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0引言

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)與高新技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對生活環(huán)境的要求越來越高。業(yè)主除了對建筑的傳統(tǒng)基本需求外，還在建筑的安全性、舒適性、節(jié)能、自動(dòng)化與信息化等方面均提出更高的要求，其目的是創(chuàng)造舒適宜人，能充分提高工作效率而又具有*靈活性的辦公與生活環(huán)境。其中，智能照明控制系統(tǒng)已開始廣泛應(yīng)用于各種建筑物中。

根據(jù)不同的品牌，在設(shè)計(jì)中常用的智能照明控制系統(tǒng)的品牌有i-bus系統(tǒng)、c-bus系統(tǒng)、Dynalite系統(tǒng)、instabus系統(tǒng)等。其中，i-bus系統(tǒng)米用KNX總線協(xié)議，具有線路簡單、安裝方便、抗干擾強(qiáng)，可靠性高、易維護(hù)、較好的開放性和可擴(kuò)展性以及兼容性等特點(diǎn)。

1.i-bus系統(tǒng)工作原理及組網(wǎng)構(gòu)架

1.1工作原理

系統(tǒng)中受控負(fù)載直接與控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器連接，所有總線元件都通過i-bus總線相互連接在*起。當(dāng)傳感器探測到照度、溫度等變化或某個(gè)面板的按鈕被按下時(shí)，通過i-bus總線向設(shè)定的驅(qū)動(dòng)器以電信號的形式發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)器接收到電信號后經(jīng)過內(nèi)置微處理器CPU進(jìn)行信息處理后再驅(qū)動(dòng)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。

1.2系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)主要由*控制主機(jī)、總線元件、系統(tǒng)元件、通信網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議構(gòu)成。*控制主機(jī)：*控制主機(jī)（PC機(jī)）通過USB接口模塊并使用ETS調(diào)試軟件編程，實(shí)現(xiàn)中控主機(jī)與i-bus系統(tǒng)的通信?？偩€元件主要分為3大類:驅(qū)動(dòng)器、傳感器、系統(tǒng)元件。驅(qū)動(dòng)器:負(fù)責(zé)接收和處理傳感器傳送的信號，并執(zhí)行相應(yīng)的操作，如開/關(guān)燈、調(diào)節(jié)燈的亮度、升降窗簾、啟停風(fēng)機(jī)盤管或調(diào)節(jié)溫度等。傳感器:負(fù)責(zé)根據(jù)現(xiàn)場手動(dòng)操作或探測照度、溫度、人體移動(dòng)等的信號，向驅(qū)動(dòng)器發(fā)出相應(yīng)的控制命令進(jìn)行操作。系統(tǒng)元件:為系統(tǒng)運(yùn)行提供必要的基礎(chǔ)條件，如電源供應(yīng)器、線路耦合器等各類接口。

1.3i-bus系統(tǒng)形式分類

i-bus系統(tǒng)形式主要分為3大類:a.支線系統(tǒng)如圖1所示;b.*控制主機(jī)>主干線>干線>支線系統(tǒng)，如圖2所示；c.*控制主機(jī)+交換機(jī)+IP路由器>主干線>干線>支線系統(tǒng)，如圖3所示。

圖2中心控制主機(jī)+主干線+干線+支線系統(tǒng)

圖3中心控制主機(jī)+交換機(jī)+IP路由器+主干線+干線+支線系統(tǒng)

(1)支線系統(tǒng):W_bus系統(tǒng)*小的結(jié)構(gòu)單兀為支線，每條支線上*多支持64個(gè)總線元件運(yùn)行，各支線實(shí)際所能連接的設(shè)備數(shù)取決于電源供應(yīng)器的容量和支線元件的總耗電量。支線系統(tǒng)適用于總線元件小于64個(gè)的小型工程和智能家居系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)宜預(yù)留20@的余量，一般宜不大于50個(gè)總線元件。根據(jù)產(chǎn)品樣本，每個(gè)系統(tǒng)元件耗電量*般不大于10mA，電源供應(yīng)器容量*般不大于640mA。i-bus系統(tǒng)支線的形式有線型結(jié)構(gòu)（圖1.$星型結(jié)構(gòu)（圖1b)、樹型結(jié)構(gòu)（圖1=，需要注意的是該系統(tǒng)不支持環(huán)型結(jié)構(gòu)。線型、星型、樹型結(jié)構(gòu)之間也可以組合成支線系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活、簡單、可靠。多個(gè)不同形式的支線系統(tǒng)可同時(shí)存在，因此只要將按使用要求編好的程序輸入到系統(tǒng)各元件中，就能正常運(yùn)行。而且，即使電源供應(yīng)器停電或故障，由于系統(tǒng)內(nèi)置有微處理器CPU，預(yù)設(shè)的程序命令也不會(huì)丟失。所以，即使某個(gè)支線系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也不會(huì)影響其他支線系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

