智能照明系統(tǒng)設計(1)

1、目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc417389993 摘要 PAGEREF _Toc417389993 h 1 HYPERLINK l _Toc417389995 Abstract PAGEREF _Toc417389995 h 2 HYPERLINK l _Toc417389996 1引言 PAGEREF _Toc417389996 h 2 HYPERLINK l _Toc417389997 2智能照明的國內外現狀 PAGEREF _Toc417389997 h 3 HYPERLINK l _Toc417389998 2.1 國外現狀 PAGEREF _T

2、oc417389998 h 3 HYPERLINK l _Toc417389999 2.2 國內現狀 PAGEREF _Toc417389999 h 4 HYPERLINK l _Toc417390000 3智能照明控制系統(tǒng)原理與組成 PAGEREF _Toc417390000 h 4 HYPERLINK l _Toc417390001 4智能照明系統(tǒng)的設計 PAGEREF _Toc417390001 h 5 HYPERLINK l _Toc417390002 控制系統(tǒng)設計 PAGEREF _Toc417390002 h 6 HYPERLINK l _Toc417390003 電氣節(jié)能設計 P

3、AGEREF _Toc417390003 h 7 HYPERLINK l _Toc417390004 4.3 設計步驟 PAGEREF _Toc417390004 h 9 HYPERLINK l _Toc417390005 結果和分析 PAGEREF _Toc417390005 h 9 HYPERLINK l _Toc417390006 5智能照明系統(tǒng)應用潛力分析 PAGEREF _Toc417390006 h 9 HYPERLINK l _Toc417390007 6結論 PAGEREF _Toc417390007 h 11 HYPERLINK l _Toc417390008 參考文獻 PA

4、GEREF _Toc417390008 h 11智能照明系統(tǒng)的設計*大學，*學院，電氣*班，*學號摘要本文主要對智能照明系統(tǒng)控制原理與系統(tǒng)的重要組成局部進展了初步的分析，對智能照明控制系統(tǒng)的功能需求進展了合理的預測,然后根據智能照明系統(tǒng)的開展趨勢，通過綜合的分析歸納，提出了一種智能照明控制系統(tǒng)的設計方案。關鍵詞：智能照明 原理 功能 智能照明控制系統(tǒng) Intelligent Lighting System DesignZhang MeiyunNanjing University of Information Science & Technology , Information and Cont

5、rol Institute, Electrical Engineering and Automation,Nanjing 210044AbstractThis paper focuses on the intelligent lighting system control principle and system is an important part of a preliminary analysis.For intelligent lighting control system function demand the reasonable forecasting.Then accordi

6、ng to the development trend of intelligent lighting system,through comprehensive analysis inductive, put forward a kind of intelligent lighting control system design scheme.Key word: Intelligent Lighting; principle;performance; Intelligent Lighting Control System1引言隨著人民生活水平的不斷提高，人們對工作和生活環(huán)境的要求越來越高，同時

7、對照明系統(tǒng)的要求也越來越高。照明領域的能源消耗在總的能源消耗中占了相當大的比例，節(jié)約能源和提高照明質量是當務之急。照明用電作為電力消耗的重要局部，已經占到了電力消耗的10%左右，并且隨著我國國民經濟的迅猛開展和人民生活水平的不斷提高，照明用電還將不斷增加。1傳統(tǒng)照明技術受到了強烈沖擊。一方面，由于信息技術和計算機的開展對照明技術的變化提供了技術支撐；另一方面，由于能源的緊缺，國家對照明節(jié)能越來越重視，新型的照明技術得以迅速開展，以滿足使用者節(jié)約能源、舒適性、方便性的要求。智能照明系統(tǒng)是最先進的一種照明控制方式，它采用全數字、模塊化、分布式的系統(tǒng)構造，通過五類控制線將系統(tǒng)中的各種控制功能模塊及部

