摘要：文章介紹了新開發(fā)的智能化專業(yè)照明控制系統(tǒng)的功能和效果。

關(guān)鍵詞：照明控制系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)單元；輸入（輸出）單元
 
一、前 言

    照明控制系統(tǒng)傳統(tǒng)是以照明配電箱通過手動開關(guān)來控制照明燈具的通斷，或通過回路中串入接觸器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。而今出現(xiàn)的建筑物自控(BA)系統(tǒng)，是以電氣觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)區(qū)域控制、定時(shí)通斷、中央監(jiān)控等功能。由于照明控制系統(tǒng)在BA系統(tǒng)中并非獨(dú)立，同時(shí)控制功能簡單，因此使用上有一定的局限性。故當(dāng)BA系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，照明系統(tǒng)亦受到影響。隨著微電子技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出了智能化水平更高的專業(yè)照明控制的獨(dú)立系統(tǒng)，從而能節(jié)約能源、延長燈具壽命、提高照明質(zhì)量。根據(jù)使用單位的經(jīng)驗(yàn)，不僅在照明管理與設(shè)備維修的簡單及降低費(fèi)用外，還對環(huán)境改善、提高工作效率都有著顯著的效果。

二、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成

    智能照明控制系統(tǒng)按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，大致有以下兩種型式，總線式和以星形結(jié)構(gòu)為主的混合式。它們各有特色，前者靈活性較強(qiáng)，易于擴(kuò)展，控制相對獨(dú)立，成本較低。后者可靠性較高，故障診斷和排除簡單，存取協(xié)議簡單，傳輸速度較高。

    一般智能照明控制系統(tǒng)都為數(shù)字式照明管理系統(tǒng)，它由系統(tǒng)單元，輸入單元和輸出單元三部分組成。除電源設(shè)備外，每一單元設(shè)置唯一的單元地址，并用軟件設(shè)定其功能。

    通過輸出單元來控制各負(fù)載回路，各種形式的單元簡述如下：

    1．系統(tǒng)單元：用于提供工作電源，源系統(tǒng)時(shí)鐘及各種系統(tǒng)的接口，包括系統(tǒng)電源、各種接口（PC、以太網(wǎng)、電話等），網(wǎng)絡(luò)橋。主系統(tǒng)對各區(qū)域?qū)嵤┫嗤目刂坪托盘柌蓸拥木W(wǎng)絡(luò)；子系統(tǒng)則對各分區(qū)實(shí)施不同具體控制的網(wǎng)絡(luò)。主系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間通過信息等元件連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

    2．輸入單元：用于將外部控制信號變換成網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男盘枺蝗缈删幊痰亩喙δ埽ㄩ_/關(guān)、調(diào)光、定時(shí)、軟啟動/軟關(guān)斷等）輸入開關(guān)、紅外線接收開關(guān)及紅外線遙控器（實(shí)現(xiàn)燈光調(diào)光或開/關(guān)功能）。各種型式及多功能的控制板，（如有的提供LCD頁面顯示和控制方式，并以圖形、文字、圖片來做軟按鍵，可進(jìn)行多點(diǎn)控制、時(shí)序控制、存儲多種亮模式等），各種功能傳感器（如紅外線傳感器可感知人的活動以控制燈具或其他負(fù)載的開關(guān),亮度傳感器）,通過對周圍環(huán)境的亮度的檢測，調(diào)整光源的亮度，使周圍環(huán)境保持適宜的照度，以達(dá)到有效利用自然光，節(jié)約電能。

    3．輸出單元：智能控制系統(tǒng)的輸出單元是用于接受來自網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男盘?，控制相?yīng)回路的輸出以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。輸出單元有各種型式的繼電器。調(diào)光器（以負(fù)載電流為調(diào)節(jié)對象，除調(diào)光功能外，還可用作燈具的軟啟動，軟關(guān)閉）模擬量輸出單元，照明燈具調(diào)光接口，紅外輸出模塊等。系統(tǒng)一般采用集中控制和管理、分散執(zhí)行的方式，亦即配置中央監(jiān)控中心和智能控制照明柜，前者有控制計(jì)算機(jī)、主通信控制器等設(shè)備，用于對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理工作，通過網(wǎng)絡(luò)將控制命令與各智能控制柜的可編程控制器進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)，同時(shí)接收來自智能控制柜內(nèi)可編程控制器的有關(guān)自動及手動工作狀態(tài)、燈具開/關(guān)狀態(tài)等，并在異常情況下采取處理措施。

