宋兵兵
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】通過工程案例,介紹智能照明控制的系統特點、系統拓撲結構、系統控制模式、系統控制過程的實施
【關鍵詞】智能照明控制系統;拓撲結構;控制模式;控制過程;節能
1工程概況
某廣電中心為省級廣播電臺、電視臺項目,總建筑面積133800m2,主樓高135.15m,地下2層,地上主樓30層。主樓容納了節目前后期制作、媒體資產資料、編輯播出、辦公會議、網絡傳輸等眾多功能用房。地上裙房4層,局部5層。裙樓內設有錄音區、演播區、接待大廳、廣電長廊等。
作為現代化、智能化的廣播電視中心,傳統的照明管理方式已不能適應現代建筑對照明控制、節能及人性化管理的多元化需求。更重要的是由于眾多的照明系統需要進行頻繁的開關控制,單憑人力已無法對各照明系統進行精確管理,造成照明燈開啟時間無謂延長,管理難度加大,光源使用壽命縮短,導致電能及人力資源的浪費,運行成本增大。
因此,在廣電中心設計中,筆者采用了當前已廣泛應用的KNX/EIB智能照明控制系統。
2 KNX/EIB系統特點
KNX/EIB智能照明控制系統屬于分布式總線系統,系統中每一個控制元件均自帶微處理器(CPU),使安裝在控制箱和現場控制面板盒的元件能獨立運行;系統的EIB總線連接,可使各個分散的控制元件有機結合起來,充分保證了系統間的信號傳輸。當系統中某個控制元件或某個區域的控制裝置停止工作時,不影響其它控制元件或其它區域控制裝置的正常操作控制、設備運行和網絡通信等。系統中任意控制元件或控制裝置的故障或損壞不會影響本區和整個系統的運行和信號傳輸。同時,其不依賴于主機的控制方式,也保證了系統運的穩定性。KNX/EIB系統工作原理見圖1。
圖(1)KNX/EIB系統末端控制原理
根據國內外項目實踐經驗,基于KNX/EIB系統對建筑內用電設備的適當控制,節能效果可達30%-50%。同時該系統與其他樓宇智能系統有良好的兼容性,業主可方便地對整個建筑進行運營管理。
3 KNX/EIB系統控制
本次設計主要對主樓和裙樓的公共區域做智能照明控制,控制范圍及控制功能見下圖
4 KNX/EIB系統介紹
4.1系統結構
KNX/EIB系統分為10路分系統,各分系統分別由所轄區域配電箱供電,分系統線路間采用線路耦合器(LC)進行連接。KNX/EIB系統拓撲結構見圖2。
4.2系統功能
本工程采用KNX/EIB系統,能夠實現以下功能:
a.通過IP網絡接口,進入企業內部局域網,業主可通過大樓內部任何一臺經授權的控制計算機對該系統進行有限或的監視和控制。
b.在裝有可視化軟件的集中監控系統中央操作站,既可通過中控計算機對區域中各回路進行單獨控制,又可對整個區域進行全開全關控制,并可預先設置多種場景,方便、快捷地開啟所需燈光組。
c.當業主需對現有功能進行擴展或改變時,只需增加元件或在可視化軟件中加入可編程控制,方便靈活。
d.具有良好的兼容性及開放性,系統內提供OPCServer網關軟件與集成系統進行通信,可方便地與其它相關系統(如門禁、電梯等)聯動,集中監控系統應用軟件開發簡單,開發周期短。
e.本工程采用的控制方式有:外部環境光線控制、時間控制、邏輯控制、順序控制、場景控制、與門禁系統聯動控制、現場的移動感應控制、智能面板控制等。
f.廣電中心項目音、視頻節目制作加班較多,加班時間段的照明控制顯得越發重要,處理得當,將更大地提高照明的有效使用率,大幅度地減少電能及人力資源的浪費,做到“人到燈亮,人走燈滅”。加班時間段的燈光控制方式包括:根據時間段進行延時控制;現場移動感應器控制;門禁系統與公共區域照明的聯動控制;中控計算機集中(手動、定時、場景)控制。采用OPC網關,通過IBMS集成系統利用門禁系統與智能照明控制系統聯動,可以省掉較多的現場控制設備,減少布線,節約投資,使控制更加方便、靈活,充分體現系統集成的優越性。
