能照明控制系统设计

安科里刘洋

江苏安科利电器制造有限公司江苏无锡214405

摘要：一家企业总部开发了建筑智能照明控制系统，使照明系统能够定期自动开启和关闭照明电路，通过人体感应传感器实现“人开灯，人晚关机”，节能效果显著。

关键词：楼宇节能；智能照明控制系统；人体检测传感器

1.楼宇智能照明控制系统关键需求

楼宇智能照明控制的使用是为了达到节能、减排、绿色、环保、人性化的目的，对于智能照明控制的场所需要进行科学系统地分析，才能达到投入与产出的合理收益的效果。针对 某企业总部研发大楼工程项目，上海现代建筑装饰环境设计研究院有限公司进行了科学严谨 的数据分析，并结合日本电工数据进行佐证。建筑物内照明用电量约占全体用电的33%，大 办公室内使用智能照明控制能节约能效约12%，厕所内使用智能照明节约能效约61% ，走廊内使用节约能效约69%，车库内使用将节约能效约60%。为了发挥智能照明控制系统的节能优势，要求所设计的系统应当具备如下特征需求：①稳定可靠；②节能、绿色；③智能化控制；④分布集中控制；⑤掉电保护；⑥系统开放性。

1. 智能照明控制系统结构

本大楼智能灯光控制从有无控制面板上来区分，可以分为面板控制方式和非面板控制方式；从控制区域来区分，可以分为办公区域智能控制、走廊智能控制、卫生间智能控制、地下车库智能控制。

2.1 智能节能控制系统工作原理

大楼智能照明控制系统工作原理如图1所示。

2.2 智能面板控制系统结构

根据大楼设计方案，一些配电箱中智能照明回路的控制数量不大于8条，一些配电箱中智能照明回路的控制回路数量大于8条。因此在系统设计时，应采用具有8路继电器输 出接口的现场控制单元，这样既能优化控制器的应用数量又能兼顾使用上的灵活性，为用户降低控制系统应用成本。

2.2.1不大于8回路面板控制系统

对于不大于8回路智能照明控制的配电箱，采取以下控制回路数≤ 8个回路数的房间 控制方案，即在配电箱内安装一个24V直流开关电源，为现场单元和控制面板供电；一套现场控制单元，接受控制面板的控制信号，控制相应继电器的开关，实现相应照明回路的灯具开关。面板与现场单元的通讯信号采用标准的CAN总线进行通讯，控制系统全部采用低压直流弱电控制与供电，保证系统不会对其他系统造成信号干扰，保证了使用者的操作安全。总线上同时挂接着节假日自动判别器、总线人体感应器，接收感应信号，将信号发送到现场单元，由现场单元进行逻辑判断与时序仲裁，决定哪个回路继电器的开启与关断，实现忘记关闭灯光回路时的智能自主判知与决策功能。

2.2.2 大于8回路面板控制系统

对于大于8回路智能照明控制的配电箱，采取以下控制方案，即在配电箱内安装一个24v直流开关电源，为现场单元和控制面板供电；一套集中管理控制器负责对现场单元的智 能控制，所有来自总线上的任何主动(面板开关)与被动(传感器)方式的信号，均要送达该集中管理控制器，由该控制器进行信号分析、时序仲裁、动作执行方式判断、定时判别、传感器信号融合、节假日分析等内容的工作，将解算的分析处理后信号发送至现控制回路数 ≤8个回路数的房间现场控制单元；n套现场控制单元，接收集中管理控制器的指令信号 ，控制相应继电器的开关，实现相应照明回路的灯具开关。其中厂n的数量由配电箱内的回路数决定，即每个现场控制单元能够输出8路继电器。控制面板实现相应照明回路的开启与关断，具体数量由回路数决定。每个开关面板上有4个按键，其中2个按键的功能为群组控制，另外 2个按键的功能是模式控制。至于群组控制与模式控制的具体功能将在后面进行说明。面板与现场单元的通讯信号采用标准的CAN总线进行通讯，控制系统全部采用低压直流弱 电控制与供电保证系统不会对其他系统造成信号干扰，在使用上保证了使用者的操作安全。

3.大楼区域控制系统结构

3.1办公区域智能控制模式与策略

智能照明控制的办公区域是指办公人员数量多、办公区域大、回路数多，经常使用的场所包括办公室、会议室、大休息厅、多功能厅等区域 。这些场合经常出现人员离开后忘记关灯的现象，造成浪费。以下就下班后有人进来加班的情况进行说明。