三、系統(tǒng)的功能目前智能控制系統(tǒng)具有以下功能：

    1．智能系統(tǒng)設(shè)有中央監(jiān)控裝置，對整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施中央監(jiān)控，以便隨時(shí)調(diào)節(jié)照明的現(xiàn)場效果，例如系統(tǒng)設(shè)置開燈方案模式，并在計(jì)算機(jī)屏幕上仿真照明燈具的布置情況，顯示各燈組的開燈模式和開/關(guān)狀態(tài)。

    2．具有燈具異常啟動和自動保護(hù)的功能；

    3．具有燈具啟動時(shí)間，累計(jì)記錄，和燈具使用壽命的統(tǒng)計(jì)功能；

    4．在供電故障情況下，具有雙路受電柜自動切換并啟動應(yīng)急照明燈組的功能；

    5．系統(tǒng)設(shè)有自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)，以便必要時(shí)對各燈組的開、關(guān)進(jìn)行手動操作；
    6．系統(tǒng)設(shè)置與其他系統(tǒng)連接的接口，如建筑樓宇自控系統(tǒng)（BA系統(tǒng)），以提高綜合管理水平；
    7．具有場景預(yù)設(shè)、亮度調(diào)節(jié)、定時(shí)、時(shí)序控制及軟啟動、軟關(guān)斷的功能。隨著智能系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)與完善，其功能將進(jìn)一步得到增強(qiáng)。

四、使用效果采用智能照明控制系統(tǒng)總的效應(yīng)如下：

    1．實(shí)現(xiàn)照明的人性化。由于不同的區(qū)域?qū)φ彰髻|(zhì)量的要求不同,要求調(diào)整控制照度，以實(shí)現(xiàn)場景控制、定時(shí)控制、多點(diǎn)控制等各種控制方案。方案修改與變更的靈活性能進(jìn)一步保證照明質(zhì)量；

    2．提高管理水平。將傳統(tǒng)的開關(guān)控制照明燈具的通斷，轉(zhuǎn)變成智能化的管理，使高素質(zhì)的管理意識用于系統(tǒng)，以確保照明的質(zhì)量。

    3．節(jié)約能源。利用智能傳感器感應(yīng)室外亮度來自動調(diào)節(jié)燈光，以保持室內(nèi)恒定照度，既能使室內(nèi)有最佳照明環(huán)境，又能達(dá)到節(jié)能的效果。根據(jù)各區(qū)域的工作運(yùn)行情況進(jìn)行照度設(shè)定，并按時(shí)進(jìn)行自動開、關(guān)照明，使系統(tǒng)能最大限度地節(jié)約能源。

    4．延長燈具使用壽命。眾所周知，照明燈具的使用壽命取決于電網(wǎng)電壓，由于電網(wǎng)過電壓越高，燈具壽命將會成倍地降低，反之，則燈具壽命將成倍地延長，因此防止過電壓并適當(dāng)降低工作電壓是延長燈具壽命的有效途徑。系統(tǒng)設(shè)置抑制電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓裝置，并人為地限制電壓以提高燈具壽命。采取軟啟動和軟關(guān)斷技術(shù)，避免燈具燈絲的熱沖擊，以進(jìn)一步使燈具壽命延長。

