安科瑞王璐月

   摘要:新時期,建筑行業(yè)發(fā)展迅速,在信息化背景下,建筑功能逐漸拓展,呈現(xiàn)了智能化的發(fā)展態(tài)勢。智能建筑更加安全、節(jié)能、環(huán)保,也符合綠色建筑理念。在建筑智能化發(fā)展背景下,智能照明系統(tǒng)受到了各界的重視。智能照明系統(tǒng)具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢,不僅能滿足人們的生活和工作需求,而且還具有節(jié)能、安全的特點。為此,在智能建筑設(shè)計中,要關(guān)注智能照明系統(tǒng)的設(shè)計,應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù),提高建筑照明效果,文章對此進(jìn)行研究。

   關(guān)鍵詞:智能照明;智能建筑;應(yīng)急照明

0、引言

   智能建筑具有信息化管理、公共安全、設(shè)備管理等功能,將系統(tǒng)和服務(wù)、管理等合為一體,從而提高人們的居住環(huán)境質(zhì)量。在智能建筑發(fā)展過程中,要結(jié)合我國國情,融入可持續(xù)發(fā)展理念,充分發(fā)揮智能建筑的節(jié)能環(huán)保性、可持續(xù)性等優(yōu)勢,不斷完善建筑功能。我國社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長,推動了智能化行業(yè)發(fā)展,市場規(guī)模不斷擴大,智能化技術(shù)也不斷進(jìn)步。未來,我國的智能建筑市場會越來越大,發(fā)展前景廣闊,發(fā)展智能照明系統(tǒng),可以促進(jìn)智能建筑的進(jìn)一步發(fā)展。

1、智能照明系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

   智能照明系統(tǒng)是傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的現(xiàn)代化升級,是一個具有多置電源開關(guān)的多控電路系統(tǒng),能夠簡化安裝和操作流程。與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)不同,智能照明系統(tǒng)能夠利用系統(tǒng)軟件來實現(xiàn)對燈光的即時控制,還能夠運用豐富的照明燈具滿足多場景的照明需求,為人們帶來更好的生活體驗。

   當(dāng)前,智能照明系統(tǒng)的研究主要圍繞節(jié)能和舒服性來展開,更加注重用戶的使用感受和建筑應(yīng)用場景,能夠利用各類優(yōu)化算法來實現(xiàn)照明的智能化,是相關(guān)行業(yè)智能化升級的成果。其中,在節(jié)能方面,研究集中在人工照明的控制方式上,如通過各種傳感器,建立室內(nèi)光照模型,通過各種優(yōu)化算法進(jìn)行光照組合。這些研究都還停留在模擬階段,需要在以后的實驗中建立更加準(zhǔn)確的模型。通過收集用戶信息的方式,建立模型控制照明系統(tǒng),同時通過云計算平臺增強各個協(xié)議的兼容性,利用智能照明系統(tǒng)和智能家居等應(yīng)用軟件建設(shè)智慧云端平臺,進(jìn)而為促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

2、智能照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

   智能照明系統(tǒng)是一個集中了管理器、主干線、信息接口等的網(wǎng)絡(luò),可以對各個區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)一控制和信號取樣。智能照明系統(tǒng)包括照明模塊、傳感模塊和控制模塊等部件,主系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間采用信息接口等部件進(jìn)行通信。

2.1 照明模塊

   照明模塊的主要組成是 LED。LED 驅(qū)動方式相對簡單、反應(yīng)迅速、使用壽命不會因為經(jīng)常的調(diào)整而受到影響、功率消耗很小、能源效率很高,而且不存在水銀污染,能夠降低對環(huán)境的危害。LED 調(diào)光目前有兩種方法,一種是模擬調(diào)整法,一種是 PWM 調(diào)光法,PWM 調(diào)光法相對于模擬調(diào)整法有良好的應(yīng)用前景。對 LED 驅(qū)動系統(tǒng)及其電路的研究主要集中在提高調(diào)光的精度、效率和減少電路的復(fù)雜程度,可以為集成傳感器的反饋和智能控制算法的建立奠定基礎(chǔ)。

