智能照明控制系统在电气节能设计中的应用

胡冠楠

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】提高照明系统的智能控制水平，不仅可以实现照明系统的自动化管理，还可以减少能源消耗，缓解当前的能源紧缺问题。将智能照明控制系统用于电气照明节能设计，能够达到节能和环保的目的。文章首先分析了智能照明控制系统的内结构和功能，然后总结在电气照明节能设计中应用智能照明控制系统的必要性和相关措施。*后通过实例，详细阐述了智能照明控制系统在电气照明节能设计中的应用效果，并展望了其发展方向。

【关键词】电气照明；节能设计；智能照明；照明控制系统

0引言

随着社会经济的发展，能源消耗总量也在不断增高，能源紧缺成为当下亟待解决的问题。需要从多个方面着手，加强对照明技术的科技投资，实现节能减排，以**应对电力供应不足，有效缓解电力供应紧张的局面。国家电力部门对此提出了相应的要求，即在发展照明节能技术时，不影响日常工作的视觉需要，保证照明效果。在电气照明节能设计中应用智能照明控制系统，能够实现能耗的智能化控制，从而达到节能、环保、可持续发展的目标[1]。

1智能照明控制系统的结构和功能

1.1系统功能

智能照明控制系统具有数字化、智能化、模块化的特点，可以对各个模块进行智能化的控制。同时，其通过总线与中央控制系统进行直接通信，使控制系统的运行更加*、可靠。（1）智能照明控制系统能够根据不同的功能需求、使用时间、室内和户外亮度进行自动调节。需要设计合理的照明场景，通过自动控制或辅助控制来实现照明调节功能。（2）智能照明控制系统对照明进行了分区，采用了与家用AIS中央控制器有效连接的标准串口，可以与其他控制系统联网[2]。

1.2系统构成

智能照明控制系统的构成包括调光模块、控制计算机、控制面板、LED触摸显示屏、开关模块、智能传感器、PC接口、时钟管理模块。整个系统（除了电力供应模块）的所有电力装置都有内建的微处理器和存储器，并且能够经由信号线路（光纤）与网络相连。每*个单元的功能都可以由软件设置，并由输出装置对各发光回路进行负载控制[3]。

1.3控制方式

（1）场景控制。用户可以根据自己的需求，提前设定各种不同的场景，并且可以自动切换到不同的应用场景。这种控制方式被广泛地用于会议室、大型场馆、图书馆、音乐厅、高级宾馆等。（2）群组合控制。设置*个按钮，就可以在多个区域的配电箱中进行灯光控制，实现对照明的控制。（3）定时控制。用户设定时间，系统可以根据不同的场景进行切换。该方式主要应用地下停车场等场地。（4）光学传感器控制。在照明系统中设置的光电感应器，其可以根据探测到的光线强度，自动地开启和关闭照明灯具，通常应用在写字楼走廊，公共卫生间等公共场所。另外，接近外部窗户的照明设备也可以利用光电传感器来调节光线亮度，从而节约能源[4]。（5）远程控制。利用网络与照明控制系统的互联，实现对灯光的远距离控制。必要时，可设定各照明控制板的发光参数，以达到远程控制的目的。（6）图示化控制。通过系统的电子地图功能，使用者可以直接控制整个照明区域。整个大楼的照明系统可以被录入到系统中，相关系统的工作状况可以在电子地图中用不同的色彩来表达。（7）应急控制。当系统接到火灾警报和安全系统警报时，区域内的灯光会自动开启。（8）日程计划控制。可以实时设定每天不同时间内的光照状况，同时可以对现场的光照状况进行记录、打印，方便管理[5]。

2智能照明系统的应用必要性

2.1减少能耗

在对现代建筑电气智能照明系统进行能量消耗分析时，可以更直观地反映出该系统的节能特性。*般而言，没有智慧的灯光控制，人员*进门就会立刻把所有的灯点亮，并持续开启照明，因此存在大量的能源浪费现象。智能调光系统在室内照明中的耗电量与其他器件的耗电量之和是整个系统的总能量消耗。其他部件还包括5W的可选择的电子镇流器，以及其他大约4W的测量功率。在阳光充足的情况下，选择的电子镇流器和其他调暗电路的功率比任何照明设备都要低，而且在正午时分，室内不同工作面上的自然光线也会照射进来。当达到室内照明标准时，系统会自动关掉全部照明设备。结果显示，采用智能调暗系统，节能可以[6]。

