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智能照明控制系統介紹
智能照明控制系統照明在人們的日常生活和工作中扮演了重要的角色,照明對人們的視覺、視覺心理等都起到很重要的作用,所以有人說,看一個國家發展程度,白天可以看街上跑的汽車,晚上可以看城市照明的應用,這不無道理。
1） 智能照明控制技術的發展和現狀
照明控制系統作為建筑的組成部分之一，與照明技術一直是同步向前發展的。隨著智能建筑的興起而迅速發展,成為照明技術發展的一個重要方向。自從愛迪生發明電燈而產生燈光照明以來,照明控制也自然產生了。電燈不可能是24小時全打開的,必須進行最基本的開關控制,這就是照明控制系統的最初形式。
隨著照明系統應用場合的不斷變化、應用情況的逐步復雜和豐富多彩,僅僅靠簡單的開關控制已經不能完成所需要的控制。因此,照明控制系統也必須不斷發展、變化以滿足實際應用的要求,達到能夠完全實現照明系統設計的控制要求。尤其是現代計算機技術、微電子技術和自動控制技術的發展,使得照明控制技術進入了智能化控制的新階段。作為建筑智能化組成部分之一的智能照明控制系統隨著建筑智能化的發展而迅速發展。
近年來,隨著我國經濟的快速發展,能源需求大幅增加,能源供需矛盾越發突出,能源的短缺已嚴重制約著國民經濟的發展。為保持國家經濟的可持續發展,建設節約型社會,節約能源、降低能源消耗率已成為我國經濟社會發展的必然趨勢。2004年11月國家發改委與建設部聯合發布了《關于加強城市照明管理,促進節約用電工作的意見》,2005年8月建設部再次發出《關于進一步加強城市照明節電工作的通知》等一系列文件。響應國家的戰略要求,在進行工業與民用建筑設計時,照明節能成為每位建筑電氣設計人員的重要內容,因此必須進行智能照明設計并應用智能照明控制系統。
智能照明控制系統通過與建筑結合提高了建筑照明光環境質量和建筑價值,以及為節約能源和保護環境提供了可靠途徑。智能照明控制系統是實現人居環境可持續發展的重要技術之一,具有極為廣闊的應用前景。
(1)
提高建筑照明光環境質量。在建筑的照明光環境設計中除充分考慮到視覺作業、合適的照度、亮度分布、視覺舒適性、眩光控制、顯色性、照明裝置的外觀、使用者或參觀者的主觀感覺等8個因素外,還考慮到人體受到季節光照減少而生產“季節性情感紊亂”(SAD)因素和根據含不同光譜分成光源對褪黑素分泌的抑制能力強弱不同,視具體的情況采用不同的光源。
(2)
體現以人為本的照明控制思想。根據人們的行為模式和建筑的光環境決定照明的控制規律,創造個性化、藝術化、舒適、高雅的工作光環境。好的照明光環境使人心情愉快,工作效率提高;而好的照明控制系統不僅能實現好的照明環境,而且節能,維護管理方便,真正實現綠色照明。
(3)
構成智能建筑系統的一部分。智能照明控制系統可以獨立運行,實現對光環境的合理控制;同時,其具有通信功能以及可擴展性,可把建筑智能照明控制系統作為智能建筑系統的子系統,并與家居自動控制系統、電視和多媒體系統、探測和警報系統共同構成建筑智能化網絡系統。
(4)
節能環保。隨著全球能源價格上漲,各地節能減排政策出臺,以及人們環保意識的加強,如何有效地減少能源消耗、提高能源利用率、降低二氧化碳排放,越來越成為人們關注的問題。
隨著智能建筑特別是智能辦公大廈的出現,使得建筑要求、設計方法與傳統的辦公樓相比大為不同。照明作為建筑不可缺少的部分,隨著國際上智能建筑的大量出現,與之配套的智能照明技術也迅速地發展,并成為21世紀照明技術發展的一個重要方向。預計21世紀,人工智能技術在建筑與照明中的應用趨勢將會進一步擴大。正如英國Glasgow市報指出:“Glasgow正在成為一個研究和發展太空時代智能建筑的國際組織的神經中樞。在智能建筑中的智能照明、供熱、空調、通信及辦公設備將全部由電子計算機進行控制與管理”。
近年來,隨著計算機技術、通信技術、控制技術、信號檢測技術和微電子技術的迅速發展和互相滲透,照明控制技術也有長足的進步,并且已進入了智能化控制的新紀元。實現照明系統控制的根本目的在于兩個:一是提高系統的控制、管理水平,減少系統的維護成本;二是節省能源,減少系統的運營成本。