5系統控制策略
5.1主樓大廳
a.設定場景模式,如早晨迎賓模式,正常工作模式,下班(值班)模式,深夜、清掃模式等大廳為上下班的主要通道,大樓加班人員眾多,下班(值班)模式將滿足一定的照度要求,并且將持續較長的一段時間。
b.采用光線傳感器,當外部光線射入大廳時,關閉大廳部分照明燈(燈具按照平行于外窗分路控制),利用自然光補充室內照明。
c.大廳設置智能照明控制面板,方便特殊情況下的就地手動控制。
5.2候播大廳、候奏大廳、候錄大廳
有外部采光的等候大廳設置光線傳感器,當外部光線射入大廳時,關閉大廳內部分照明燈(燈具按照平行于外窗分路控制),利用自然光補充室內照明。設置定時控制及智能照明控制面板,方便特殊情況下的就地手動控制。
5.3廣電長廊
a.設定場景模式,如晨曦、早上、午間、下午、黃昏、夜間、以及深夜、清掃模式等。
b.采用光線傳感器,當外部光線射入大廳時,關閉大廳部分照明燈,利用自然光補充室內照明。
c.設置智能照明控制面板,方便特殊情況下的就地手動控制。
5.4電梯廳、走道、樓梯間的出口處
上班時間段,定時控制開啟全部照明或部分照明,裙樓有自然采光部位,可由光線傳感器控制關閉部分照明燈,利用自然光補充室內照明。
下班時間段,保留開啟值班照明,其余照明燈受控于移動感應器:在電梯廳、走道、樓梯間的出口部位設置吸頂式移動感應器。當有人進入電梯廳,或由樓梯間進入走道時,移動感應器動作并聯動相應電梯廳、走道照明燈開啟,并按預設的延時運行(延時時間可以為一般規律的加班時間,或者由中控計算機預約加班時間)。
5.5衛生間
上班時間段,由中控計算機集中定時控制開啟全部照明及排風機。
下班時間段,照明及排風機受控于移動感應器:在衛生間入口設置吸頂式移動感應器,當有人進入時,自動打開照明燈及排風機,并延時關閉,關閉前若探測到有人進入(通過),系統將重新延時,直至關閉。延時關閉時間可設置為20-30min。
5.6公共走道
上班時間段,定時控制開啟全部照明或部分照明,裙樓有自然采光段,可由光線傳感器控制關閉部分照明燈,利用自然光補充走道照明。4.2系統功能
本工程采用KNX/EIB系統,能夠實現以下功能:
a.通過IP網絡接口,進入企業內部局域網,業主可通過大樓內部任何一臺經授權的控制計算機對該系統進行有限或的監視和控制。
b.在裝有可視化軟件的集中監控系統中央操作站,既可通過中控計算機對區域中各回路進行單獨控制,又可對整個區域進行全開全關控制,并可預先設置多種場景,方便、快捷地開啟所需燈光組。
c.當業主需對現有功能進行擴展或改變時,只需增加元件或在可視化軟件中加入可編程控制,方便靈活。
d.具有良好的兼容性及開放性,系統內提供OPCServer網關軟件與集成系統進行通信,可方便地與其它相關系統(如門禁、電梯等)聯動,集中監控系統應用軟件開發簡單,開發周期短。
e.本工程采用的控制方式有:外部環境光線控制、時間控制、邏輯控制、順序控制、場景控制、與門禁系統聯動控制、現場的移動感應控制、智能面板控制等。
f.廣電中心項目音、視頻節目制作加班較多,加班時間段的照明控制顯得越發重要,處理得當,將更大地提高照明的有效使用率,大幅度地減少電能及人力資源的浪費,做到“人到燈亮,人走燈滅”。加班時間段的燈光控制方式包括:根據時間段進行延時控制;現場移動感應器控制;門禁系統與公共區域照明的聯動控制;中控計算機集中(手動、定時、場景)控制。采用OPC網關,通過IBMS集成系統利用門禁系統與智能照明控制系統聯動,可以省掉較多的現場控制設備,減少布線,節約投資,使控制更加方便、靈活,充分體現系統集成的優越性。
