0引言

近年來，隨著國民經(jīng)濟與高新技術(shù)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(yīng)用于各種建筑物中。

根據(jù)不同的品牌，在設(shè)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(wǎng)構(gòu)架

1.1工作原理

系統(tǒng)中受控負載直接與控制系統(tǒng)驅(qū)動器連接，所有總線元件都通過i-bus總線相互連接在*起。當(dāng)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(shè)定的驅(qū)動器以電信號的形式發(fā)出指令，驅(qū)動器接收到電信號后經(jīng)過內(nèi)置微處理器CPU進行信息處理后再驅(qū)動負載，實現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。

1.2系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)主要由*控制主機、總線元件、系統(tǒng)元件、通信網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議構(gòu)成。*控制主機：*控制主機（PC機）通過USB接口模塊并使用ETS調(diào)試軟件編程，實現(xiàn)中控主機與i-bus系統(tǒng)的通信?？偩€元件主要分為3大類:驅(qū)動器、傳感器、系統(tǒng)元件。驅(qū)動器:負責(zé)接收和處理傳感器傳送的信號，并執(zhí)行相應(yīng)的操作，如開/關(guān)燈、調(diào)節(jié)燈的亮度、升降窗簾、啟停風(fēng)機盤管或調(diào)節(jié)溫度等。傳感器:負責(zé)根據(jù)現(xiàn)場手動操作或探測照度、溫度、人體移動等的信號，向驅(qū)動器發(fā)出相應(yīng)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(chǔ)條件，如電源供應(yīng)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中心控制主機+主干線+干線+支線系統(tǒng)

圖3中心控制主機+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(jié)構(gòu)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(shè)備數(shù)取決于電源供應(yīng)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(shè)計時宜預(yù)留20@的余量，一般宜不大于50個總線元件。根據(jù)產(chǎn)品樣本，每個系統(tǒng)元件耗電量*般不大于10mA，電源供應(yīng)器容量*般不大于640mA。i-bus系統(tǒng)支線的形式有線型結(jié)構(gòu)（圖1.$星型結(jié)構(gòu)（圖1b)、樹型結(jié)構(gòu)（圖1=，需要注意的是該系統(tǒng)不支持環(huán)型結(jié)構(gòu)。線型、星型、樹型結(jié)構(gòu)之間也可以組合成支線系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)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(yīng)器停電或故障，由于系統(tǒng)內(nèi)置有微處理器CPU，預(yù)設(shè)的程序命令也不會丟失。所以，即使某個支線系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也不會影響其他支線系統(tǒng)的正常運行。

(2)中央控制主機>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(jié)構(gòu)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(yīng)器和線路耦合器除外）。支線、干線、主干線數(shù)據(jù)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)中心控制主機+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(shù)量為225,系統(tǒng)*多可連接64x225=14400個總線元件(電源供應(yīng)器和線路耦合器除外）。系統(tǒng)示意如圖3所示。

根據(jù)i-bus「家提供的數(shù)據(jù)：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(yīng)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(guān)鍵，*般應(yīng)根據(jù)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(yīng)跨越防火分區(qū)。

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

(3)控制方式應(yīng)適應(yīng)使用功能的要求，避免采用全開、全關(guān)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(xùn)練場景、比賽場景、演出場景、轉(zhuǎn)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(guān)次數(shù)、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(dāng)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(diào)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(xiàn)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(zhǔn)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(shù)量的照明燈具及空調(diào)。

(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(yīng)器的電源設(shè)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(yīng)用設(shè)計探討

3.1i-bus系統(tǒng)在辦公走道中的應(yīng)用設(shè)計

若設(shè)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(shè)置開關(guān)燈的時間、數(shù)量，不節(jié)能。

(2)智能面板通常設(shè)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(jié)束離開時，有可能走道燈被關(guān)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(shè)置1/3燈開，2/3燈開時，由于編程時沒有設(shè)置分回路輪換開燈，導(dǎo)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(yīng)的解決措施：

