智能照明控制分析論文

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摘要：與地面建筑相比，地下建筑最大的特點是沒有天然采光，主要依賴人工照明。長期以來，地下建筑的照明設計沿用地面建筑的設計標準，照明效能一直沒有得到很好的利用，導致工作人員工作效率下降，身體健康受損，影響了地下建筑戰略功能和經濟效能的發揮。隨著科技的進步和社會的發展，對照明系統的節能和科學管理提出了越來越高的要求，地下建筑照明的地位越來越重要，必須引起高度重視。電光源的不斷發展、新型光源的出現及智能照明控制系統的誕生，為解決以上問題奠定了良好的基礎。

關鍵詞：地下建筑照明智能照明控制系統

與地面建筑相比，地下建筑最大的特點是沒有天然采光，主要依賴人工照明措施，因此，地下建筑的照明使用時間長、照度和可靠性要求高，潮濕對燈具及線路影響較大。長期以來，地下建筑的照明設計沿用地面建筑的設計標準，照明效能一直沒有得到很好的利用，工作人員長期在這種環境中工作，不但使工作效率下降，而且會出現視覺疲勞、頭昏、神經衰弱等癥狀，嚴重影響了地下建筑戰略功能和經濟效能的發揮，因此，必須對地下建筑的照明效能做具體深入的研究。

傳統的建筑自控系統一般只包括計算機網絡、設備監控、火災自動報警、安全防范等子系統，智能照明系統的發展相對滯后。隨著科技的進步和社會的發展，對照明系統的節能和科學管理提出了越來越高的要求。尤其是地下建筑照明能耗占電力能耗的比重大，照明的地位越來越重要。在我國，照明能耗約占電力能耗的10~12％，而地下建筑照明能耗所占的比例更高，根據筆者統計，約占35％左右。因此，在地下建筑中，應把智能照明作為智能化系統重要的組成部分來考慮，合理選用光源、燈具及性能優越的照明控制系統，提高照明質量和節能效果。

1地下建筑照明效能探討

照明可以人為地創造良好的光照條件，使人眼既無困難又無損傷、舒適而高效地識別所觀察的對象，從事相應的活動，并保證身心健康，提高勞動生產率，提高產品質量，減少各種事故。采用不同形式、不同大小的燈具，利用光照的方向性和層次性等特點還可以渲染建筑的功能，烘托環境的氣氛。

1.1做好深入細致的效能研究，為照明設計提供科學

的依據

照明質量的評價是一個十分復雜、涉及諸多因素的問題。長期以來，照明設計一直是以照明的照亮度、均勻度、立體感、眩光、顯色性指數和物體的顏色參數等物理量為標準進行設計和評價照明效果。隨著時代的發展和科技的進步，照明設計不僅在數量指標方面應達到標準的要求，更要綜合考慮人的視覺特性、舒適感、建筑照明藝術和節能等因素。不同亮度和色彩對人具有不同的視覺感受，不同人、不同時間、不同場所，甚至人的不同情緒都會反映出對亮暗和色彩的不同感受，照明設計要體現人和環境相互關系，營造一個舒適、明亮并富有藝術魅力的照明環境。

到目前為止，地下建筑照明效能的研究近乎于空白，缺乏科學合理的照度標準和以人為本的環境模式，再加上設計人員的水平、經驗參差不齊，使得照明效能的實現得不到保證，甚至會因為設計和運用不當，產生光污染，如眩光、頻閃、顯色失真，產生一些人們不需要的熱量、紅外線和紫外線等。

時代的發展要求我們開拓創新，與時俱進。如果因循守舊，照搬照抄前人的成果，或只做表面上的修修補補，那樣我們的認識水平永遠都停留在當前的高度上，裹足不前。從事照明研究和設計的人員要到工程實踐中去，實際調查地下建筑的性質、規模、特點和要求，認真聽取用戶的感受和建議，切身體驗照明效能的實現，通過大量的試驗，得出不同地下建筑、不同功能單元及同一地點不同時間、不同人流量時的照度標準和環境模式。總之，提高認識的高度，把握以人為本的理念，在設計中兼顧科學性和藝術性，體現人和環境的相互關系，使工作人員樂于身臨其境并自覺維護，而環境有利于保護人的身心健康和提高工作效率。

1．2充分利用新產品、新技術，改善地下建筑的環境

改善地下建筑工作環境，提高照明效能可以采用以下措施，一是通過新型采光方法和材料有效地利用天然光；二是在人工照明中選用高品質的照明光源；三是對各類燈具進行無級連續調光和緩和的場景切換控制。

