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江蘇安科瑞電器制造有限公司

淺談EIB智能照明控制系統(tǒng)在圖書館的應(yīng)用

時(shí)間:2021-1-7閱讀:881
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  【摘要】EIB總線作為樓宇家居自動(dòng)化控制技術(shù)的主流,具有適應(yīng)性好、功能強(qiáng)大與可靠性高等多方面優(yōu)點(diǎn),能很 好地滿足定時(shí)、合成照度、人體檢測(cè)和手控等不同的照明控制需求。通過智能化的自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)了樓宇照明和節(jié)能照明兩大目標(biāo),克服傳統(tǒng)照明解決不了的問題。

  【關(guān)鍵詞】智能照明;EIB總線技術(shù);自動(dòng)控制;節(jié)能

  1 引言

  樓宇照明系統(tǒng)是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)的重要組成部分,它為人們的工作、學(xué)習(xí)和生活提供了一照明環(huán)境。但隨著節(jié)能減排、低碳環(huán)保理念的深入人心,對(duì)樓宇照明系統(tǒng)的任務(wù)也提出了更高要求,不僅要達(dá)到照明,還要實(shí)現(xiàn)節(jié)能照明。近年來國內(nèi)智能樓宇的逐漸興起,自動(dòng)控制等技術(shù)被應(yīng)用于樓宇建設(shè)中,使原本傳統(tǒng)單一的建筑有了一些智能可控的元素。同時(shí),這也給照明系統(tǒng)順利完成兩大任務(wù)帶來了可能性。

  2 樓宇照明系統(tǒng)的控制需求方式

  在樓宇照明中,一般有以下幾種控制需求方式:

  1.定時(shí)控制:即按既定的作息時(shí)間表控制照明時(shí)間,能滿足不同時(shí)段的照明需求。需事先制定作息時(shí)間表,控制方式容易實(shí)現(xiàn)。但如突遇天氣變化,臨時(shí)加班等情況則靈活較差,且不能較好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

  2.區(qū)域控制:以區(qū)域劃分來實(shí)現(xiàn)差異照明,不同區(qū)域?qū)嵤┎煌恼彰骺刂?。如辦公室與公共區(qū)(走廊、樓梯、衛(wèi)生間)就有不同的照明需要。

  3.室內(nèi)檢測(cè)控制:通過移動(dòng)探測(cè)傳感器、紅外傳感器、照度傳感器等檢測(cè)設(shè)備作為照明控制的觸發(fā)裝置。例如當(dāng)檢測(cè)到人體發(fā)出的紅外輻射,或是有人物移動(dòng)時(shí)則開啟照明。當(dāng)自然光線較強(qiáng)時(shí),降低人工照明亮度,自然光線較弱時(shí),則加強(qiáng)人工照明亮度。

  總之,要實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的照明,在基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)能,是一項(xiàng)較為復(fù)雜的任務(wù)。因此要借助一些技術(shù)手段來較好地實(shí)現(xiàn)照明控制。

  3 EIB總線技術(shù)

  EIB總線技術(shù)是引自歐洲的現(xiàn)場(chǎng)總線安裝規(guī)范, 是目前在電氣布線領(lǐng)域應(yīng)用很廣的一種產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),常被用于樓宇、家居的自動(dòng)化安裝,具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)。

  3.1 適應(yīng)性好

  EIB總線可支持雙絞線、電力線、無線電和紅外線四種介質(zhì)??梢院芎玫貪M足不同安裝場(chǎng)合的需求,有很強(qiáng)的適應(yīng)性。例如電力線可用于對(duì)舊建筑的改建,無線電和紅外線用于難以敷線的場(chǎng)合。而雙絞線則是目前應(yīng)用很廣泛的介質(zhì)。

  3.2 功能強(qiáng)大

  EIB總線網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活,控制系統(tǒng)可大可小,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)容量驚人。以域、區(qū)、線為單位,通過區(qū)耦合器和線耦合器的連接可形成掛接設(shè)備達(dá) 15*15*64=14400個(gè)的大型網(wǎng)絡(luò)。目前,已研制出4000多種EIB功能元件,可分為傳感器,執(zhí)行器和系統(tǒng)附件三大類,它們的出現(xiàn)使得EIB幾乎覆蓋了建筑電氣控制的所有功能。并且,通過RS232接口與計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心相連,在軟件ETS的編程下,EIB系統(tǒng)元件還能以組地址的方式相互結(jié)合,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多變的全局控制。