2） 智能照明控制系統的基本概念和作用
智能照明控制系統是利用計算機技術、網絡通信技術、自動控制技術、微電子技術等現代化的科學技術,實現可根據環境變化、客觀要求、用戶預定需求等條件而自動采集系統中的各種信息,并可對所采集的信息進行相應的邏輯分析、推理、判斷,同時對結果按特定的形式進行存儲、顯示、傳輸、反饋控制等處理,以達到最佳的實際照明控制效果。智能照明控制系統對電氣照明實行自動控制,提供適合照明光環境的同時，降低照明系統電能消耗和其他使用費用。智能照明控制系統與手動照明控制系統相比有很多優點,包括創造環境氣氛、改善工作環境、提高工作效率、良好的節能效果、延長光源壽命、管理維護方便等。
(1) 創造環境氣氛
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。現代建筑物中,照明不單純為滿足人們視覺上的明暗效果,更應具備多種控制方案,使建筑物更加生動,藝術性更強,給人以豐富的視覺效果和美感。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,按其不同時間、不同用途、不同效果,采用相應的預設置場景進行控制,可以達到豐富的藝術效果。
(2) 改善工作環境,提高工作效率
智能照明控制系統以調光模塊控制面板代替傳統的平開關控制燈具,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,這種控制方式有效地解決了頻閃效應,不會使人產生不舒服、頭昏腦漲、眼睛疲勞等感覺。
(3) 綠色環保,節約能源
利用最少的能源保證所要求的照度水平,節電效果十分明顯,一般可達30％以上。當今節能和保護環境已成為世界各國普遍關注的社會問題,并直接關系到社會的持續發展。在我國,照明用電占總發電量的10％以上;在英國,應用在照明上的能量大約占總消耗能量的5％。如果有效地利用照明用電,這個數量可以減少。我國電力主要是來自燃煤,照明節電就意味著減少CO2、SO2、NO2等有害氣體排放,可減少對大氣環境的污染。
此外,智能照明控制系統能對熒光燈進行調光控制,由于熒光燈采用了有源濾波技術的可調光電子整流器,降低了諧波的含量,提高了功率因素,減低了低壓無功損耗。
(4) 延長光源壽命
智能照明控制系統可以有效地抑制電網的浪涌電壓,同時還具備電壓限定和交流濾波等功能,避免過電壓和欠電壓對光源的損害。智能調光器能慢慢地把燈調亮到一個設定的水平。剛打開燈時,這是相當重要的。在這一點上,白熾燈由于冷絲的熱沖擊易于失敗。通過把燈慢慢地調亮到設定的水平,也被稱為“軟啟動”。降低燈泡的亮度也可以延長燈泡的壽命。減低10％的亮度,燈泡可以延長1倍的壽命,而減低50％,可以延長到20倍。還可以實現“軟關斷”,使燈光慢慢地熄滅。當切換場景時,燈光的變化是漸變的,使人們不會有突然變化的感覺,充分考慮到人眼對燈光的亮暗適應性。
延長光源壽命不僅可以節省大量資金,而且大大減少更換燈管的工作量,可以降低照明系統的運行費用,管理維護也變得簡單。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。
(5) 管理維護方便
智能照明控制系統對照明的控制是以模塊式的自動控制為主,手動控制為輔,照明預置場景的信息存儲在內存中。這些信息的設置和更換十分方便,使建筑物的照明管理和設備維護變得更加簡單。例如辦公樓可以根據工作時間的前后、休息、打掃等不同時間段,執行時間照明控制程序,對辦公室、過道、走廊的燈光進行統一的管理,既節約能源,又便于管理。例如在起居室中,可設定晚上11時后,場景照明自動切換到睡前場景照明，睡覺前還可以從集中顯示器中查看各房間的燈是否關閉。
智能照明控制系統已在下列領域得以應用:
(1) 影視舞臺的燈光控制,其特點是突出系統的集中控制功能，由燈光師在燈光控制室操作調光臺,對成百上千的舞臺燈具進行控制。
(2) 多媒體會議系統,以會議系統作為控制對象,包括音頻、視頻、燈光甚至環境等設備和系統。
(3) 智能建筑燈光環境控制,是專門針對建筑物的照明控制設計，有時可作為前面兩類應用的補充和延伸,如景觀亮化工程、主題公園燈光控制等。