1．2．1通過新型采光方法和材料有效地利用天然光

利用天然光的常見方法有：

(1)導光管法

用導光管將太陽集光器收集的光線傳送到室內需要采光的地方，如中國建筑科學院的地下建筑天然采光研究成果，就是用此法解決天然采光問題。

(2)棱鏡組多次反射法

用一組傳光棱鏡將集光器收集的太陽光傳送到需要采光的部位。澳大利亞用這種方法把光送到房間10m進深的部位進行照明；英國用這種方法解決了地下建筑和無窗建筑的采光。

1．2．2選用高品質的照明光源

傳統的地下建筑中，普遍采用白熾燈和熒光燈作為照明光源，高強度氣體放電燈也有使用。

通過幾代科技人員不懈的努力，白熾燈的光效和壽命得到大幅度的提高，而價格卻下降了10倍，使其在室內照明中獲得廣泛的應用。1959年，人們又發明了鹵鎢循環原理的石英白熾燈，它體積小，光效維持率達到95％以上，經過不斷改進，鹵鎢燈的結構逐步小型化，壽命和發光效率比普通白熾燈有較大提高。

20世紀40年代，由于節能的需要，出現了熒光燈。80年代以來，緊湊型熒光燈完成了系列化、電子化、一體化和大功率化的進展，通過進一步應用電子鎮流器和三基色熒光粉，節能效果更加理想，顯色指數顯著提高，成為室內照明中取代白熾燈最有潛在價值的光源。熒光燈家族中還先后出現了超細管徑冷陰極熒光燈、無極熒光燈和無汞平面熒光燈，這些燈具在光效、光亮度、壽命、啟動甚至環保等方面各有千秋，已經被用于地下建筑照明。

在地下建筑大面積照明中，經常用到節能型的高強度氣體放電燈。高壓汞燈、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈都屬于這類光源。特別值得注意的是使用陶瓷材料作內管的陶瓷金屬鹵化物燈，光效更高，光色更好，更穩定，而且體積小、亮度高，便于做投影光源。

近來又出現了比傳統光源更先進的新型光源，其中最典型的是半導體發光二極管。他具有高亮度、低功耗、響應快、壽命長等傳統光源無法比及的特性，被公認為21世紀最有前途的光源。

創新是沒有止境的，我們既要熟悉早期研制的、已獲得廣泛應用的傳統光源，更要密切關注傳統光源的改進、發展及不斷涌現的新光源。在設計施工中，根據地下建筑的性質、規模、特點和要求，綜合比較各種光源的技術和經濟指標，選用高效節能的光源，采用高品質的綠色照明燈具，優化照明配電系統，最大限度發揮照明的效能，使用戶更加滿意。

1．2．3對各類燈具進行無級連續調光和緩和的場景切換控制

傳統的照明都是在需要時打開，不需要時關閉，工作模式和控制方法比較死板，照度和場景很難改變，用戶即使不滿意，也無能為力，如果進行改造，將造成重復性投資。隨著信息時代的來臨，智能照明系統應運而生，它完備的控制功能和預置的多種可切換場景可以滿足用戶不同的需求。

開關和調光是智能照明控制系統的兩種控制方式，控制系統通過合理管理可根據不同時間段或人們的不同需要自動調節照度，改善工作環境，同時節約能源，降低運行費用。

某些重要區域通過調光方式和場景(由各照明回路不同的亮暗搭配組成的某種燈光效果)設置功能產生各種燈光效果，營造不同的燈光環境，給人以舒適完美的視覺享受。用戶能在降低運行費用中得到經濟回報，在短期內回收前期設備投資。

2地下建筑智能照明控制系統探討

2．1智能照明控制系統應具備的功能

智能照明控制包括：集中控制、現場控制、遙控、時間控制、電話控制、可視化軟件控制、場景設置、燈光軟啟動、調光、亮度記憶等。筆者認為，地下建筑應考慮設置以下功能。

2．1．1集中控制

與地面建筑相比，大多數地下建筑軸線長，各功能單元分布較為分散，都在現場進行照明的控制、巡檢很困難。設置集中控制以后，問題將迎刃而解。

在中央控制室設一臺智能照明中央監控計算機，在該計算機上用圖形模擬顯示照明設備平面布置圖，在圖上以形象直觀的方式實時動態地顯示各區域的照明設備使用狀況。操作人員可通過界面監視整個智能照明系統的運行狀態，根據需要用鼠標點擊圖形來進行控制。中央監控計算機具有歷史數據存儲能力，能實時提供智能照明系統的資料，并生成和打印各種報表，為設備維護提供依據。