(1)下班后，办公室灯光已经全部关闭。当有人进来时，办公室门口上方的节假日自动判别器，将感知到有人进入，将感知的信号通过信号总线发送到配电箱内的集中管理控制器或内嵌集中管理软件模块的现场控制单元，由控制器判断下一步的控制模式。

(2)控制器发出控制指令，立即开启引导灯，照亮门口前方区域，方便人员开启所需回路的面板开关。从用户的体验角度来讲，用户开门瞬间，照明引导灯就随机点亮。

(3)这时用户就可以直接操作控制面板，开启自己所需要区域的照明灯按键即可。

(4)用户所需照明区域被点亮。此时控制系统将启动照明定时策略，即工作时间是根据用户长期的使用习惯预先配置好，时间可长可短，例如1h时间。

(5)如果系统的时间设置为1h关闭，则加班人员在自己照明区域工作接近1h（可以设置为55min)后，门口上方的引导回路灯自动开启点亮，提醒加班人员再过5min(时间可以根据工作习惯进行设定)工作区域的照明灯将被自动关闭。如果加班人员在5min内到门口处重 新触发所需工作区域的控制面板按键，则引导回路灯立即关闭，计时又重新开始。

(6)如果加班人员在5min内没有重新开启按键，则照明区域的灯将自动关闭。此时引导灯仍然处于点亮状态，如果仍无人触控，引导灯将在5min后自动关闭，系统将认为此时不需要照明 。

(7)如果加班人员在系统所定时间内离开办公区域而没有主动关闭自己工作区域的照明回路，则系统将在设定的时间内将照明回路关闭。

(8)工作区域的照明回路关闭后，如果系统仍未检测到有人进入或开启面板开关，则系统视为此时不需要照明，即判为无人状态。5min后也将引导回路照明灯关闭，恢复到初始状态。

(9)如果加班的工作人员来到办公室的加班时间小于系统预先设定的间隔时间，系统在到达规定的设定时间后，将关断工作区域的照明回路。在延迟规定的时间内，自行将引导回路的照明灯关闭。

(10)恢复到无人的初始状态，系统时刻保持处于有人和无人的监控状态，能够减少无人照明现象，降低能源消耗。

3.2 走廊照明智能控制横式与策略

大楼走廊占地面积较大，沿走廊分布的房间较多，需要控制的灯具较为集中，因此在走廊区域应用智能照明控制将会带来较大的投资收益。走廊照明控制分白天时段与夜间时段，对应的控制策略有所区别 。

本项目采用具有智能感光的总线型人体感应控制器进行走廊灯光的智能控制。根据白天走廊里的亮度情况，通过设定照度阈值的方法按光照需要进行开启，既能满足使用者的照明使用，又能根据照度情况进行关断和开启走廊照明回路，减少电能消耗，避免浪费。走廊灯光智能控制如下图所示 。

(1)白天时段的控制，走廊上方相隔5m安装一个总线型人体感应控制器，控制器内集成照度感应、人体感应、信号处理与发生模块，将采集的照度、人体信息发送至配电箱内的集中管理控制器进行仲裁决策，启动当前的控制策略，开启或关闭相应的照明控制回路。

(2)夜间走廊的照明控制采用时间细分控制模式，此时的照度感应控制模式应当自动关闭，时间段的起始时间和结束时间，时间段的时间间隔均可以方便进行配置。这需要根据用户的实际使用习惯形成后才能进行修改。安装调试后的走廊灯智能照明控制系统将被初始化为常规配置参数，用户可以根据自身的需要经过使用一段时间后再进行参数调整。

在走廊灯具回路的常规控制参数中，在走廊无人通过时，系统仅开启1个照明回路，作 为引导使用。如果检测到有人通过，系统将启动细分时段控制模式。控制系统的时间段的设定非常灵活，用户可以根据自身的实际需要进行参数的配置使用。检测到有人通过，系统将增加照明回路的开启，具体开启的数量由配置参数和细分时间决定。

当出入走廊的人员离开后，可以选择几分钟延时的控制方式关闭刚刚开启的照明回路，也可以选择人离开后立即关闭刚开启的照明回路。具体控制方式根据用户使用后的习惯进行 配置参数的修改，初始参数默认为人员离开5min后再关闭的控制方式。