(2)中央控制主機(jī)>主干線>干線>支線系統(tǒng)：每條干線通過線路耦合器*多可連接15條支線。由支線、干線組成如圖2所述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)稱為區(qū)域。*個(gè)區(qū)域中*多可連接15x64個(gè)總線元件。系統(tǒng)可通過主干線進(jìn)行擴(kuò)展，使用線路耦合器將每個(gè)區(qū)域連接到主干線上。主干線上可連接15個(gè)區(qū)域，故整個(gè)系統(tǒng)*多可連接15x15x64=14400個(gè)總線元件（電源供應(yīng)器和線路耦合器除外）。支線、干線、主干線數(shù)據(jù)傳輸速率均為9600bit/:此傳輸速率滿足*般項(xiàng)目智能照明系統(tǒng)的要求。

(3)中心控制主機(jī)+交換機(jī)+IP路由器+主干線+干線>支線系統(tǒng):對于大型項(xiàng)目，為提高通訊速率，在干線之間或支線之間采用I路由器（IPR/S)，作為高速線路耦合器使用。I路由器的*大數(shù)量為225,系統(tǒng)*多可連接64x225=14400個(gè)總線元件(電源供應(yīng)器和線路耦合器除外）。系統(tǒng)示意如圖3所示。

根據(jù)i-bus「家提供的數(shù)據(jù)：①所有i-bus總線電纜總和不超過1000m。②任何兩個(gè)元件之間的i-be:總線電纜長度均不超過700m。③電源到任何元件的i-bus總線電纜長度均不超過350m。④若有兩個(gè)電源供應(yīng)器，電源之間的i-bus總線電纜長度不得小于200m。27-bus系統(tǒng)的控制要求做好智能照明控制系統(tǒng)，其供電控制回路的劃分很關(guān)鍵，*般應(yīng)根據(jù)建筑的功能分區(qū)進(jìn)行控制。各功能分區(qū)可按下列原則進(jìn)行劃分：

(1)按防火分區(qū)劃分，即每個(gè)供電控制回路不應(yīng)跨越防火分區(qū)。

(2)按使用功能劃分，①走道照明不應(yīng)與辦公室、會(huì)議室、教室等功能房間共用供電控制回路;②建筑的潔凈走道和污物走道、醫(yī)生通道和病人通道、不應(yīng)共用供電控制回路。③室內(nèi)走道和室外連廊通道等不應(yīng)共用供電控制回路。

(3)控制方式應(yīng)適應(yīng)使用功能的要求，避免采用全開、全關(guān)的單*模式，不同功能的建筑常用的場景模式：①體育場館常用的場景有訓(xùn)練場景、比賽場景、演出場景、轉(zhuǎn)播場景、清掃場景等，各場景之間可隨時(shí)相互切換。系統(tǒng)檢測照明回路開關(guān)次數(shù)、時(shí)間累計(jì)、電流、電壓等，并能監(jiān)測回路故障、負(fù)載電流量、回路跳閘等故障，并自動(dòng)報(bào)警。②會(huì)議室、多功能廳、報(bào)告廳常用的場景有開會(huì)場景、討論場景、演出場景、投影場景、休息場景、離開場景等。當(dāng)大會(huì)議室被分割為各獨(dú)立小間時(shí)，安裝在各不同分區(qū)的智能面板能獨(dú)立對該區(qū)域的照明、空調(diào)等進(jìn)行控制，互不干擾。智能面板有防誤按功能，可通過按鍵或操作密碼實(shí)現(xiàn)面板解鎖，避免給重要會(huì)議造成不良影響。③商店建筑常用的場景有備貨場景、白天場景、夜間場景、清掃場景、離開場景等。在準(zhǔn)備時(shí)段、營業(yè)時(shí)段、盤貨時(shí)段、清場時(shí)段及清掃時(shí)段分別開啟不同數(shù)量的照明燈具及空調(diào)。