(1)設(shè)計時可按圖中所標(biāo)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(shè)為1/3燈開，2/3燈開，全開，全關(guān)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(shè)置全開;12點~14點，17點30分~21點30分可設(shè)為1/3或2/3燈開，21點30分以后至次日8點前設(shè)為1/3燈開或全關(guān)。同時，通過編程系統(tǒng)自動將節(jié)假日期間的樓內(nèi)轉(zhuǎn)換為移動感應(yīng)模式，*做到有人開燈、無人關(guān)燈，并提供安?；菊彰?，辦公走道*般照明如圖4所示。

(2)在走道上每隔12m(根據(jù)不同產(chǎn)品設(shè)置的距離不同）設(shè)置人體感應(yīng)傳感器，人體感應(yīng)傳感器感應(yīng)到人員移動，自動開啟相關(guān)區(qū)域的燈具，人員離開后延時關(guān)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(shè)置1/3燈開、2/3燈開時，可通過軟件編程設(shè)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，避免總是開同一回路燈具，延長燈具使用壽命，節(jié)約燈具的維護成本。此外，人體感應(yīng)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?shù)桨卜辣O(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(yīng)用設(shè)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(nèi)控制車庫內(nèi)照明，因此車庫內(nèi)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(nèi)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(xiàn)場調(diào)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(shè)置i-bus系統(tǒng)，當(dāng)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(cè)的人體感應(yīng)傳感器探測到車輛或人員經(jīng)過，開啟該分區(qū)的車道照明，經(jīng)過延時后再關(guān)閉上*分區(qū)的車道照明。由于是通過預(yù)先設(shè)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(yīng)用設(shè)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(yīng)設(shè)置在護士站集中控制較為合理，走道出入口不設(shè)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(shè)置人體感應(yīng)傳感器，由護士站統(tǒng)*管理控制走道燈具。護士站內(nèi)燈具數(shù)量較少，光源*般不超過25個，按使用功能應(yīng)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(nèi)空間，減小箱體尺寸，節(jié)省造價。

3.4i-bus系統(tǒng)在應(yīng)急照明中的應(yīng)用

i-bus系統(tǒng)的驅(qū)動器有應(yīng)急開啟功能，能接收火災(zāi)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(shè)均達不到防火要求。*旦發(fā)生火災(zāi)，非消防電源被切除導(dǎo)致應(yīng)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(yīng)急照明平時由i-bus系統(tǒng)的驅(qū)動器控制，火災(zāi)時強制接通，消防應(yīng)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(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)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(shè)計，可以任意拼接擴展，同時預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。

4.2應(yīng)用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)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(jié)構(gòu)

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(xiàn)場受控回路的開關(guān)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(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*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(xiàn)開關(guān)控制；每個模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以*個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)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(wǎng)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(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時，開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

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

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

8）設(shè)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(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時間點亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān)，實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊；當(dāng)上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅(qū)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(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設(shè)備選型

5結(jié)語

智能照明系統(tǒng)具有以下的*性：

(1)運用**的電力電子技術(shù)，不但可實現(xiàn)單點、多點、區(qū)域、群組控制、調(diào)光場景模式設(shè)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(diào)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(zāi)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(jīng)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(jīng)濟體，有責(zé)任也有義務(wù)響應(yīng)節(jié)能減排的政策并采取措施。而在建筑設(shè)計領(lǐng)域，**和地方也不斷在發(fā)布和實施綠色建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等，并且標(biāo)準(zhǔn)在不斷提高。所以在電氣設(shè)計時，針對各類建筑的特點，合理的設(shè)計智能控制系統(tǒng)顯得尤為重要。

參考文獻

[1].DBJ/T13-231-2016福建省建筑智能照明系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程[S].福州:福建科學(xué)技術(shù)出版社，2016.

[2].GB50016-2014建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2014.

[3].JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[4].安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022年05版

[5]ABB中國.i-bus智能建筑控制系統(tǒng)設(shè)計手冊[Z].2016.

[6].林捷.建筑智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計探討(福建省建筑設(shè)計研究院有限公司福建福州350001)