楼宇自控系统的照明控制技术
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作者: 陈晓宜
摘要：随着智能建筑的兴起，照明技术也不断发展，以满足实际应用的要求。尤其是现代计算机技术和自控技术的发展，使得照明控制技术进入智能化控制的新阶段。本文主要探讨智能化照明控制技术的控制方式和实施方法，以及节能方案。
关键词：智能建筑、楼宇自控、智能化照明控制、节能
一、楼宇自动化控制系统概述
智能建筑是指利用系统集成的方法，将计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控，对信息资源的管理和对使用者的信息服务与建筑的优化组合，所获得的投资合理，适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。2013年在北京举行的智能建筑展也充分的肯定了这一点。
我国智能建筑始建于上世纪90年代，目前，已在北京、上海、广州、深圳等地相继建成一批智能型的大型公共建筑和住宅小区。同时，智能建筑已不再局限于办公大楼，其范围以及扩大到医院、车站、学校、商场、住宅区等。智能建筑的功能也朝着多元化的方向发展。
楼宇自动化控制系统是智能建筑不可缺少的重要组成部分，其任务是对建筑物内部的能源使用、环境、交通及设施进行检测、控制与管理，以提供一个既安全可靠、节约能源，而且舒适宜人的工作和居住环境。楼宇自动化控制系统包括暖通空调系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、电梯系统、消防系统、安防系统等。楼宇自动化控制系统就是将建筑物内的空调与通风、给排水、变配电、照明、电梯、消防和安防等系统，以集中监视、控制和管理为目的构成的综合系统。下面，我们将一起探讨楼宇自控系统中的照明系统。
二、智能建筑照明控制系统
1.照明控制系统的发展
电气照明是建筑物的重要组成部分，照明控制是照明系统的主要内容。过去，照明控制主要是控制灯光回路的开和关，而现在，照明控制已趋向智能化发展，通过智能照明控制系统，可以对建筑物中灯光的色彩、明暗分布和时间进行控制，并可以组合创造出不同的意境和效果，不但提升了照明环境的品质，而且确保在建筑物中的工作和生活群体的舒适和健康，同时节约能源。
照明控制经历了手动控制、自动控制和智能化控制三个阶段。手动控制是最初的控制方式，以最简单的手动操作来启动和关闭照明电器，从而达到控制的目的。自动控制的特征是以光、电、声音等技术来控制电器，这种控制方式局限于单个或单组灯具，不能完成网络化的监控控制。智能化控制系统是以计算机和网络技术为核心，将来自传感器的信息进行处理后，通过一定的程序指令控制照明电路中的设备，达到不同的照明要求。
2.智能化照明控制系统的特点
智能化照明控制与传统的手动照明控制相比有很多优点，包括创造环境气氛、改善工作环境、良好的节能效果、延长广元寿命、管理维护方便等。智能化照明控制具有以下特点：
2.1系统集成性。
智能化照明控制系统是集计算机技术、网络技术、自动控制技术、数据库技术和系统集成技术于一体的现代控制系统。
2.2智能化。
智能化照明控制系统具有信息采集、传输、逻辑分析、智能分析集反馈控制等智能特征的控制系统。
2.3网络化。
智能化照明控制系统是大范围的控制系统，可进行控制信息交换和通信。
2.4使用方便。
智能化照明控制系统的各种控制信息可以以图形化的形式显示，方便控制，显示直观，而且可以利用编程的方法灵活改变照明效果。
3.智能化照明控制系统的结构
智能化照明控制系统主要由输入单元、输出单元和系统单元三部分组成。某些复杂的系统中还需要辅助单元和系统软件。
输入单元是将外界输入的控制信号转换为系统能够识别的信号，作为控制依据，包括控制面板、显示屏、智能传感器、时钟管理器等。输出单元的功能是接收总线上的控制信号，控制相应的负载回路，实现照明控制。包括开关控制模块、调光控制模块及其他模拟输出单元。系统单元是指系统的各组成部分，在系统控制软件的支持下，通过计算机对照明系统进行全面的实时监控。
三、常用照明控制传感元件
传感器是智能化照明控制系统输入单元的重要元件，常用的传感元件有人员动静传感器、时钟控制器、照度传感器、红外遥控传感器、声控传感器。
1.人员动静传感器
人员动静传感器是通过探测人体移动的信号进行智能分析、量化计算，准确判断出人员移动的方向和位置。例如：当人员进入房间时，开启照明系统；当人员全部离开房间时，关闭照明系统；当房间内有人时，保持照明系统。
2.时钟控制器
时钟控制器是一个电子时间开关，通过预设置的时间来开启和关闭照明系统或者启动不同的灯光场景，可按照每一天的时间表来编制记忆场景，可设置周末、节假日的特殊场景。在室内照明中，时钟控制器通常用于使用时间比较固定的区域，例如：商店、工厂等。在室外照明中，时钟控制器广泛应用于建筑物的立面照明、广场照明等。
3.照度传感器
照度传感器是将光信号转换成电信号的装置，可根据环境灯光的变化，将可见光转换成电信号，从而控制照明系统来保证作业面的照度在移动范围内。当作业面的照度高于预设置的照度值时，关闭或者调暗采光系统；当作业面的照度高于预设置的照度值时，开启或者调亮采光系统。