2.2增强功能

对比传统电气照明控制系统，智能照明控制系统具有诸多*性。随着LED光源的不断发展，LED光源在节能方面的应用也达到了*个新的水平。为实现电力照明节能的进*步发展，实现智能化照明系统的控制是*个重要的突破。（1）传统电气照明控制系统由于线路复杂、光照增加了能源消耗、建筑难度大、维护费用高；智能照明系统结合了便捷、快速、节能等特点，采用了CAN现场总线技术，实现了智能照明系统中的信息同步和传输数据功能。上位机、CAN接口适配器（适配箱）、下位机的节点照明设备，采用CAN总线网络平台进行分层连接。（2）传统电气照明控制系统需要人工进行控制管理，成本高、效率低，难以实现节能设计；智能照明控制系统的PC机可以通过多个插槽来实现本地网络通信，方便用户进行统*的调度和管理。PC机可以利用软件开发平台，开发各种不同的软件，使之与之相适应，从而提高其自动化程度，大幅降低了使用成本，实现了照明的节能应用[7]。

3智能照明控制系统在电气照明节能设计中的应用策略

3.1合理选择照明设备

在家用电器的照明设计中，室内和户外的灯光是两个重要的部分，在本课题的研究与设计中，*放在了室内灯光的设计上。好的室内空间采光，既可以满足人们的日常生活需要，又可以创造出更加舒适、舒适的居住环境。例如，国内某区域的室内照明与节能设计单位，通过增加减光系数和使用系数，改善了室内照明发展的要求。根据照度原则，在设计和使用过程中，增加减光率和使用系数，有助于在普通的室内电器节能设计中进*步提高照度。从而达到更好的亮度反差，达到更高的光度均匀度、*的色温和显示效果。从而提高了室内照明设备的照明品质，减少了灯光的影响，同时也减少了对照明亮度的依赖性[8]。

3.2充分利用自然光源

自然界赋予人类W穷W尽的自然光，因此应该充分利用其来节约能源。如有条件，可采用自然光作为主要光源，节约用电。自然光的使用通常有两种情形：*是直接使用，也就是与土建专业的电气照明设计相结合，使建筑的开窗形式达到*佳，使自然光能直接进入室内，尽可能减少室内电气照明的使用时间；**是间接使用，是指通过诸如传光、散光等装置和系统，把自然光转移到建筑物的各个部分，如间接光效应、光纤导光、镜面反射光等。间接使用过程中需要结合智能照明控制系统进行自动化操作，提高自然光源的利用率[9]。

3.3优化照明配电结构

合理优化照明结构，提高配电网的节能效率，也有助于在电气照明节能设计中实现智能照明控制系统的应用。比如，国内某区域的智能电器照明节能设计单位，通过改进电压品质，对电压内部的闪变、波动、电压漂移等问题进行了有效地控制，实现了照明控制系统的稳定运行，对电气节能起到保障作用。另外，该区域的设计单位还注重对照明系统的谐波进行有效地控制，使三相配电网的各个照明负载达到均衡，从而有效地避免了频闪的发生。此外，还要注重减少变压器的损耗。短路损耗、空载损耗、杂散损耗等都是常见的变压器损耗，会造成电能流失，且对电气照明系统存在较大威胁。智能照明控制系统中*减少变压器的损耗，可以通过选用低电阻线圈和适当的磁心，确保变压器正常运行。

3.4引进和培养专业技术人才

对智能照明控制系统的应用来说，需要配备相应的技术人才进行定期维护和优化升级，因此引进专业的技术人才非常重要，这也是保证楼宇照明智能化系统平稳运行的重要前提。具体的措施如下：（1）政府应该持续鼓励专业技术人才的培养；（2）各个企事业单位应该重视对*人才的引进及提供后续保障措施；（3）相关单位的工作人员应该多进行沟通交流，提高自身的专业水平。

4智能照明控制系统在电气照明节能设计中的应用效果

文章以某五星级酒店为例，对智能照明控制系统在电气照明节能设计中的应用效果进行论述。该酒店占地面*大，功能空间比较复杂，照明系统的节能性较差，需要引进智能照明控制系统加以优化。根据国际总线标准，在宾馆大厅、会议室、*套间、各楼层公用走廊等区域进行智能化照明控制。智能照明系统可以降低管理者的工作量，提高员工的工作效率，实现灵活、方便的操作控制方式，同时降低照明系统的能源损耗。

4.1实现照明控制的自动化、智能化

应用智能照明控制系统，可以依照预先设置的基本场景自动地工作，各种状态之间可以自动切换。例如，在夜晚，智能控制系统会自动根据环境和实际需求调节灯光亮度。还可以通过灵活编程设置各个区域的光照度，适应不同场合对灯光场景的需求。例如，在离窗户比较近、自然采光比较好的场所，智能照明控制系统会适当降低灯光亮度，以便利用自然光照明。当天气和自然光环境发生变化时，智能照明控制系统会自动调到**的亮度，确保室内光照环境符合使用需求。