3.3 卫生间照明智能控制横式与策略

卫生间内的照明控制采用就地控制模式，减少布线布管的繁琐和浪费，也提高了系统的可靠性。在卫生间内安装多个本地人体感应控制器，控制器内集成照度感应模块、人体检测模块、信号分析与处理模块、控制执行模块以及继电器单元。在照度感应模块检测到当前的照度低于设定的照度阈值时，人体感应控制器一旦检测到有人进入时，将立即开启负载照明灯具或照明回路；当人员离开后，系统再延时一定时间后(可根据实际需要进行调整)将照明关闭，可以降低电能消耗。

4.智能照明控制系统参数优化配置

大楼智能灯光控制系统的正确使用是在用户照明习惯的基础上逐步形成的。在智能照明控制系统安装调试完毕后，系统是基于初始化的使用参数，但初始化的设置参数可能不尽合理与科学。在用户日常使用后，逐步根据用户的习惯对初始化设置的回路分配、控制时间段、动作时序、优先级仲裁等参数进行调整。为了使系统能够满足用户的切身需要，需要对参数进行修改，即控制系统的参数合理化配置。

5.安科瑞为家庭智能照明控制系统提供解决方案

5.1安科瑞智能照明监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层； 如图（1）所示：

图（1）网络拓扑图

间隔设备层主要为：开关驱动器，这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均通过现场KNX总线组网通讯，实现数据现场采集。

网络通讯层主要为：智能照明网关，其主要功能为把分散在现场采集装置集中控制，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。

站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。 以上开关模块均采用KNX总线传输，一般都采用4根连线，接线简单方便，传输距离可达1.2km。

5.2安科瑞智能照明系统组成

1. 定时控制

通过时钟管理器，实现整个系统的有关区域照明的定时和自动管理功能，实现公共通道、景观照明、泛光照明、车库照明定时控制。如百叶窗定时升降、集中供热定时调节、节假日照明定时关闭、定时通知等。

1. 场景控制

智能照明控制系统根据各个部门的需求，设定不同种类的场景模式，进行各种照明灯光的组合，达到美化工作环境的效果；结合人体感应传感器，当人员离开时，关闭所有该会议室照明。

1. 实时监控

中心控制室，配置一台中控主机，所有照明控制设备，通过KNX网关，接入监控系统，操作管理人员，可以通过中控电脑，实时监视总线、区域、楼层、楼栋等照明状态，并可根据需求进行控制调整。系统绘图工具支持向量图和多层页面，图形页面缩放方便，切换简单，支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等图形对象的嵌入、支持二维、三维图元的绘制，增加可视化的空间效果。

1. 报警处理

系统提供了警报处理能力，用户可采用编程来完成不同的任务，当某种警报条件出现时应做什么，可由用户自行确定。

5.事件通报 系统提供了事件通报功能，支持邮件通报、文本输出以及事件驱动打印，可按照用户预先设置的条件，触发事件通报功能。

5.3设备选型

6.结束语

本系统已经在该大楼成功应用。采用智能照明控制系统后，可使照明系统工作在自动状态定时开启/关闭照明回路，通过人体检测传感器实现“人来灯亮、人走延时熄灭”，减少人工干预，给物业管理带来便利。此外，还具有以下优点：①节能效果显著。照明系统通过定时、传感器等控制方式，可将公共区域照明控制在适当的亮度，减少常明灯，避免不必要的浪费，节能效果非常显著。②延长灯具寿命。智能照明控制系统能成功减小电网的冲击电压和浪涌电压，使灯具不会因为上述原因而过早损坏。系统采用了软启动和软关断技术，避免了灯丝的热冲击，灯具寿命进一步得到延长。相关工作人员应结合建筑楼宇照明系统功能特性和实际耗能情况，反复比较研究多个节能降耗方案，从设计、安装调试等源头上熟悉和理解智能楼宇建筑照明节能的功能特性。结合工程实际情况，采取有效优化方案和节能措施，以使整个照明系统达到更加优化的节能降耗效果，创建节能的工作环境，提高照明系统能源综合利用效率。

参考文献：

1. 企业微电网设计与应用手册.2020.06版.

[2] 智能照明控制系统.2020.08版.

[3] 许乾祖.楼宇智能照明控制系统设计.

作者简介：

于洋，女，现任职于江苏安科瑞电器制造有限公司，主要从事智能照明控制系统的研发与应用。手机:（微信同号）；QQ：3007954511；邮箱:3007954511@qq.com