四、智能化照明控制系统的控制方式与实施
1.定时控制
定时控制是常用的一种照明控制方式，通过时钟控制器等电气元件，实现对各个区域内照明灯具的工作时间的控制。电子可编程实时时钟控制是目前应用最广泛的一种定时控制方式，可设定很多不同的灯光区域和时间，管理方便，还可节约能源。
2.场景控制
场景控制是实现对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的场景切换控制。照明设备和照明回路都可以控制，每个设备和回路可设置成不同亮度水平，然后储存成一个场景，可以看作为一个区域的外观。场景设计完成后，可通过操作控制面板或遥控器来实现场景照明，也可以加定时器和光传感器实现自动场景照明。常见的场景数量是8个。 场景控制通常用在功能用途较多的建筑物，如展厅、会议室、酒店大堂等。
3.照度检测控制
照度检测控制是通过调光模块和照度传感器等电气元件，实现对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自动调光控制，使得该区域的照度不会随外界因素的变化而改变，始终保持在照度预设值的范围内。这样可以充分利用日光，又能节约能源。
照度检测控制方式主要使用在办公室照明场合，白天的时候，近窗户处照度较高，基本能够符合视觉作业的要求，其他照度较低的地方可通过开启相应的灯来调节亮度，这种照度检测的控制方式有利于节约电能，能够保证控制区域内的照度均匀一致。
4.灯光与窗帘的联动控制
灯光与窗帘联动控制也称为电动窗帘控制，是智能化照明控制系统的一个重要组成部分。窗帘的开闭可由照度传感器控制，白天当亮度足够时，可以设置自动打开窗帘，夜晚可以将窗帘关闭，开启照明系统。在家居室内，还可以根据主人的喜好来设计窗帘开关的程序，例如开1/2，1/3不同等。
窗帘联动控制可用于智能化家居室内、写字楼、别墅、宾馆、医院、实验室等处。
5.活动区域探测控制
活动区域探测控制通过调光模块和动静传感器等电气元件，实现对各区域的照明灯具的自动开关控制。活动区域的传感器能检测出房间内的人员走动，并将信息反馈到控制器，从而控制相应灯光的打开和关闭。使用这种控制方式应该注意传感器安装的位置，如果安装不当，会造成不必要的开灯和关灯，造成资源浪费。活动区域探测控制方式常用于办公室、会议室、厕所、走廊等场所。
6应急照明控制
应急照明控制是智能化照明系统对特殊区域内的应急照明的控制。通过调光模块，实现在应急状态下各区域内的照明灯具的减免数量的控制。包括正常状态下的自动调节照度和区域场景控制，以及应急状态下自动解除调光控制。
除了以上几种控制方式外，智能化照明控制还能实现与安防系统、火灾自动报警系统等其他智能化系统的联动。
五、智能化照明控制的节能方案
节能是当前大环境下建筑发展的基本趋向，照明节能是建筑界实施可持续发展战略的一个不可缺少的环节。如何做到既保证照明质量又能节约能源，是照明控制的重要内容。照明节能主要从以下几点着手：其一，采用高效节能的节能光源；其二，重视利用太阳能；其三，采用智能照明控制技术。
那么，如何做到具有节能效果的智能化照明控制？我们可以从时间表控制、自然采光控制、亮度平衡控制和作业调整控制等几方面来考虑。
1.时间表控制
时间表控制分为可预知时间表控制和不可预知时间表控制。在人员活动比较有规律的场所，灯具基本上是按照固定的时间运行的，就可以采用可预知时间表控制的方案。通常用于学校、工厂和办公室等。如果策划得好，可预知时间表控制的节能效果可达到40%。
对于活动的时间经常发生变化的场所，可采用不可预知时间表控制的方案，通常采用人员动静传感器来实现，节能效果高达60%。
2.自然采光控制
自然采光控制是充分利用自然采光来达到节能的目的。自然采光的控制一般使用照度传感器来实现，由于自然采光会随时间发生变化，通常应与人工照明相互补偿。外界的自然光变换错综复杂，常有瞬时突变的情况，因此，采用自然采光控制时必须正确识别自然光变化的长期趋势。自然采光控制方案常用于办公室、机场、超市和集市等。
3.亮度平衡控制
亮度平衡控制的目的是平衡相邻的不同区域的亮度，减少眩光，减小人眼的光适应范围。当亮度升高时，开启人工照明；当亮度降低时，关闭人工照明。亮度平衡控制方案常用于隧道照明，室外亮度越高，隧道内的照明的亮度也越高。
六、结束语
终上所述，智能化照明控制能够实现照明的高层次智能管理，营造良好的照明环境，提高工作效率，减少维护成本，节约能源。此外，随着建筑和照明技术的发展，照明已成为建筑艺术的一部分，智能化照明通过与建筑结合，提高了建筑照明光环境质量和建筑价值，以及为节能和保护环境提供了可靠途径。智能化照明控制是实现人居环境可持续发展的重要技术之一，具有广阔的应用前景。
参考文献：
1. 中华人民共和国建设部，GB50034-2004，建筑照明设计规范，北京：中国建筑工业出版社，2004
2. 马小军主编，智能照明控制系统，南京：东南大学出版社，2009
3. 中国建筑东北设计研究院，JGJ16-2008，民用建筑电气设计规范，北京：中国建筑工业出版社，2008
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