8、件連接成一個照明控制網絡，它可以作為整個建筑物自動化管理系統(tǒng)BA系統(tǒng)2的，一個子系統(tǒng)通過網絡軟件接入BA系統(tǒng)，也能作為獨立系統(tǒng)單獨運行，在照明控制實現手段上更專業(yè)、更靈活，可實現對各種照明燈的調光控制或開關控制，是實現舒適照明的有效手段，也是節(jié)能的有效措施。智能照明系統(tǒng)可對白熾燈、日光燈(專用鎮(zhèn)流器)、節(jié)能燈、石英燈等多種光源調光，滿足各種環(huán)境對照明的要求。適用范圍有：大型公共建筑，如會展中心、航站樓、客運站、體育場館、大型商場等；博物館、美術館、圖書館等文化建筑和教學建筑；星級酒店和高檔寫字樓的宴會廳、多功能廳、會議室、大堂、走道等場所。通過采用智能照明系統(tǒng),可實現以下控制功能： (1)時鐘

9、控制：通過時間設定實現各照明區(qū)域的不同控制。 (2)調光控制：通過照度探測器和調光模塊,到達各區(qū)域照度值始終在預先設定值范圍。 (3)區(qū)域場景控制：通過控制面板和調光模塊,實現各照明區(qū)域的場景切換控制。 (4)動靜探測控制：通過動靜探測器和調光/開關模塊,實現各照明區(qū)域的自動開關控制。 (5)手動遙控器控制：通過紅外線遙控器,實現在正常狀態(tài)下各區(qū)域內的照明燈具的手動控制和區(qū)域場景控制。(6)應急照明控制：系統(tǒng)對特殊區(qū)域內的應急照明所執(zhí)行的控制。2智能照明的國內外現狀 2.1 國外現狀 從1983年第一座帶有智能化概念的建筑物在美國落成后，樓宇智能化成為建筑電氣開展的主流技術。各興旺國家，如美國

10、、日本及歐洲各國都對綠色節(jié)能照明提出了各自的工作方案及目標。為貫徹執(zhí)行資源的開發(fā)和節(jié)約并舉、將節(jié)約置于首位的方針。3 美國從2000年起投資5億美元實施國家智能照明方案。6美國能源部預測，到2021年前后，美國將有55%的白熾燈和熒光燈被半導體燈具替代，每年僅節(jié)電就可達350億美元。世界著名的印制電路板生產公司、奧地利的AT&S也積極開發(fā)LED用于印制電路板，并打算將該類印制電路板作為未來的支柱產品。韓國政府那么在實施將路燈更換成智能照明系統(tǒng)的方案。歐盟已經規(guī)定，自2009年9月1日起，所有超市不允許銷售白熾燈泡，也不允許銷售高壓的熒光燈燈泡，只能銷售節(jié)能燈。波士頓大學教授ThomasLitt

11、le說道：“我們現在正在做的事情就是抓住這個時機，把聯(lián)網功能嵌入照明革命之中。隨著白熾燈和日光燈被取代，我們希望把聯(lián)網技術嵌入智能照明之中。72.2 國內現狀 90前后，在國外智能照明蓬勃開展的背景下，真善美、松下以及SOK等眾多企業(yè)相繼投入大量人力物力進展研發(fā)，十年過去，成果磐然。隨著國家主席胡錦濤訪美期間參觀世界首富比爾蓋茨位于西雅圖的私人豪宅，所有電器設備均被連接成一個可控網絡，含蓋了包括智能氣象、智能照明、智能通風、智能電工和智能安防等各項“未來科學技術，堪稱世界智能家居的“未來之屋。4 上海世博會上，大家見識到了不同的館區(qū)不同的國家有著不同的風采，但是，不管是美國館，加拿大館，文化中

12、心還是上汽通用汽車館，都有一個共同點，那就是室內照明全部采用被稱為“21世紀綠色光源的智能照明系統(tǒng)。由此可見，智能照明已經成為全球各國各行業(yè)的照明方面的共識。 在中國“綠色照明工程促進工程實施方案的推動下，智能照明控制系統(tǒng)應運而出，集四大節(jié)能成效于一身：智能穩(wěn)壓節(jié)電、提高功率因素節(jié)能、消除浪涌諧波、延長燈具壽命。這充分表達了“智能照明的宗旨：節(jié)約用電、提高工作和生活的質量。53智能照明控制系統(tǒng)原理與組成 智能照明系統(tǒng)是基于計算機控制平臺的全數字、模塊化、分布式總線型控制系統(tǒng)。中央處理器、模塊之間通過網絡總線直接通信，利用總線使照明、調光、百葉窗、場景、控制等實現智能化，并成為一個完整的總線系統(tǒng)