  3.3 可靠性高

  EIB總線上各元件設(shè)備的控制信號(hào)具有很大的隨機(jī)性,時(shí)有時(shí)無,或相繼發(fā)出信號(hào),或同時(shí)發(fā)出信 號(hào)。由于總線上各元件配備了物理地址,就保證了信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。同時(shí),EIB 采用了CSMA/CA(具有避免沖突的載波偵聽多路訪問)技術(shù),避免了信號(hào)丟失和沖突的現(xiàn)象,進(jìn)一步提高了信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。因各元件還配有內(nèi)置的微處理器和存儲(chǔ)器能獨(dú)立工作,任何一個(gè)元件的故障都不會(huì)影響系統(tǒng)其它部分的正常運(yùn)行,可靠性高。

  4 樓宇的照明控制設(shè)計(jì)

  以某校圖書館照明系統(tǒng)為例,應(yīng)用 EIB 總線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)分散管理,集中控制的智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 圖書館內(nèi)部功能區(qū)可分為學(xué)生自習(xí)室、圖書借閱庫,辦公室、多功能報(bào)告廳以及公共區(qū)(走廊、樓梯、衛(wèi)生間)5 部分。

  4.1 圖書館照明區(qū)域控制需求分析和設(shè)計(jì)

 ?。?)學(xué)生自習(xí)室、圖書借閱庫:主要提供給學(xué)生在課余時(shí)間自習(xí)或是借閱圖書使用,使用時(shí)間為8:00-21:00。鑒于人員活動(dòng)較為頻繁,使用率高,常采用定時(shí)控制方式。但如只單純依靠定時(shí)開關(guān)勢(shì)必會(huì)造成浪費(fèi)。例如在白天自然光線強(qiáng)時(shí)卻仍然開啟全部照明,則顯得不太合理。在此可考慮定時(shí)開關(guān)與合成照度控制結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)照明。一般辦公室內(nèi)人體照度值為 300lux,可以此值作為照度控制的參考值。

  以定時(shí)開關(guān)為控制先行條件,再檢測(cè)實(shí)際自然光照度,按照“自然光照度+人工照度=300lux”的條件來動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)人工燈源的照度及輸出功率。

 ?。?)辦公室:包括館長辦公室、采編室等。由于此區(qū)域?yàn)閭€(gè)人活動(dòng)空間,人員進(jìn)出頻率較低,所以可采用紅外或移動(dòng)探測(cè)器作為燈控開關(guān)。當(dāng)人員進(jìn)入時(shí)照明開啟,離開時(shí)則延時(shí)關(guān)閉。同時(shí)配備合成照度控制,只有當(dāng)人員進(jìn)入且照度不足 300lux 的情況下照明開啟, 并同樣以自然光強(qiáng)度值來動(dòng)態(tài)控制人工照明的輸出量。且因?qū)儆趥€(gè)人辦公場(chǎng)所,活動(dòng)自由度大,還需配備照明獨(dú)立手控開關(guān),以手動(dòng)方式強(qiáng)開或強(qiáng)關(guān)照明。

  (3)多功能報(bào)告廳:是用于學(xué)術(shù)會(huì)議、講座、演講、報(bào)告和頒獎(jiǎng)禮的多功能廳。除了活動(dòng)時(shí)段所需的正常照明外,在某些情況下還需燈光模式的變換。例如在報(bào)告中使用投影時(shí),舞臺(tái)燈光可能要減弱,而在頒獎(jiǎng)禮時(shí),則需加強(qiáng)舞臺(tái)燈光等等。此時(shí)可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置多種燈光模式。如模式 A:舞臺(tái)燈光減弱;模式B:舞臺(tái)燈光加強(qiáng);模式 C:會(huì)場(chǎng)燈光減弱;模式 D:會(huì)場(chǎng)燈光全滅,等等?;?qū)⒍喾N模式相互組合,使用時(shí)通過手控開關(guān)自由選擇。

  (4)公共區(qū):包括走廊、樓梯、衛(wèi)生間等。由于此類區(qū)域只需提供夜間可視光線,因此采用定時(shí)控制即可,在 17:00-21:00 開啟照明。另外,還需安裝夜間長明燈,開啟時(shí)間則在 21:00-7:00。并隨冬夏季節(jié)的更替,延長或縮短照明時(shí)間。

  當(dāng)圖書館閉館時(shí),除辦公室區(qū)域外其它照明定時(shí)關(guān)閉,長明燈開啟。而當(dāng)?shù)?4:00時(shí),館內(nèi)燈光除長明燈外全部關(guān)閉。同時(shí)通過 EIB 總線控制不同組長明燈輪流開啟,以延長使用壽命。

  4.2圖書館 EIB 總線智能照明設(shè)計(jì)