(4)對于斷電后將造成重大影響或重大損失的場所，其電源供應(yīng)器的電源設(shè)計(jì)時(shí)宜按建筑的*高負(fù)荷等級供電，以保證系統(tǒng)的供電可靠性。

3工程項(xiàng)目的應(yīng)用設(shè)計(jì)探討

3.1i-bus系統(tǒng)在辦公走道中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

若設(shè)計(jì)時(shí)考慮不充分，智能照明控制系統(tǒng)在辦公走道投入使用后會(huì)存在以下問題：

(1)未按工作日、節(jié)假日，上下班時(shí)段合理設(shè)置開關(guān)燈的時(shí)間、數(shù)量，不節(jié)能。

(2)智能面板通常設(shè)置在走道的出入口附近，遠(yuǎn)離控制面板的辦公室工作人員晚上加班結(jié)束離開時(shí)，有可能走道燈被關(guān)閉。此時(shí)通常要摸黑到走道控制面板處開啟走道燈，使用起來很不方便。

(3)設(shè)置1/3燈開，2/3燈開時(shí)，由于編程時(shí)沒有設(shè)置分回路輪換開燈，導(dǎo)致每次均開同*回路的燈具，縮短了燈具使用壽命，增加燈具的維護(hù)成本。針對上述問題，可采取相應(yīng)的解決措施：

(1)設(shè)計(jì)時(shí)可按圖中所標(biāo)相同序號劃分同*回路，通過軟件編程和時(shí)鐘模塊將走道上的燈定時(shí)設(shè)為1/3燈開，2/3燈開，全開，全關(guān)等模式。例如工作日上班時(shí)間8點(diǎn)~12點(diǎn)，下午14點(diǎn)~17點(diǎn)30分設(shè)置全開;12點(diǎn)~14點(diǎn)，17點(diǎn)30分~21點(diǎn)30分可設(shè)為1/3或2/3燈開，21點(diǎn)30分以后至次日8點(diǎn)前設(shè)為1/3燈開或全關(guān)。同時(shí)，通過編程系統(tǒng)自動(dòng)將節(jié)假日期間的樓內(nèi)轉(zhuǎn)換為移動(dòng)感應(yīng)模式，*做到有人開燈、無人關(guān)燈，并提供安?；菊彰鳎k公走道*般照明如圖4所示。

(2)在走道上每隔12m(根據(jù)不同產(chǎn)品設(shè)置的距離不同）設(shè)置人體感應(yīng)傳感器，人體感應(yīng)傳感器感應(yīng)到人員移動(dòng)，自動(dòng)開啟相關(guān)區(qū)域的燈具，人員離開后延時(shí)關(guān)燈，使用方便并且節(jié)能。

圖4辦公走道*般照明平面示意圖

(3)在設(shè)置1/3燈開、2/3燈開時(shí)，可通過軟件編程設(shè)為分時(shí)段來交替開啟不同的照明回路。*大限度地保證每回路的燈具均有工作，避免總是開同一回路燈具，延長燈具使用壽命，節(jié)約燈具的維護(hù)成本。此外，人體感應(yīng)傳感器可接入視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)，下班時(shí)間、節(jié)假日探測到有人移動(dòng)時(shí)，通過攝像頭實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨卜辣O(jiān)控室，并在監(jiān)視墻顯示該區(qū)域的情況，提醒值班人員。

3.2i-bus系統(tǒng)在地下車庫中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

車庫照明平面示意如圖5，車庫*般照明配電系統(tǒng)如圖6。

若未采用i-bus系統(tǒng)或BA控制的地下車庫照明，通常需在配電箱內(nèi)控制車庫內(nèi)照明，因此車庫內(nèi)的燈具*般是常亮的，需專業(yè)電工持鑰匙進(jìn)入到車庫配電間內(nèi)打開車庫照明箱進(jìn)行分、合閘操作，既不節(jié)能也不利于值班人員管理。而采用BA系統(tǒng)控制，往往以*監(jiān)控為主，缺乏現(xiàn)場調(diào)控手段，控制方式的靈活性不高，也不夠節(jié)能。此外BA系統(tǒng)所有的信息都在*條單*控制總線上傳輸，造成各控制器之間的干擾，影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