13、。可依據外部環(huán)境的變化自動調節(jié)總線中設備的狀態(tài)，到達平安、節(jié)能、人性化的效果，并能在今后的使用中根據用戶的要求通過計算機重新編程來增加或修改系統(tǒng)的功能，而無須重新敷設電纜，智能照明控制系統(tǒng)的可靠性高，控制靈活，是傳統(tǒng)的照明控制方式所無法做到的。 智能照明的系統(tǒng)通常主要由調光模塊、開關模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、PC接口、時間管理模塊、手持式編程器、監(jiān)控計算機大型網絡需網橋連接等部件組成。 線路系統(tǒng)：總線式智能照明簡單的開關特點：負載回路連線接到輸出單元的輸出端，控制開關用五類線與輸出單元相連。負載容量較大時僅考慮加大輸出單元容量，控制開關不受影響；開關距離較遠時，只須加長控制總

14、線的長度，節(jié)省大截面電纜用量；可通過軟件設置多種功能開/ 關、調光、定時等?？偩€式智能照明系統(tǒng)雙控電路特點：實現雙控時只需簡單地在控制總線上并聯(lián)一個開關即可；進展多點控制時，依次并聯(lián)多個開關即可，開關之間僅用一條五類線連接，線路安裝簡單省事?？刂品绞剑褐悄苷彰骺刂疲捎玫蛪憾涡⌒盘柨刂?，控制功能強、方式多、范圍廣、自動化程度高，通過實現場景的預設置和記憶功能，操作時只須按一下控制面板上某一個鍵即可啟動一個燈光場景各照明回路不同的亮暗搭配組成一種燈光效果，各照明回路隨即自動變換到相應的狀態(tài)。上述功能也可以通過其他界面如遙控器等實現。照明方式：智能照明控制系統(tǒng)采用“調光模塊，通過燈光的調光在不同

15、使用場合產生不同燈光效果，營造出不同的舒適的氣氛。圖1 總線制智能照明控制系統(tǒng)管理方式：傳統(tǒng)控制對照明的管理是人為化的管理；智能控制系統(tǒng)可實現能源管理自動化，通過分布式網絡，只需一臺計算機就可實現對整幢大樓的管理。4智能照明系統(tǒng)的設計 所謂智能照明控制系統(tǒng)，其實根據某一區(qū)域的功能，每天不同的時間、室外光亮度或該區(qū)域的用途來自動控制照明。其中最重要的一點就是可進展預設，即具有將照明亮度轉換為一系列設置的功能。這些設置也成為場景，可有調光器或中央建筑空股指系統(tǒng)自動調用。8 系統(tǒng)為分布式構造。通訊方式以無線方式為主,輔助以電力載波。整個系統(tǒng)包括計算機、嵌入式控制器、電力線載波中繼、前端區(qū)域。如圖2所

16、示。其中，前端包括主控制器、假設干單元調光控制器、電力線載波中繼、以及遙控器。如圖3所示。圖2 智能照明控制系統(tǒng)構造圖圖3 前端區(qū)域組成示意圖 一個主控制器控制多個單元調光控制器,各單元調光控制器也可自主控制。主控制器控制與多個單元調光控制器通過無線方式進展數據交換，輔助以電力線載波中繼。其中，遙控器的控制方式靈活多樣，既可遙控主控制器，也可對某單元調光控制器直接控制。單元控制器與主控制器都具有遙控器學習功能。用戶可根據自己的需要,自己設定遙控器上每一個按鍵的功能,甚至可以一鍵多控。主控制器通過無線發(fā)射模塊對各單元調光控制器。主控制器可以對每一個單元調光控制器進展照度、情景模式等設定，并記錄和