5系統控制策略
5.1主樓大廳
a.設定場景模式,如早晨迎賓模式,正常工作模式,下班(值班)模式,深夜、清掃模式等大廳為上下班的主要通道,大樓加班人員眾多,下班(值班)模式將滿足一定的照度要求,并且將持續較長的一段時間。
b.采用光線傳感器,當外部光線射入大廳時,關閉大廳部分照明燈(燈具按照平行于外窗分路控制),利用自然光補充室內照明。
c.大廳設置智能照明控制面板,方便特殊情況下的就地手動控制。
5.2候播大廳、候奏大廳、候錄大廳
有外部采光的等候大廳設置光線傳感器,當外部光線射入大廳時,關閉大廳內部分照明燈(燈具按照平行于外窗分路控制),利用自然光補充室內照明。設置定時控制及智能照明控制面板,方便特殊情況下的就地手動控制。
5.3廣電長廊
a.設定場景模式,如晨曦、早上、午間、下午、黃昏、夜間、以及深夜、清掃模式等。
b.采用光線傳感器,當外部光線射入大廳時,關閉大廳部分照明燈,利用自然光補充室內照明。
c.設置智能照明控制面板,方便特殊情況下的就地手動控制。
5.4電梯廳、走道、樓梯間的出口處
上班時間段,定時控制開啟全部照明或部分照明,裙樓有自然采光部位,可由光線傳感器控制關閉部分照明燈,利用自然光補充室內照明。
下班時間段,保留開啟值班照明,其余照明燈受控于移動感應器:在電梯廳、走道、樓梯間的出口部位設置吸頂式移動感應器。當有人進入電梯廳,或由樓梯間進入走道時,移動感應器動作并聯動相應電梯廳、走道照明燈開啟,并按預設的延時運行(延時時間可以為一般規律的加班時間,或者由中控計算機預約加班時間)。
5.5衛生間
上班時間段,由中控計算機集中定時控制開啟全部照明及排風機。
下班時間段,照明及排風機受控于移動感應器:在衛生間入口設置吸頂式移動感應器,當有人進入時,自動打開照明燈及排風機,并延時關閉,關閉前若探測到有人進入(通過),系統將重新延時,直至關閉。延時關閉時間可設置為20-30min。
5.6公共走道
上班時間段,定時控制開啟全部照明或部分照明,裙樓有自然采光段,可由光線傳感器控制關閉部下班時間段,除值班照明外,其余照明燈均受控于移動感應器和門禁系統,控制方式分為兩大類。
5.6.1門禁系統與移動感應器的聯動控制
在設有門禁的樓層或房間,充分利用門禁系統與智能照明控制系統聯動,以滿足加班人員在大樓內的正常活動,采用此控制方式,可使移動感應器的數量相對較少,布線更省。
5.6.2無門禁時,移動感應器的控制
在沒有設置門禁系統的樓層,在走道轉角,丁字、十字交叉口處,各主要房間的門外,設置移動感應器。當加班人員進入樓層時,由電梯廳的移動感應器控制開啟電梯廳、走道照明,并按預設的延時運行;當加班人員離開房間、進入走道時,設于門外的移動感應器動作,開啟電梯廳和走道照明(如果它已經關閉的話),并按預設的延時運行。
5.7車庫照明
采用定時控制,并設定場景模式:上、下班高峰模式,平常工作模式、深夜模式。
5.8景觀照明
采用定時控制和光線控制,并設定場景模式:節日模式、平常工作模式、深夜模式。
6.安科瑞智能照明控制系統
6.1系統簡介
Acrel-BUS智能照明控制系統,是基于KNX總線技術設計的控制系統。KNX總線技術起源于歐洲,是在EIB,Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術上發展起來的,其中EIB(EuropeanInstallationBus,歐洲安裝總線)是該總線技術的主體。
