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胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】：研究分析了i-bus智能照明系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)結構、控制要求等，結合辦公樓走道、地下車庫及醫(yī)院病房樓走道等場所的具體應用進行探討，提出了建筑智能照明控制系統(tǒng)在不同場所中應用的*性及應注意的若干問題。

【關鍵字】：智能控制；建筑智能照明；電氣設計；

0引言

近年來，隨著國民經濟與高新技術的不斷發(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)已開始廣泛應用于各種建筑物中。

根據不同的品牌，在設計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，可靠性高、易維護、較好的開放性和可擴展性以及兼容性等特點。

1.i-bus系統(tǒng)工作原理及組網構架

1.1工作原理

系統(tǒng)中受控負載直接與控制系統(tǒng)驅動器連接，所有總線元件都通過i-bus總線相互連接在*起。當傳感器探測到照度、溫度等變化或某個面板的按鈕被按下時，通過i-bus總線向設定的驅動器以電信號的形式發(fā)出指令，驅動器接收到電信號后經過內置微處理器CPU進行信息處理后再驅動負載，實現相應的控制功能。

1.2系統(tǒng)構成

該系統(tǒng)主要由*控制主機、總線元件、系統(tǒng)元件、通信網絡和通信協(xié)議構成。*控制主機：*控制主機（PC機）通過USB接口模塊并使用ETS調試軟件編程，實現中控主機與i-bus系統(tǒng)的通信?？偩€元件主要分為3大類:驅動器、傳感器、系統(tǒng)元件。驅動器:負責接收和處理傳感器傳送的信號，并執(zhí)行相應的操作，如開/關燈、調節(jié)燈的亮度、升降窗簾、啟停風機盤管或調節(jié)溫度等。傳感器:負責根據現場手動操作或探測照度、溫度、人體移動等的信號，向驅動器發(fā)出相應的控制命令進行操作。系統(tǒng)元件:為系統(tǒng)運行提供必要的基礎條件，如電源供應器、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>主干線>干線>支線系統(tǒng)，如圖2所示；c.*控制主機+交換機+IP路由器>主干線>干線>支線系統(tǒng)，如圖3所示。

圖2*控制主機+主干線+干線+支線系統(tǒng)

圖3*控制主機+交換機+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)*小的結構單兀為支線，每條支線上*多支持64個總線元件運行，各支線實際所能連接的設備數取決于電源供應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個的小型工程和智能家居系統(tǒng)。設計時宜預留20@的余量，*般宜不大于50個總線元件。根據產品樣本，每個系統(tǒng)元件耗電量*般不大于10mA，電源供應器容量*般不大于640mA。i-bus系統(tǒng)支線的形式有線型結構（圖1.$星型結構（圖1b)、樹型結構（圖1=，需要注意的是該系統(tǒng)不支持環(huán)型結構。線型、星型、樹型結構之間也可以組合成支線系統(tǒng)，系統(tǒng)設計靈活、簡單、可靠。多個不同形式的支線系統(tǒng)可同時存在，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，就能正常運行。而且，即使電源供應器停電或故障，由于系統(tǒng)內置有微處理器CPU，預設的程序命令也不會丟失。所以，即使某個支線系統(tǒng)出現故障，也不會影響其他支線系統(tǒng)的正常運行。

(2)*控制主機>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)結構稱為區(qū)域。*個區(qū)域中*多可連接15x64個總線元件。系統(tǒng)可通過主干線進行擴展，使用線路耦合器將每個區(qū)域連接到主干線上。主干線上可連接15個區(qū)域，故整個系統(tǒng)*多可連接15x15x64=14400個總線元件（電源供應器和線路耦合器除外）。支線、干線、主干線數據傳輸速率均為9600bit/:此傳輸速率滿足*般項目智能照明系統(tǒng)的要求。

(3)*控制主機+交換機+IP路由器+主干線+干線>支線系統(tǒng):對于大型項目，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*大數量為225,系統(tǒng)*多可連接64x225=14400個總線元件(電源供應器和線路耦合器除外）。系統(tǒng)示意如圖3所示。

根據i-bus「家提供的數據：①所有i-bus總線電纜總和不超過1000m。②任何兩個元件之間的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若有兩個電源供應器，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鍵，*般應根據建筑的功能分區(qū)進行控制。各功能分區(qū)可按下列原則進行劃分：

(1)按防火分區(qū)劃分，即每個供電控制回路不應跨越防火分區(qū)。

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

(3)控制方式應適應使用功能的要求，避免采用全開、全關的單*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練場景、比賽場景、演出場景、轉播場景、清掃場景等，各場景之間可隨時相互切換。系統(tǒng)檢測照明回路開關次數、時間累計、電流、電壓等，并能監(jiān)測回路故障、負載電流量、回路跳閘等故障，并自動報警。②會議室、多功能廳、報告廳常用的場景有開會場景、討論場景、演出場景、投影場景、休息場景、離開場景等。當大會議室被分割為各獨立小間時，安裝在各不同分區(qū)的智能面板能獨立對該區(qū)域的照明、空調等進行控制，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現面板解鎖，避免給重要會議造成不良影響。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。在準備時段、營業(yè)時段、盤貨時段、清場時段及清掃時段分別開啟不同數量的照明燈具及空調。