4.2改善工作环境，提高工作效率

传统的照明灯源存在频闪问题，让人产生视觉疲劳，而智能照明控制系统的工作频率有时高达70kHz，能有效克服频闪问题，保持亮度的稳定。这样不仅能为人们带来舒适的工作环境，也提高了人们的工作效率。

4.3实现电气节能，降低电力损耗

智能照明控制系统运用了先进的电子技术，以高度智能的光感设备探测酒店内部各个区域，并且会根据探测结果及时关闭无人区域的灯具，避免无效照明带来的能源浪费。智能照明控制可以实时调控灯具，当室内比较亮时，会自动调暗灯光，在确保光照环境符合要求的情况下，*大程度进行节能，可以降低酒店的电力损耗。

4.4提高管理水平，减少维护费用

智能照明控制系统的应用，改变了传统的照明控制系统需要人为打开和关闭灯具的管理模式，可以实现自动化的运行管理，不仅能减少了人力成本的支出，提高管理水平，还降低了建筑照明系统的维护费用。

5智能照明控制系统的发展展望

5.1系统互联

随着科技水平的提高，智能照明控制系统在未来的发展中必将实现联网，实现各个网络的互联。在这个网络中，有特定的程序控制灯光，以确保*后的灯光效果，流程的设置、编码和识别由计算机网络自动完成，从而达到照明自动化控制的目的。

5.2向智慧照明控制模式转变

随着电子信息技术的不断发展，智能照明控制系统的应用范围不断扩大，*累了大量的经验。在今后，智能照明的使用将更加地人性化和灵活，能够满足人们的生产和生活需要。智能照明控制模式将逐渐向智慧照明控制模式转变，顺应时代潮流，未来的灯具运用将更具人性化，并将与人工智能的发展有机地结合起来。

6安科瑞智能照明控制系统

6.1概述

ALIBUS智能照明产品采用RS485总线技术，技术成熟可靠，安全稳定。开关驱动器具备独立工作的能力，适用于*些中小型的项目；模块化设计，可以任意拼接扩展，同时预留I/O口以及Modbus接口，还可以满足与AcrelEMS企业微电网管理云平台进行数据交换。

6.2应用场所

适合于各类智能小区、医院、学校、酒店，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明控制需求。

6.3系统结构

6.4系统功能

1）实时检测并显示各个模块的在线状态，反馈现场受控回路的开关状态，监控界面按照楼层各分区的布局和回路列表来浏览。

2）当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不*致时会发生故障报警，并将故障报警信息记录并显示在界面中。

3）可以对单个照明回路实现开关控制；每个模块、楼层都有相应的模块控制开关和楼层控制开关，也可以*个模块或者整个楼层实现开关控制。

4）开关驱动器支持过零触发功能，负载（灯具）的分合操作仅在交流电过零时进行；可有效减少电磁干扰以及对电网的冲击，延长灯具与控制装置的寿命。

5）对每个照明回路可以预设掉电状态，当照明电源掉电时，开关驱动器会自动切换到预设的掉电状态；确保重新上电时灯具的开关状态是确定与可控的。

6）拖动调光控件，照明设备从0%到100%进行调光，可以对单个照明回路实现调光控制，调光总控可以对*个模块的照明回路实现调光控制，也可以对多个照明回路实现调光控制，通过图标的亮灭状态反馈现场开关的状态。

7）点击场景控件，打开或者关闭对应场景设置，软件界面上显示不同的场景模式和场景功能，通过图标的亮灭显示对应的场景状态是打开还是关闭。

8）设置定时时间，确认时间点后，对该事件点执行的动作进行设置，设置灯在设定的时间点亮或者灭。

9）系统可以通过预设的当地经纬度信息，自动计算每天的日升日落时间；根据天文时钟控制照明开关，实现日落开灯、日出关灯的功能。

10）所有定时控制计划均可下发保存至驱动模块；当上位机系统故障或模块离线时，驱动模块可以利用自带的RTC时钟维持定时控制计划的正常执行，不影响日常的照明控制效果。

11）系统结构是分布式总线结构；系统内各元件不依赖于其他元件而能够独立工作；系统内各元件可以通过程序的设定实现功能的多样性。

12）预留BA或*三方集成平台接口，采用modbus、opc等方式。

6.5设备选型

7结束语

在全球范围内，由于经济的发展，造成了大量的环境污染、资源短缺、光污染等问题。这些问题*直困扰着人们的日常生活。因此，*将电力照明与现代智能化技术结合起来，实现资源的*利用。

参考文献

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[11]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022年05版.