Acrel-BUS智能照明控制系統采用標準的2*2*0.8EIBBUS總線(即KNX總線)作為總線線纜,將所有的智能照明控制模塊連接到一起并組成一套完整的控制系統,既可實現照明燈具的遠程集中控制,又可實現就近控制功能。該系統理論可連接控制模塊數量達580000多個。
安科瑞智能照明產品種類齊全,方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現靈活多樣的智能控制,特別適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店,以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統。
6.2系統工作原理示
(1)系統可通過、觸摸屏、電腦對現場的燈光、空調及窗簾等進行遠程集中控制,使得控制更加方便智能,用戶體驗更好;
(2)系統中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下,用戶操作更加安全、舒適;
(3)系統在實施過程中,充分結合自然光及人員的活動規律來自動控制燈光,減少能源消耗,達到很好的節能效果;
(4)系統采用分布分布式KNX總線結構,搭建簡單靈活,系統內各模塊互不影響,可獨立工作,可靠性更高;
(5)多種控制方式可供選擇,如本地控制,自動感應控制,定時控制,場景控制和集中控制等,控制方式更靈活;
(6)系統的自動控制、遠程集中控制等功能,在實現自動化的同時,大量減少了值班人員,提高了管理水平和工作效果;
(7)升級系統內控制模塊或更改系統功能時,無需增加連接線,不需關閉整個系統,只需更改設備參數即可實現,維護方便,操作簡單;
(8)系統可與消防系統聯動,在出現消防報警時,強制打開應急回路,方便人員疏散,從而降低了人員傷亡的風險,提高了建筑的安全性。
6.7安科瑞組網方案
智能照明控制系統組網方式靈活,擴展方便,當系統模塊數量較少、距離較近、范圍較小時,各設備以樹形枝狀延伸,構成支路系統智能照明控制系統;當系統模塊數量較多、距離較遠、范圍較大時,用支線耦合器組成多條支路,構成區域智能照明控制系統;當系統模塊數量很多、距離很遠、范圍很大時,用支線耦合器、區域耦合器等構成樓群智能照明控制系統。
7.結語
在廣電中心項目中采用KNX/EIB智能照明控制系統,照明使用時間有效率大幅度提高,盡可能地減少了能源的浪費。通過直觀的可視化軟件可在控制室內對各區域照明進行開、關,可在軟件上輕松完成對定時時間的調整,并能觀測到當前各區域照明狀態,便于業主對照明系統的統一管理,而無需現場人工干預,從而減少人力資源的浪費。當業主需對現有功能擴展或改變時,只需增加元件甚至只改變應用程序即可完成,而不需重新敷設電纜。如需擴展對其它區域的控制,只需在配電箱上增加智能驅動元件及在中央集中監控系統中加入可編程控制元件,即可對擴展區域照明進行控制。系統采用KNX/EIB4芯總線電纜取代傳統方式所采用的大量控制電纜,在節省材料及回避火災風險方面具有無可比擬的優勢。
【參考文獻】
[1](德)GünterG.Seip.胡明忠,譯.建筑系統工程與EIB.北京:中國電力出版社,2002:12-16.
[2] 徐建兵.智能照明控制系統在廣電中心項目中的應用.
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2020.06版.
作者簡介:
宋兵兵,男,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為絕緣監測及剩余電流監測, QQ:3007723194 手機:13482141563(微信同號)