而車庫設(shè)置i-bus系統(tǒng)，當(dāng)車輛或人員從上*個(gè)防火分區(qū)*進(jìn)入到下*個(gè)防火分區(qū)*時(shí)，防火卷簾兩側(cè)的人體感應(yīng)傳感器探測到車輛或人員經(jīng)過，開啟該分區(qū)的車道照明，經(jīng)過延時(shí)后再關(guān)閉上*分區(qū)的車道照明。由于是通過預(yù)先設(shè)計(jì)的程序自動(dòng)控制，無需值班人員操作，也達(dá)到節(jié)能的目的。

3.3i-bus系統(tǒng)在醫(yī)院病房樓護(hù)士站及走道中應(yīng)用設(shè)計(jì)

護(hù)士站及走道照明平面示意如圖7，配電系統(tǒng)如圖8。

圖7護(hù)士站及走道照明平面示意圖

因醫(yī)院病房樓護(hù)士站是24h有人值班，故燈控智能面板應(yīng)設(shè)置在護(hù)士站集中控制較為合理，走道出入口不設(shè)置燈控智能面板，防止病人或家屬、訪客誤操作。此外，病房樓的人流量大并且人員出入時(shí)間不固定，所以病房走道不宜設(shè)置人體感應(yīng)傳感器，由護(hù)士站統(tǒng)*管理控制走道燈具。護(hù)士站內(nèi)燈具數(shù)量較少，光源*般不超過25個(gè)，按使用功能應(yīng)劃分各自獨(dú)立回路控制從而達(dá)到節(jié)能目的?？梢詭讉€(gè)照明回路共用*個(gè)斷路器，不僅節(jié)省箱內(nèi)空間，減小箱體尺寸，節(jié)省造價(jià)。

3.4i-bus系統(tǒng)在應(yīng)急照明中的應(yīng)用

i-bus系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器有應(yīng)急開啟功能，能接收火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)信號自動(dòng)開啟，但是由于i-bus系統(tǒng)的中控電源常為非消防電源供電，線路及敷設(shè)均達(dá)不到防火要求。*旦發(fā)生火災(zāi)，非消防電源被切除導(dǎo)致應(yīng)急照明不能強(qiáng)制接通或線纜不具備耐火阻燃性能，存在重大安全隱患。因此，建議米用父流接觸器1km、2km，應(yīng)急照明平時(shí)由i-bus系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器控制，火災(zāi)時(shí)強(qiáng)制接通，消防應(yīng)急照明自成體系，從而保證供電可靠性，如圖9所示。

4安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

4.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力，適用于*些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4.2應(yīng)用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

1）實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

2）當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不*致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以*個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對*個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場景控件，打開或者關(guān)閉對應(yīng)場景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或第三方集成平臺(tái)接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設(shè)備選型

5結(jié)語

智能照明系統(tǒng)具有以下的*性：

(1)運(yùn)用**的電力電子技術(shù)，不但可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)、多點(diǎn)、區(qū)域、群組控制、調(diào)光場景模式設(shè)置、定時(shí)控制、光照度自動(dòng)感知、紅外線探測、無線遙控、集中監(jiān)控等多種照明控制功能，而且可以優(yōu)化能源的利用，降低運(yùn)行費(fèi)用。

(2)可通過wifi連接IPAD、手機(jī)等智能終端進(jìn)行控制，具備良好的人機(jī)交互界面。

(3)如果需對建筑的功能房間進(jìn)行改造或改變照明的場景模式，無須改變照明回路，只需簡單地進(jìn)行程序上的變更，便可以調(diào)整照明場景模式并擴(kuò)展功能，大大降低改造費(fèi)用和縮短改造周期，適合不同使用要求。

(4)具有良好的開放性和可擴(kuò)展性，可以和其他系統(tǒng)（如:BA樓宇系統(tǒng)、背景音樂及廣播系統(tǒng)、會(huì)議系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控等智能化系統(tǒng)）相互連接完成系統(tǒng)集成功能。

隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及全球環(huán)境的惡化，各國對節(jié)能減排也越發(fā)重視。我國作為世界**大經(jīng)濟(jì)體，有責(zé)任也有義務(wù)響應(yīng)節(jié)能減排的政策并采取措施。而在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，**和地方也不斷在發(fā)布和實(shí)施綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等，并且標(biāo)準(zhǔn)在不斷提高。所以在電氣設(shè)計(jì)時(shí)，針對各類建筑的特點(diǎn)，合理的設(shè)計(jì)智能控制系統(tǒng)顯得尤為重要。

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