系統采用專用的編程軟件，操作人員可對系統進行程序修改或編程。

通過手持式編程器插入網絡上的編程接口，就可修改照明工作狀態的參數。

2．1．2現場控制

在一些人員經常工作的地方(如會議室、控制室、主要通道、重要辦公場所)設置智能開關代替普通的機械式開關，中央監控計算機不工作時也可在現場控制燈光。它由230V的交流電源直接供電，按動開關上的按鈕，可作為一個普通的開關使用；同時，有一個內置的接收器可以接收遙控器或無線探頭發出的信號，使用遙控器可以對電子開關進行控制。

現場智能開關可設定密碼保護功能，避免無關人員操作。

2．1．3多種控制功能

中央監控計算機和現場智能開關均可實現多種控制功能，包括全開全關，無級連續調光、緩和場景切換等。全開全關功能可確保人員離開地下建筑時，那些受智能系統控制的燈具停止工作。在工作時經常需要多種環境模式的場所，如在人防、國防工程的會議室、作戰指揮室設置緩和的場景切換控制，使用時只需選擇相應的場景按鍵，會自動按設定好的方式打開相應區域的照明回路，實現適合開會、放映投影或研究地圖等功能的環境。

2．1．4遙控功能

一般情況下，地下建筑尤其是地道式和坑道式地下工程，軸線長，支坑道多，有必要裝設遙控裝置。遙控器或無線探頭可以發出無限射頻，這種無限射頻能穿越障礙物，被智能開關上的接收器接收，無線接收器可把無線信號轉換為電力載波信號，并發送到220V電力線路上。

2．1．5人體感應功能

在衛生間或一些通道處裝設感應開關或有紅外線探測功能的燈具：當探測到人體移動時，會自動發光照明，人走燈關。同時宜設并聯定位開關，以便必要時解除感應或探測功能。

2．1．6燈光軟啟動、軟關斷

地下建筑的照明條件遠不如地面建筑，為保護人員的身體健康，特別是眼健康，在那些人員長期工作的場所，燈光可實現軟啟動、軟關斷。開燈時，燈光由暗漸漸變亮；關燈時，燈光由亮漸漸變暗。軟啟動、軟關斷還能保護燈泡，延長使用壽命，節約維護經費。另外，燈光可配備亮度記憶功能，以免進行重復性設置。

2．1．7火災應急照明控制

地下建筑防火要求很高，發生火災時，應自動啟動相應區域的應急照明，強行關閉一般照明回路。事故照明可選擇僅用消防中心的計算機控制而禁止用監控計算機或現場控制，也可選擇都有控制權。

另外，控制系統要具有良好的可擴展性、開放性和電磁兼容性。

智能照明控制系統是整個地下建筑智能化系統的子系統，可以通過標準接口與其他控制系統兼容進行互聯。

為了抑制電磁干擾，使系統具有良好的電磁兼容性，總線傳輸距離較遠，可采取以下措施：與附近可能產生電磁干擾的電氣設備(如電動機、電力變壓器、復印機等)保持必要的隔離；對系統進行連續、有效的屏蔽；上升時間，即電壓從額定電壓的5％上升至95％所用的時間，應超過200μs。

2．2智能照明控制系統的效益和展望

采用智能照明控制系統帶來的好處主要表現在：照明控制智能化；照度的一致性；場景變換靈活；可觀的節能效果；延長光源壽命；提高管理水平，減少維護費用。因此，智能照明控制系統自誕生起就引起了人們的高度重視，并具備良好的發展前景。

今后，它將繼續朝著智能化、小型化、標準化的方向發展。網絡系統更加優化，功能更加完善，擴展更加便捷，保護更加可靠，節能更加可觀。值得一提的是，當前的控制系統中，照明控制箱和智能控制器都是獨立運行，給生產、設計、用戶使用與維護都增加了不必要的麻煩。把兩者集成到一個箱體內，做成一體化照明智能控制箱，使用時只需連接外部連線，安裝更方便，使用更可靠，也更加節省人力、物力、財力，帶來更大的經濟效益，實用價值更高。

參考文獻

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