  4.2.1圖書館 EIB智能照明布線

  EIB總線以域、區(qū)、線為單位,一個(gè)域有15個(gè)區(qū),一個(gè)區(qū)有15條線,一個(gè)區(qū)下至多可連接64個(gè)元件設(shè)備。此時(shí)可將有相同控制要求的區(qū)域照明劃分為一個(gè)區(qū),如公共區(qū)中的走廊、樓梯、衛(wèi)生間和長明燈,都是以定時(shí)方式來控制,見圖 1、圖 2。而對(duì)自習(xí)室/借閱室、辦公室和多功能報(bào)告廳而言,它們因需要加上人體檢測(cè)、合成照度控制以及手控開關(guān)功能,所以在線路連接時(shí)便會(huì)增加相應(yīng)的傳感設(shè)備與控制開關(guān)。當(dāng)一個(gè)EIB區(qū)容納不下同一區(qū)域所有設(shè)備時(shí),可相應(yīng)增加EIB區(qū)的使用數(shù)量,直到滿足為止。

  在此以辦公室為例,應(yīng)用系統(tǒng)控制軟件 ETS3,選擇相關(guān)設(shè)備進(jìn)行總線連接。元件包括 LK/S4.1 線路耦合器,SV/S30.640 電源供應(yīng)器,SW/S4.5 定時(shí)控制器,6124 四鍵帶顯示智能控制面板,6131 移動(dòng)探測(cè)器,6197 調(diào)光控制器,SA/S8.10.1 開關(guān)驅(qū)動(dòng)器,通過配置物理地址,進(jìn)行總線連接。如圖 3 所示:

4.2.2 圖書館 EIB智能照明控制軟件設(shè)計(jì)

  在 ETS3 的編程下,圖書館 EIB 智能照明控制可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、紅外/移動(dòng)、調(diào)光、手動(dòng)控制(模式選擇)等功能。其總體工作流程如圖 4 所示。其中在多功能報(bào)告廳中如以手控方式選擇了某種照明模式,如模式A:舞臺(tái)燈光減弱,則后續(xù)控制將繼續(xù)對(duì)會(huì)場(chǎng)照明;如模式 C:會(huì)場(chǎng)燈光減弱,后續(xù)控制將只對(duì)舞臺(tái)照明;如同時(shí)對(duì)舞臺(tái)和會(huì)場(chǎng)照明都進(jìn)行了手動(dòng)控制,后續(xù)控制將無效。

5安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

  5.1系統(tǒng)簡介

  Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng),是基于KNX總線技術(shù)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)。KNX總線技術(shù)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(shù)上發(fā)展起來的,其中EIB(European Installation Bus,歐洲安裝總線)是該總線技術(shù)的主體。

  Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的2*2*0.8EIB BUS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(tǒng),既可實(shí)現(xiàn)照明燈具的遠(yuǎn)程集中控制,又可實(shí)現(xiàn)就近控制功能。該系統(tǒng)理論可連接控制模塊數(shù)量達(dá)580000多個(gè)。

  安科瑞智能照明產(chǎn)品種類齊全,方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機(jī)系統(tǒng)、觸摸屏、手機(jī)、平板端等多種控制終端實(shí)現(xiàn)靈活多樣的智能控制,特別適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店,以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明系統(tǒng)。

  5.2系統(tǒng)工作原理示意圖

5.3產(chǎn)品選型

  5.3.1開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

  用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制的驅(qū)動(dòng)器,具有延時(shí)、預(yù)設(shè)、邏輯控制、場(chǎng)景、閾值開關(guān)等功能,電氣參數(shù)如下:

5.3.2調(diào)光驅(qū)動(dòng)器

  2路0-10V調(diào)光器,可對(duì)每路進(jìn)行回路開關(guān)控制并輸出0-10V調(diào)光信號(hào)對(duì)具有0-10V調(diào)光接口的燈具進(jìn)行調(diào)光,具有開關(guān)、場(chǎng)景、狀態(tài)反饋等功能,電氣參數(shù)如下:

5.3.3傳感器

  傳感器是一種能感受外界信號(hào)、物理?xiàng)l件(如光、移動(dòng))的設(shè)備裝置,并將感應(yīng)的信息傳遞給其它設(shè)備裝置(如調(diào)光器、開關(guān)驅(qū)動(dòng)器),電氣參數(shù)如下:

5.3.4總線電源

  KNX/EIB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)供電電源,為總線提供電壓640mA 輸出電流,至多可以為 64 個(gè)設(shè)備供電,帶總線復(fù)位、 過流指示和短路保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝,電氣參數(shù)如下:

5.3.5智能面板

  用于接受按鍵觸動(dòng)信號(hào),可通過區(qū)分短按與長按并結(jié)合不同參數(shù)配置實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場(chǎng)景、窗簾控制、調(diào)溫、報(bào)警等功能,電氣參數(shù)如下:

5.3.6干接點(diǎn)輸入模塊

  用于接受外部干接點(diǎn)信號(hào)輸入,可通過不同參數(shù)配置實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場(chǎng)景、窗簾控制、調(diào)溫、報(bào)警等功能,電氣參數(shù)如下:

5.4系統(tǒng)功能

 ?。?)光照度(需要配照度傳感器)監(jiān)測(cè),對(duì)利用自然光照明區(qū)域,根據(jù)自然光照度變化,進(jìn)行照明控制和調(diào)節(jié),滿足照明和節(jié)能要求;

 ?。?)公共區(qū)域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明,應(yīng)設(shè)置紅外或微波類人體感應(yīng)器,并結(jié)合智能控制面板,實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)景照明控制,盡可能較少燈具點(diǎn)亮?xí)r間;

 ?。?)樓梯間照明采用人體感應(yīng)探測(cè)控制;

 ?。?)設(shè)備房、設(shè)備房走道采用分組就地控制;

 ?。?)室外路燈、景觀等照明采用光照度控制結(jié)合時(shí)控的集中控制方式;

 ?。?)監(jiān)控系統(tǒng)界面友好,畫面美觀,實(shí)時(shí)顯示各區(qū)照明工作狀態(tài);

  (7)應(yīng)具有完善的用戶權(quán)限管理功能,避免越權(quán)操作;

  5.5系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

5.6系統(tǒng)的控制優(yōu)勢(shì)

  (1)系統(tǒng)可通過、觸摸屏、電腦對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的燈光、空調(diào)及窗簾等進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制,使得控制更加方便智能,用戶體驗(yàn)更好;

  (2)系統(tǒng)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;

 ?。?)系統(tǒng)在實(shí)施過程中,充分結(jié)合自然光及人員的活動(dòng)規(guī)律來自動(dòng)控制燈光,減少能源消耗,達(dá)到很好的節(jié)能效果;

 ?。?)系統(tǒng)采用分布分布式KNX總線結(jié)構(gòu),搭建簡單靈活,系統(tǒng)內(nèi)各模塊互不影響,可獨(dú)立工作,可靠性更高;

 ?。?)多種控制方式可供選擇,如本地控制,自動(dòng)感應(yīng)控制,定時(shí)控制,場(chǎng)景控制和集中控制等,控制方式更靈活;

 ?。?)系統(tǒng)的自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程集中控制等功能,在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的同時(shí),大量減少了值班人員,提高了管理水平和工作效果;

  (7)升級(jí)系統(tǒng)內(nèi)控制模塊或更改系統(tǒng)功能時(shí),無需增加連接線,不需關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng),只需更改設(shè)備參數(shù)即可實(shí)現(xiàn),維護(hù)方便,操作簡單;

 ?。?)系統(tǒng)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),在出現(xiàn)消防報(bào)警時(shí),強(qiáng)制打開應(yīng)急回路,方便人員疏散,從而降低了人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn),提高了建筑的安全性。

  5.7安科瑞組網(wǎng)方案

  智能照明控制系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活,擴(kuò)展方便,當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較少、距離較近、范圍較小時(shí),各設(shè)備以樹形枝狀延伸,構(gòu)成支路系統(tǒng)智能照明控制系統(tǒng);當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較多、距離較遠(yuǎn)、范圍較大時(shí),用支線耦合器組成多條支路,構(gòu)成區(qū)域智能照明控制系統(tǒng);當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量很多、距離很遠(yuǎn)、范圍很大時(shí),用支線耦合器、區(qū)域耦合器等構(gòu)成樓群智能照明控制系統(tǒng)。

6 EIB總線照明控制的優(yōu)勢(shì)

  6.1 傳統(tǒng)照明的特點(diǎn)

  (1)一般是依靠機(jī)械開關(guān)進(jìn)行簡單的手動(dòng)控制,管理不靈活,不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制,人員工作量較大,同時(shí)也易造成浪費(fèi),節(jié)能效果不佳。

 ?。?)需安裝較多控制開關(guān)。由于控制開關(guān)處于負(fù)載回路,當(dāng)遠(yuǎn)距離控制時(shí),電纜和布線量大。且隨著負(fù)載的變大,開關(guān)容量也要變大。

  6.2 EIB 照明控制的特點(diǎn)

  (1)集中管理模式降低了人員工作量,通過修改控制指令能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。結(jié)合傳感器應(yīng)用不僅能有多種控制模式,還能讓控制更為準(zhǔn)確,減少能源浪費(fèi)。

 ?。?)所有的輸出設(shè)備安裝在一條總線上,布線量少,即便遠(yuǎn)距離控制,也只需增加總線長度。負(fù)載容量變大時(shí),只需加大輸出單元容量,而與控制開關(guān)無關(guān)。

  總之,實(shí)踐證明,EIB 照明控制系統(tǒng)具有很大優(yōu)勢(shì)。以 EIB 總線技術(shù)設(shè)計(jì)的照明系統(tǒng)不僅節(jié)約了大量的人力物力,還便于管理,能夠?qū)崿F(xiàn)多種控制需求,是樓宇照明智能化的優(yōu)良選擇。

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