2.2 傳感模塊

   傳感模塊主要用于向智能照明系統(tǒng)提供環(huán)境信息,從而降低照明能耗、提高視覺舒服性、調(diào)節(jié)人體生理節(jié)律等。智能照明系統(tǒng)需要提升對室內(nèi)人員感知的靈活性,根據(jù)使用者的具體位置,調(diào)節(jié)使用者所處區(qū)域的照明,并關(guān)閉無人區(qū)域內(nèi)的照明設(shè)備。另外,智能照明系統(tǒng)需要根據(jù)自然光線調(diào)整光源的亮度,這需要利用光電探測器。

   當(dāng)前,利用傳感設(shè)備的空間位置和周圍目標(biāo)的反射效應(yīng)建立感應(yīng)器的反射量是國內(nèi)外研究的熱點。除了對周圍環(huán)境的感知,研究主要還集中在感知人類的身體和心理上,利用智能手環(huán)、手表等傳感設(shè)備能夠感知使用者的身體狀況。

2.3 控制模塊

   控制模塊的控制系統(tǒng)分為集中式、分散式和分布式三類。其中,集中式控制系統(tǒng)的組成包括 1 個中心控制器,負(fù)責(zé)處理各個傳感器的測量數(shù)據(jù),并根據(jù)測量結(jié)果對各個照明設(shè)備發(fā)出調(diào)整命令。在分散式控制系統(tǒng)中,各燈具除了具有燈源和驅(qū)動電路,還具有獨立的傳感和控制模塊,可以根據(jù)傳感器的讀數(shù)進(jìn)行調(diào)整,但是不能與其他燈進(jìn)行通信。分布式控制系統(tǒng)各照明設(shè)備之間具有通信功能,各照明設(shè)備既是執(zhí)行設(shè)備,也是控制設(shè)備。

   智能照明系統(tǒng)通常采用分散式或分布式的結(jié)構(gòu),即各個單元的燈光調(diào)節(jié)相對獨立,并通過中央控制臺和信息接口連接到建筑智能化管理系統(tǒng)。對比分散式與分布式控制系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)分散式系統(tǒng)中不同光源間沒有通信能力,在受陽光或周圍環(huán)境影響時,存在局部地區(qū)光照不足的問題,這種情況可以通過增加通信模塊的方式改進(jìn)。這樣一來,光源可以接收來自其他照明設(shè)備的多種信息,從而確定相鄰燈具的運行狀態(tài),進(jìn)而調(diào)節(jié)照明系統(tǒng),增加系統(tǒng)的安全性。

3、智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用策略

   智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用范圍十分廣泛,無論是道路照明、隧道照明、樓宇自動化照明還是家居照明,都離不開智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用。在智能建筑中應(yīng)用智能照明系統(tǒng)時,可以按分區(qū)和按照職能劃分受控目標(biāo)。(1)按分區(qū)劃分。是指將受控目標(biāo)按照建筑結(jié)構(gòu)劃分,然后統(tǒng)計受控目標(biāo)的數(shù)量、總體運行狀況、控制參數(shù)、通信需求等,以便為控制對象的集中控制和系統(tǒng)整合提供參考。(2)按照職能劃分。是指根據(jù)監(jiān)測需求,將受控目標(biāo)分為不同類別。照明系統(tǒng)按照功能可以分為工作照明、事故照明、藝術(shù)照明、障礙照明等,可針對區(qū)域特征采用區(qū)域燈光控制、調(diào)光控制、時鐘控制、場景控制、光線感應(yīng)設(shè)置、移動感應(yīng)設(shè)置等方式。劃分受控目標(biāo),可以為控制方式、控制深度、控制精度、控制費用的設(shè)置提供基本根據(jù)。