17、顯示設定值。各單元調光控制器通過光敏元件感知照度,可直接控制燈具的照度或亮度。其調光方式為前端斬波。如圖4所示。 圖4如圖4所示，控制器中的MCU通過調節(jié)圖中的“可調時間t，來控制一個周期內燈的得電時間，從而調節(jié)燈的亮度。單元調光控制器可以通過無線接收模塊承受主控制器的控制，通過對遙控器的學習后，也可以直接承受手持遙控器的控制。傳統(tǒng)機械式開關控制標準是控火線。為了安裝方便,并可以直接替代傳統(tǒng)機械式開關,而無須修改室內線路,單元控制器要設計為“單線制取電模式。即只要接上火線與燈就可以正常工作,不用接零線。 1光源選擇照明器的控制要根據各房間使用的不同特點和要求區(qū)別對待，盡可能做到使用方便，又為節(jié)

18、電創(chuàng)造條件。智能照明控制系統(tǒng)能對大多數燈具(包括白熾燈、日光燈、配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等)進展智能調光，給需要的地方、在需要的時間以充分的照明。及時關掉不需要的燈具，充分利用自然光，其運行節(jié)能效果充分。實現智能照明控制一般可以節(jié)約2040%的電能，不但降低了用戶電費支出，也減輕了供電壓力。9 2改善照明器的控制器 照明器的控制，要根據各房間使用的不同特點和要求區(qū)別對待，盡可能做到使用方便，又為節(jié)電創(chuàng)造條件。燈具損壞的一個主要原因是電網的電壓，過高的工作會使燈具的壽命大大降低。因此，有效地抑制電網電壓的波動可以延長光源的壽命。智能照明控制系統(tǒng)可以成功地抑制電網的沖擊電壓和浪涌電壓，

19、使燈具不會因上述原因損壞。同時系統(tǒng)采用軟啟動和軟關斷技術，防止了開啟燈具時電流對燈絲的熱沖擊，使得燈具壽命進一步延長。從而減少更換燈具的工作量，降低照明系統(tǒng)的運行費用。通過上述方法，光源的壽命通常可延長24倍。 3充分利用自然光 建筑物內盡量利用自然采光，靠近室外局部的建筑面積，應將門窗開大，采用透光率較好的玻璃門窗，以到達充分利用自然光的目的。但凡可以利用自然光的這局部的照明，可采用按照度標準檢測現場照度進展燈光自動調節(jié)。照明節(jié)能中，在滿足照度、光色、顯色指數要求下，應采用高效光源及高效燈具，對能利用自然光局部的燈具或可變照度的照明采用成組分片的自動控制開停方式，可到達照明節(jié)能的效果。 可調

20、節(jié)有控光功能的建筑設備(如百頁窗簾)來調節(jié)控制天然光，還可以和燈光系統(tǒng)連動。當天氣發(fā)生變化時，系統(tǒng)能夠自動調節(jié)，無論在什么場所或天氣如何變化，系統(tǒng)均能保證室內的照度維持在預先設定的水平。智能照明控制系統(tǒng)可采用全自動狀態(tài)工作。系統(tǒng)有假設干個根本狀態(tài)，這些狀態(tài)會按預先設定的時間相互自動切換，并將照度自動調整到最適宜的水平。 4照明配電選擇照明配電1穩(wěn)定電壓；當光源端電壓升高時，電耗增加；設計中應考慮穩(wěn)定電壓措施，如采用照明專用變壓器，并且必要時自動穩(wěn)壓；和電力負荷共用變壓器時，應避開沖擊性負荷對照明的影響。2提高COS；3降低線路阻抗，適當加大截面；4合理的控制方式，如微機自動開關燈，調壓、調光方

21、控，還有對道路燈鈉燈采用恒功率輸入，恒光通輸出，采用后半夜降低燈端電壓或燈功率，以降低光輸出，節(jié)約輸入電能等。5利用可再生能源。太陽能是一種取之不竭、用之不盡的綠色光源。但對其只能進展即時利用卻不能用于儲存。我們可通過對各種集光裝置的運用來完成對太陽能的采光。通過對照明的空調一體化技術(實質上是經過空調型照明裝置與建筑構造的整合,到達提高照明質量、節(jié)約電力能源和優(yōu)化室內環(huán)境的一種建筑化照明技術)的實施來完成對太陽能的儲存,從而到達對可再生資源的很好利用。設計步驟 1選用適當技術規(guī)格的控制器 按電光源性質和場地照明效果設計的燈光布置進展回路的分類或分組，形成邏輯上可獨立控制的燈路。 計算每條回路