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

3工程項目的應用設計探討

3.1i-bus系統(tǒng)在辦公走道中的應用設計

若設計時考慮不充分，智能照明控制系統(tǒng)在辦公走道投入使用后會存在以下問題：

(1)未按工作日、節(jié)假日，上下班時段合理設置開關燈的時間、數量，不節(jié)能。

(2)智能面板通常設置在走道的出入口附近，遠離控制面板的辦公室工作人員晚上加班結束離開時，有可能走道燈被關閉。此時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)設置1/3燈開，2/3燈開時，由于編程時沒有設置分回路輪換開燈，導致每次均開同*回路的燈具，縮短了燈具使用壽命，增加燈具的維護成本。針對上述問題，可采取相應的解決措施：

(1)設計時可按圖中所標相同序號劃分同*回路，通過軟件編程和時鐘模塊將走道上的燈定時設為1/3燈開，2/3燈開，全開，全關等模式。例如工作日上班時間8點~12點，下午14點~17點30分設置全開;12點~14點，17點30分~21點30分可設為1/3或2/3燈開，21點30分以后至次日8點前設為1/3燈開或全關。同時，通過編程系統(tǒng)自動將節(jié)假日期間的樓內轉換為移動感應模式，*做到有人開燈、無人關燈，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(根據不同產品設置的距離不同）設置人體感應傳感器，人體感應傳感器感應到人員移動，自動開啟相關區(qū)域的燈具，人員離開后延時關燈，使用方便并且節(jié)能。

圖4辦公走道*般照明平面示意圖

(3)在設置1/3燈開、2/3燈開時，可通過軟件編程設為分時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*回路燈具，延長燈具使用壽命，節(jié)約燈具的維護成本。此外，人體感應傳感器可接入視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)，下班時間、節(jié)假日探測到有人移動時，通過攝像頭實時傳輸到安防監(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)在地下車庫中的應用設計

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，通常需在配電箱內控制車庫內照明，因此車庫內的燈具*般是常亮的，需專業(yè)電工持鑰匙進入到車庫配電間內打開車庫照明箱進行分、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，缺乏現場調控手段，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，影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

而車庫設置i-bus系統(tǒng)，當車輛或人員從上*個防火分區(qū)*進入到下*個防火分區(qū)*時，防火卷簾兩側的人體感應傳感器探測到車輛或人員經過，開啟該分區(qū)的車道照明，經過延時后再關閉上*分區(qū)的車道照明。由于是通過預先設計的程序自動控制，無需值班人員操作，也達到節(jié)能的目的。

3.3i-bus系統(tǒng)在醫(yī)院病房樓護士站及走道中應用設計

護士站及走道照明平面示意如圖7，配電系統(tǒng)如圖8。

圖7護士站及走道照明平面示意圖

因醫(yī)院病房樓護士站是24h有人值班，故燈控智能面板應設置在護士站集中控制較為合理，走道出入口不設置燈控智能面板，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間不固定，所以病房走道不宜設置人體感應傳感器，由護士站統(tǒng)*管理控制走道燈具。護士站內燈具數量較少，光源*般不超過25個，按使用功能應劃分各自獨立回路控制從而達到節(jié)能目的?？梢詭讉€照明回路共用*個斷路器，不僅節(jié)省箱內空間，減小箱體尺寸，節(jié)省造價。

3.4i-bus系統(tǒng)在應急照明中的應用

i-bus系統(tǒng)的驅動器有應急開啟功能，能接收火災自動報警系統(tǒng)信號自動開啟，但是由于i-bus系統(tǒng)的中控電源常為非消防電源供電，線路及敷設均達不到防火要求。*旦發(fā)生火災，非消防電源被切除導致應急照明不能強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，應急照明平時由i-bus系統(tǒng)的驅動器控制，火災時強制接通，消防應急照明自成體系，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智能照明產品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關驅動器具備獨立工作的能力，適用于*些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網管理云平臺進行數據交換。

4.2應用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)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控制需求。

4.3系統(tǒng)結構

4.4系統(tǒng)功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài)，反饋現場受控回路的開關狀態(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）當發(fā)生模塊離線、網關設備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不*致時會發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以*個模塊或者整個樓層實現開關控制。

4）開關驅動器支持過零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時，開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動調光控件，照明設備從0%到100%進行調光，可以對單個照明回路實現調光控制，調光總控可以對*個模塊的照明回路實現調光控制，也可以對多個照明回路實現調光控制，通過圖標的亮滅狀態(tài)反饋現場開關的狀態(tài)。

7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態(tài)是打開還是關閉。

8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執(zhí)行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鐘控制照明開關，實現日落開燈、日出關燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅動模塊；當上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結構是分布式總線結構；系統(tǒng)內各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統(tǒng)內各元件可以通過程序的設定實現功能的多樣性。

12）預留BA或*三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設備選型

5結語

智能照明系統(tǒng)具有以下的*性：

(1)運用先進的電力電子技術，不但可實現單點、多點、區(qū)域、群組控制、調光場景模式設置、定時控制、光照度自動感知、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，降低運行費用。

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

(3)如果需對建筑的功能房間進行改造或改變照明的場景模式，無須改變照明回路，只需簡單地進行程序上的變更，便可以調整照明場景模式并擴展功能，大大降低改造費用和縮短改造周期，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)、會議系統(tǒng)、火災自動報警系統(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。

隨著世界經濟的發(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**大經濟體，有責任也有義務響應節(jié)能減排的政策并采取措施。而在建筑設計領域，國家和地方也不斷在發(fā)布和實施綠色建筑設計標準等，并且標準在不斷提高。所以在電氣設計時，針對各類建筑的特點，合理的設計智能控制系統(tǒng)顯得尤為重要。

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