   在建筑工程照明設(shè)計中,需要根據(jù)不同的受控目標(biāo),即各個功能區(qū)域的照明特性,采用不同的環(huán)路控制模式。對于建筑內(nèi)不需要太多功能、不需要人員進(jìn)出的地方,可以使用簡單的電路進(jìn)行控制,這樣的控制方式僅需要調(diào)整照明模塊和控制模塊即可實現(xiàn)照明回路的自動開閉;在建筑的走道、電梯廳等公共區(qū)域,除了要設(shè)計簡單的控制電路,還要設(shè)計照明的自動開關(guān),增加動探測器、靜探測器、智能探測器等電子元器件,并利用調(diào)光模塊、控制模塊、傳感模塊,對各個區(qū)域不同工況下的燈具進(jìn)行自動控制;對于某些功能要求較高的建筑區(qū)域,如展廳、報告廳、會議中心、多功能廳等,不但要設(shè)計簡單的控制電路,而且要根據(jù)照明時間、用途和效果,使用不同的預(yù)先設(shè)定的場景控制模式。

4、智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的實際應(yīng)用

4.1 在不同類型建筑中的應(yīng)用

4.1.1 在酒店建筑中的應(yīng)用

   智能照明系統(tǒng)在酒店建筑中的應(yīng)用類型較豐富,包括室內(nèi)智能照明系統(tǒng)、舞臺智能照明系統(tǒng)、多媒體智能照明系統(tǒng)等。在酒店照明中,藝術(shù)照明占有較大的比例,選擇合理的照明亮度和光源分布是照明設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。類型豐富的照明系統(tǒng)能夠滿足酒店的多場景需要,且具有調(diào)光一致性好、光準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性強、功能完善、使用壽命長的特點,可以利用智能控制技術(shù)實現(xiàn)燈具工作狀態(tài)的檢測和現(xiàn)場的實景調(diào)光。

4.1.2 在民用建筑中的應(yīng)用

   智能照明系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于民用建筑中,需要能夠根據(jù)時間、照明用途對照明開關(guān)和照明亮度進(jìn)行自動控制,實現(xiàn)民用建筑的人性化管理和智慧化照明,并起到一定的節(jié)能效果。民用建筑中的智能照明系統(tǒng)一般由調(diào)光模塊、開關(guān)、輸入模塊、人機互動界面和智能傳感器等部分組成,可以在降低能耗的同時為用戶帶來更好的照明體驗。

   相關(guān)研究表明,智能照明系統(tǒng)能夠為民用建筑用戶節(jié)約較大的電能消耗,減輕用電峰谷給電力供應(yīng)帶來的壓力。還能夠?qū)崿F(xiàn)建筑夜景的遠(yuǎn)程智能控制和樓宇夜景的智能化管理,可以根據(jù)不同的情景設(shè)定對應(yīng)的景觀模式,在保障民用建筑夜景運維管理安全性和穩(wěn)定性的同時,提升居民的生活質(zhì)量。

4.1.3 在教學(xué)建筑中的應(yīng)用

   教學(xué)建筑人員密集,集教學(xué)、生活等多功能于一體,能源消耗較大。傳統(tǒng)的高等院校照明系統(tǒng)的設(shè)計和管理較為落后,普遍存在著燈具壽命短、線路老化的特征,為了緩解能源供缺矛盾,改善能源不足的現(xiàn)狀,提高各高校教室的照明效率,結(jié)合智能化技術(shù)是當(dāng)前行業(yè)的正確選擇。將智能照明系統(tǒng)應(yīng)用在高校教室中,能夠通過智能化技術(shù)調(diào)節(jié)光照的強度和色度,減少不良光線對學(xué)生的視覺刺激,保護(hù)其視力免受影響。智能照明系統(tǒng)能夠自主判斷教室和外界的光照情況,通過控制器對信號的處理來調(diào)節(jié)照明燈具的亮度,在保證學(xué)生良好的學(xué)習(xí)環(huán)境的同時,減少能源的消耗。智能照明系統(tǒng)還是智能化教學(xué)的重要組成部分,能夠和其他控制系統(tǒng)相連,組成高覆蓋、廣分布的智能網(wǎng)絡(luò)。

4.1.4 在地鐵車站中的應(yīng)用

   智能照明系統(tǒng)還被應(yīng)用于地鐵車站,不僅能夠提高車站的智能化程度和車站照明系統(tǒng)的管理效率,還能減少相關(guān)的能源消耗,降低照明系統(tǒng)的運行和維護(hù)成本。地鐵車站能夠按照功能劃分為多個不同的功能區(qū)域,如公共區(qū)域、出入口區(qū)域和設(shè)備區(qū)域等,不同的空間環(huán)境有著不同的照明需求,只有應(yīng)用智能照明系統(tǒng)才能滿足多樣的照明需求。