22、的實際視在功率并統(tǒng)計系統(tǒng)總回路數。 按計算出的功率和回路數選擇相應型號、規(guī)格和數量的控制器。 將確定的控制器繪入圖紙。 2選擇用戶要求使用的控制面板用戶控制面板的操作方式與常規(guī)使用的開關面板相似。不同的是控制面板上的每個按鈕能完成各種不同的智能任務，并不受控制區(qū)域范圍限制。 3形成分布式控制網絡系統(tǒng) 用一條五類通信線將區(qū)域內的所有控制面板，輔件和開關控制器等連接起來構成一個分布式控制網絡。 選配系統(tǒng)其它控制輔件。 將每一個實際控制區(qū)域或系統(tǒng)設計區(qū)域內選用的控制面板，控制輔件和控制器等用五類通信線全部按菊花鏈方式互連起來，構成整體的控制系統(tǒng)。主控制器與各單元調光控制器之間通過無線方式進展數據的傳

23、遞，可以用主控制器對各單元實施控制，也可以通過遙控器對各單元實施控制。應用無線智能照明系統(tǒng)不僅不需要考慮控制場景控制器的安裝位置，還不需要敷設傳統(tǒng)照明所需的控制線及預埋管。系統(tǒng)因此變得簡單化，只需要通過控制程序既能完成控制，不用拉過多的線去實現控制，系統(tǒng)簡化后，還方便了施工，節(jié)省了人工費。5智能照明系統(tǒng)應用潛力分析1)良好的節(jié)能效果 采用智能照明控制系統(tǒng)的主要目的是節(jié)約能源，智能照明控制系統(tǒng)借助各種不同的預設置控制方式和控制元件，對不同時間不同環(huán)境的光照度進展準確設置和合理管理，實現節(jié)能。這種自動調節(jié)照度的方式，充分利用室外的自然光，只有當必需時才把燈點亮或點到要求的亮度，利用最少的能源保證所

24、要求的照度水平，節(jié)電效果十清楚顯，一般可達30%以上。10此外，智能照明控制系統(tǒng)中對熒光燈等進展調光控制，由于熒光燈采用了有源濾波技術的可調光電子鎮(zhèn)流器，降低了諧波的含量，提高了功率因數，降低了低壓無功損耗。 2)延長光源壽命。不僅可以節(jié)省大量資金，而且大大減少更換燈管的工作量，降低了照明系統(tǒng)的運行費用，管理維護也變得簡單了。無論是熱輻射光源，還是氣體放電光源，電網電壓的波動是光源損壞的一個主要原因。因此，有效地抑制電網電壓的波動可以延長光源的壽命。智能照明控制系統(tǒng)能成功地抑制電網的浪涌電壓，同時還具備了電壓限定和軛流濾波等功能，防止過電壓和欠電壓對光源的損害。采用軟啟動和軟關斷技術，防止了沖

25、擊電流對光源的損害。通過上述方法，光源的壽命通?？裳娱L24倍。3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。良好的設計，合理地選用光源、燈具及優(yōu)良的照明控制系統(tǒng)，都能提高照明質量。智能照控制系統(tǒng)以調光模塊控制面板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平開關控制燈具，可以有效地控制各房間內整體的照度值，從而提高照度均勻性。同時，這種控制方式內所采用的電氣元件也解決了頻閃效應，不會使人產生不舒適、頭昏腦脹、眼睛疲勞的感覺。4實現多種照明效果 多種照明控制方式，可以使同一建筑物具備多種藝術效果，為建筑增色不少?，F代建筑物中，照明不單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應具備多種的控制方案，使建筑物更加生動，藝術性更強，給人豐富的視覺效果和美感。以某工程為例，建筑物內的展廳、報告廳、大堂、中庭等，如果配以智能照明控制系統(tǒng)，按其不同時間、不同用途、不同的效果，采用相應的預設置場景進展控制，可以到達豐富的藝術效果。5管理維護方便 智能照明控制系統(tǒng)對照明的控制是以模塊式的自動控制為主，手動控制為輔，照明預置場景的參數以數字式存儲在EPROM中，這