智能照明系统的设计-智慧物联
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摘要: 所谓智能照明控制系统，其实根据某一区域的功能，每天不同的时间、室外光亮度或该区域的用途来自动控制照明。其中最重要的一点就是可进行预设，即具有将照明亮度转换为一系列设置的功能。这些设置也成为场景，可有调 … 所谓智能照明控制系统，其实根据某一区域的功能，每天不同的时间、室外光亮度或该区域的用途来自动控制照明。其中最重要的一点就是可进行预设，即具有将照明亮度转换为一系列设置的功能。这些设置也成为场景，可有调光器或中央建筑空股指系统自动调用。 1.控制系统设计 系统为分布式结构。通讯方式以无线方式为主,辅助以电力载波。 整个系统包括计算机,嵌入式控制器,电力线载波中继,前端区域。如图所示。其中,前端包括主控制器,若干单元调光控制器,电力线载波中继,以及遥控器。如图所示。 图 智能照明控制系统结构图 图 前端区域组成示意图 一个主控制器控制多个单元调光控制器,各单元调光控制器也可自主控制。主控制器控制与多个单元调光控制器通过无线方式进行数据交换,辅助以电力线载波中继。其中,遥控器的控制方式灵活多样,既可遥控主控制器,也可对某单元调光控制器直接控制。 单元控制器与主控制器都具有遥控器学习功能。用户可根据自己的需要,自己设定遥控器上每一个按键的功能,甚至可以一键多控。主控制器通过无线发射模块对各单元调光控制器。主控制器可以对每一个单元调光控制器进行照度、情景模式等设定,并记录和显示设定值。各单元调光控制器通过光敏元件感知照度,可直接控制灯具的照度或亮度。其调光方式为前端斩波。如图2所示。如图2所示,控制器中的MCU通过调节图中的“可调时间t”,来控制一个周期内灯的得电时间,从而调节灯的亮度。单元调光控制器可以通过无线接收模块接受主控制器的控制,通过对遥控器的学习后,也可以直接接受手持遥控器的控制。 传统机械式开关控制标准是控火线。为了安装方便,并可以直接替代传统机械式开关,而无须修改室内线路,单元控制器要设计为“单线制”取电模式。即只要接上火线与灯就可以正常工作,不用接零线。 2.电气节能设计 （1）光源选择 照明器的控制要根据各房间使用的不同特点和要求区别对待，尽可能做到使用方便，又为节电创造条件。智能照明控制系统能对大多数灯具(包括白炽灯、日光灯、配以特殊镇流器的钠灯、水银灯、霓虹灯等)进行智能调光，给需要的地方、在需要的时间以充分的照明。及时关掉不需要的灯具，充分利用自然光，其运行节能效果充分。实现智能照明控制一般可以节约20—40%的电能，不但降低了用户电费支出，也减轻了供电压力。[9] （2）改善照明器的控制器 照明器的控制，要根据各房间使用的不同特点和要求区别对待，尽可能做到使用方便，又为节电创造条件。灯具损坏的一个主要原因是电网的电压，过高的工作会使灯具的寿命大大降低。因此，有效地抑制电网电压的波动可以延长光源的寿命。智能照明控制系统可以成功地抑制电网的冲击电压和浪涌电压，使灯具不会因上述原因损坏。同时系统采用软启动和软关断技术，避免了开启灯具时电流对灯丝的热冲击，使得灯具寿命进一步延长。从而减少更换灯具的工作量，降低照明系统的运行费用。通过上述方法，光源的寿命通常可延长2—4倍。 （3）充分利用自然光 建筑物内尽量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面积，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分的照明，可采用按照度标准检测现场照度进行灯光自动调节。 照明节能中，在满足照度、光色、显色指数要求下，应采用高效光源及高效灯具，对能利用自然光部分的灯具或可变照度的照明采用成组分片的自动控制开停方式，可达到照明节能的效果。 可调节有控光功能的建筑设备(如百页窗帘)来调节控制天然光，还可以和灯光系统连动。当天气发生变化时，系统能够自动调节，无论在什么场所或天气如何变化，系统均能保证室内的照度维持在预先设定的水平。智能照明控制系统可采用全自动状态工作。系统有若干个基本状态，这些状态会按预先设定的时间相互自动切换，并将照度自动调整到最适宜的水平。 （4）照明配电选择照明配电 1）稳定电压；当光源端电压升高时，电耗增加；设计中应考虑稳定电压措施，如采用照明专用变压器，并且必要时自动稳压；和电力负荷共用变压器时，应避开冲击性负荷对照明的影响。 2）提高COSΦ； 3）降低线路阻抗，适当加大截面； 4）合理的控制方式，如微机自动开关灯，调压、调光方控，还有对道路灯（钠灯）采用恒功率输入，恒光通输出，采用后半夜降低灯端电压或灯功率，以降低光输出，节约输入电能等。 （5）利用可再生能源。 太阳能是一种取之不竭、用之不尽的绿色光源。但对其只能进行即时利用却不能用于储存。我们可通过对各种集光装置的运用来完成对太阳能的采光。通过对照明的空调一体化技术(实质上是经过空调型照明装置与建筑构造的整合,达到提高照明质量、节约电力能源和优化室内环境的一种建筑化照明技术)的实施来完成对太阳能的储存,从而达到对可再生资源的很好利用。 3.设计步骤 （1）选用适当技术规格的控制器 ①按电光源性质和场地照明效果设计的灯光布置进行回路的分类或分组，形成逻辑上可独立控制的灯路。 ②计算每条回路的实际视在功率并统计系统总回路数。 ③按计算出的功率和回路数选择相应型号、规格和数量的控制器。 ④将确定的控制器绘入图纸。 （2）选择用户要求使用的控制面板 用户控制面板的操作方式与常规使用的开关面板相似。不同的是控制面板上的每个按钮能完成各种不同的智能任务，并不受控制区域范围限制。 （3）形成分布式控制网络系统 用一条五类通信线将区域内的所有控制面板，辅件和开关控制器等连接起来构成一个分布式控制网络。 ①选配系统其它控制辅件。 ②将每一个实际控制区域或系统设计区域内选用的控制面板，控制辅件和控制器等用五类通信线全部按菊花链方式互连起来，构成整体的控制系统。 4.结果和分析 主控制器与各单元调光控制器之间通过无线方式进行数据的传递,可以用主控制器对各单元实施控制,也可以通过遥控器对各单元实施控制。应用无线智能照明系统不仅不需要考虑控制场景控制器的安装位置，还不需要敷设传统照明所需的控制线及预埋管。系统因此变得简单化，只需要通过控制程序既能完成控制，不用拉过多的线去实现控制，系统简化后，还方便了施工，节省了人工费。 |