4.2 在建筑應(yīng)急照明中的應(yīng)用

   應(yīng)用智能照明系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)急照明時要注意通過智能照明系統(tǒng)準(zhǔn)確定位火災(zāi)位置和影響區(qū)域,以便快速確定疏散逃生的方向。消防救援人員在獲得準(zhǔn)確的位置信息后,需要合理設(shè)計的救援方案組織救援,以減少災(zāi)害損失。

   在火災(zāi)發(fā)生后,煙霧會影響人的正常視線,普通的照明光源穿透性不好,無法發(fā)揮引導(dǎo)指示作用,而應(yīng)急專用照明光源穿透性強,在煙霧干擾下能發(fā)揮較好的指示作用,再加上語音指令配合,能發(fā)揮良好的疏導(dǎo)作用。受困人員要根據(jù)疏散光源指示和語音提示做出準(zhǔn)確判斷。在消防警報啟動后,語音提示系統(tǒng)會提醒受困人員盡快離開電梯、自動扶梯等設(shè)施,因為消防噴淋設(shè)施啟動后會自動切斷非消防用電源,留在電梯等設(shè)施內(nèi)會被困住或造成觸電等次生危害。應(yīng)急照明電源一般分為自帶蓄電池的和集中供電的類型。采用自帶蓄電池電源時要注意日常維護(hù),而集中供電電源的安裝線路比較復(fù)雜,安裝成本較高,采用哪種電源可以根據(jù)實際條件自主選擇。

5、應(yīng)用場景

系統(tǒng)功能:

1、開關(guān)控制:對通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會議室按照單個照明回路、區(qū)域、樓層等實現(xiàn)對應(yīng)照明的開關(guān)燈控制,監(jiān)視受控回路的開關(guān)狀態(tài)。

2、調(diào)光控制:滿足區(qū)域照度和亮度調(diào)節(jié)要求,支持在通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會議室等場所監(jiān)測照度或亮度,并根據(jù)需要自動/手動調(diào)節(jié)開燈數(shù)量和燈光亮度,充分利用自然光源,滿足節(jié)約了能源,營造了舒適的生活工作環(huán)境。

3、場景控制:支持不同的場景模式控制,根據(jù)不同區(qū)域的功能需求,設(shè)定場景,完成相關(guān)照明燈具的控制組合,滿足美化工作環(huán)境、提高舒適度需求。

4、照明回路電路監(jiān)測:實時監(jiān)視各照明支路/回路的運行電流、開關(guān)狀態(tài),并自動分析回路是否有故障狀態(tài)并預(yù)警。

5、分區(qū)、總控:支持運行管理人員實時監(jiān)視各區(qū)域、樓層、樓棟的照明狀態(tài),并根據(jù)需要進(jìn)行分區(qū)、分層、分樓棟按需要分區(qū)控制、總控制。

6、實時報警: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)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警,并將故障報警信息記錄并顯示在界面中,提示內(nèi)容為故障時間、模塊位置、故障說明。

7、歷史記錄查詢:查詢?nèi)我鈺r段內(nèi)的事件記錄,支持“當(dāng)日"“最近7天"“自定義時段"方式查詢歷史事件。

6、現(xiàn)場圖片

7、產(chǎn)品選型

8、結(jié)束語

   綜上所述,智能照明系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于社會生產(chǎn)和生活的各個角落,為人們帶來無限的便利。毋庸置疑的是,智能照明系統(tǒng)的發(fā)展將始終與社會相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展雙向并行、共同進(jìn)步,致力于智慧社會的構(gòu)建。從電氣化到智能化,再到未來的智慧化,照明系統(tǒng)經(jīng)歷了時代的打磨,滿足了社會發(fā)展的需要,不僅為各種場所提供了高質(zhì)量的照明服務(wù),還能利用智能技術(shù)實現(xiàn)能源的節(jié)約,對社會的進(jìn)步起到積極作用。