五、智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例
 
    下面簡要介紹智能照明控制系統(tǒng)在體育場燈光的控制方面的應(yīng)用。通過對體育場的各類照明燈具按不同的要求進(jìn)行智能控制，可使其能適應(yīng)不同環(huán)境的不同需求，達(dá)到不同的照明效果。以某一體育場的設(shè)計(jì)為例，根據(jù)當(dāng)?shù)伢w育運(yùn)動發(fā)展的情況，設(shè)計(jì)了開燈方案模式，有彩電轉(zhuǎn)播模式、足球比賽模式、足球訓(xùn)練模式、文藝演出模式、清掃模式等，并可根據(jù)用戶需要自行編輯。整個(gè)場地共有204套2000W，80套400W的金鹵燈，由分散在主體育場燈光控制室內(nèi)的6個(gè)配電柜進(jìn)行控制。整個(gè)控制系統(tǒng)采用集中控制和管理，分散執(zhí)行的方式，即中央監(jiān)控中心（上層）和智能照明控制柜（下層）。監(jiān)控中心可進(jìn)行整個(gè)場地照明控制和管理，循環(huán)與各臺智能照明控制柜中的可編程照明控制器進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)。一方面，將有關(guān)控制命令通過總線傳輸，發(fā)至各區(qū)域照明控制柜內(nèi)的可編程控制器，讓其接收相關(guān)的控制命令；另一方面，接收來自各區(qū)域照明控制柜內(nèi)的可編程控制器向上轉(zhuǎn)發(fā)的有關(guān)自動或手動狀態(tài)，開燈或關(guān)燈狀況等信號，（在要求高的情況下，還可巡檢每只燈的狀態(tài)及故障情況，對燈具工作時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，查閱每只燈的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，在進(jìn)行大型比賽前進(jìn)行普查，及時(shí)將到達(dá)使用壽命的燈具換掉，）通過分類處理，在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示參數(shù)，對異常情況采取提示處理。它可與其他BA系統(tǒng)通過接口集成。智能照明控制柜則是具體執(zhí)行監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)發(fā)出的各項(xiàng)控制命令，控制場地照明燈光以不同模式開燈，滿足各項(xiàng)體育運(yùn)動比賽或活動的要求，并巡回采集照明回路的開關(guān)狀態(tài)參數(shù)等信號。對于場地?zé)艄?，除了在監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)上控制外，還可在現(xiàn)場的控制柜上進(jìn)行手動按鈕分組操作、控制。

    體育場的燈光照明系統(tǒng)通過智能控制系統(tǒng)設(shè)定的模式運(yùn)行，可減少不必要的耗電開支，同時(shí)可降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；通過自動調(diào)節(jié)場地?zé)艄獯蜷_的先后順序，可有意識的避免燈光同時(shí)點(diǎn)亮造成的啟動電流過大，并可限制金鹵燈再啟動的間隔時(shí)間，大大增加燈具的壽命；這些都可為用戶節(jié)約開支，盡快收回成本創(chuàng)造了條件。體育場本身線路繁多,功能復(fù)雜,通過采用燈光智能控制系統(tǒng)可簡化線路，節(jié)省導(dǎo)線和電纜的消耗量，從而降低投資，縮短工期，并減少維修管理費(fèi)用,給施工帶來了極大的方便。因此在設(shè)計(jì)中采用智能控制系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)綜述如下：運(yùn)用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，進(jìn)行集中監(jiān)控與遙控任務(wù)，且優(yōu)化能源的利用，節(jié)約能源并降低運(yùn)行費(fèi)用。根據(jù)用戶要求和照明區(qū)域擴(kuò)大，只需要修改軟件設(shè)置，毋須對已有線路進(jìn)行改造，即可調(diào)整照明布局和擴(kuò)充功能。這將降低擴(kuò)建費(fèi)用和改造工期。斷電狀態(tài)結(jié)束恢復(fù)供電，系統(tǒng)將按預(yù)設(shè)定狀態(tài)恢復(fù)正常工作，實(shí)現(xiàn)無人值班，提高管理水平。照明最佳運(yùn)行方式的設(shè)定，使燈具使用壽命延長，從而減少維修工作量和設(shè)備費(fèi)用。控制回路與負(fù)載回路分開，控制回路采用低電壓，使得人身安全得到確保。

六、今后的開發(fā)任務(wù)“智能建筑”的出現(xiàn)，對照明部分提出新的要求，“智能照明”技術(shù)相應(yīng)出現(xiàn)。其良好的使用效果與社會、經(jīng)濟(jì)的效應(yīng)，推動了智能照明的技術(shù)迅速向前發(fā)展，并形成照明發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。智能照明由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制與管理，因而開發(fā)照明方面的計(jì)算機(jī)硬件和軟件工作是今后照明設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要任務(wù)。