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    基于KNX總線的社區智能照明系統應用

    發布時間: 2020-06-08  點擊次數: 260次

    摘要:智能照明系統具有節能效果好、安全性高、用途廣泛、管理維護方便和提高照明設備壽命等特點,應用越發廣泛。本文通過智能照明系統和傳統照 明系統性 能特 點的對比.重點說 明智能照明 系統在 實際應用 中的越性 ,同時提 出基于 KNX 技 術的智能照 明系統在社區服務方面的應用方案 .闡述了智能照明系統在現代化社區生活、娛樂中應用的必要性和可行性。
     
    關鍵詞:KNX ;智能照 明系統 ;社區
     
    一、引言
    KonBex(KNX)是家居和樓宇控制領域的開放式標準,由歐洲三大總線協議合并發展而來,有著20多年的市場應用經驗.并已轉化為中國國家標準化指導性技術文件 (GB/Z 200965—2007《控制網絡HBES技術規范——住宅和樓宇控制技術》。
    樓字智能化技術的高速發展,我國信息產業建設的不斷深化以及人們生活水平的提高,社區樓宇的建設必須要適應網絡時代的發展,智能化程度要求越來越高。樓宇智能控制系統中,一般只包括了綜合布線、計算機網絡、安防、消防、閉路監控等子系統,并未包含智能照明子系統而傳統的照明控制方法則使用開關面板手動控制,只有開和關兩種狀態 ,既不利于管理也不利于節能。像社區活動中心、社區廣場等地區,一個地區往往具有會議、報告、歌舞、娛樂等多個功能 ,需要營造不同的燈光效果。傳統的燈光控制方式已經無法滿足現代 化、智能化的社區服務的需求。 現代社區是一個基本的社會有機體,需要采用先進智能化照明系統,為居民提供一個安全、舒適 、高效的居住生活環境。
     
    二、智能照明系統的越性
    智能照明系統與傳統照明系統相比較,具有很多點,本文從節能、安全 、用途 、維護、壽命和控制等方面進行分析比較,展示智能照明系統搞得越性。
    2.1 節能效果好
    智能照明系統大的特點就是節能。人眼對于光強的感受是非線性的,當照度級別降低10%以上,人是察覺不到照的變化。智能照明系統借助各種不同的“預設置”控制方式和控制元件,對不同時間、不同環境下的光照度進行設置和合理管理、自動調節光照度。自動調節照度的過程中,充分利用室外的自然光,讓智能控制系統對大多數燈具進行開關或智能調光,利用少的能源保證所要求的照度水平,節電效果十分明顯,一般可達30%以上。同時,智能照明系統也可以對熒光燈等進行調光控制,通過控制可調光電子鎮流器,降低了諧波的含量,提高了功率因數,降低了低壓無功損耗,節約了能源。
    2.2 安全性高
    傳統照明控制串聯在回路中,通過回路中的開關面板直接通過220V的供電線路的通斷來實現控制,易發生觸電事故,存在一定的安全隱患。智能照明系統中強弱電通過繼電器分離,采用弱電控制強電方式,工作電壓為12V,通過一條低壓線將調光模塊和按鍵面板連接起來,每個調光模塊和按鍵面板內部都有微處理器及存儲器,可以根據按鍵面板命令對燈光進行 調節。同時,智能照明系統采用智能網絡集中控制,在突發事件中實現各系統和安防設備間 的聯動,迅速 、果斷地作出處理,安全性較高。
    2.3用途廣泛
    傳統照明只有開和關兩個檔位,沒有訓光功能,無法根據環境要求調整光照強度。智能照明系統則可以采用智能調光模塊,根據社區及環境的變化要求,在確保燈具能夠正常工作的條件下,給燈具輸出一個照明功率,既可減少由于過壓造成的照明眩光,又可以使燈光發出的光線加柔和,照度分布加均勻,為業主提供一個加舒適良好的照明環境。
    2.4 管理維護方便
    傳統的照明方式要由人親自操作管理,而智能照明系統對照明的控制是以模塊式的自動控制為主,手動控制為輔,系統通過網絡,用一臺汁算機實現對整個控制區域的照明系統的控制 與管理,采用系統軟件或控制器,就可以調節光的明暗亮度以及開啟不同場景,照明系統控制與管理數據以數字式存儲在數字存儲器中,這些信息的設置和換十分方便,使照明系統的管理和設備維護變得加簡單。智能照明系統不但提高了管理效率和管理水平,而且還大幅的減少維護和管理費用,高效又便捷。
    2.5 延長照明設備壽命
    無論是熱輻射光源,還是氣體放電光源,電網電壓的波動是照明設備損壞的一個主要原因,因此有效地壓制電網電壓的波動可以延長照明設備的壽命。智能照明系統能成功地抑制電網的浪涌電壓,同時還具備了電壓限定和扼流濾波等功能,避免過電樂和欠電壓對照明設備的損害。采用軟啟動和軟關斷技術,避免了沖擊電流對照明設備的損害。通過上述方法,照明設備的壽命通??裳娱L2~4 倍。照明設備使用壽命的延長,減少了換燈管的工作量,不僅可以節省大量資金,降低了照明系統的運行費用,也使管理維護也變得簡單了。
    2.6 DALI數字化照明
    KNX在社區中應用的一大技術亮點是采用DALI數字化燈光控制。
    DALI可尋址燈光接口(Digiral Addressable Lighting Intef face)是一個數據傳輸協議,它定義了電子鎮流器與設備控制器之間的通信方式,每個鎮流器都是數字尋址通信。DALI鎮流器之間通過DALI總線(兩根數據線 )相互連接;每條DALI總線多可接64個DALI鎮流器。
    KNX系統通過KNX/DALI接口與DALI總線連接,每個KNX/DALI接口接一條DALI總線,即可接 64個DALI鎮流器KNX/DALI接口自動給D ALI鎮流器編碼,每一個鎮流器有一個地址碼。根據這個地址碼,KNX總線上的設備可以直接訪問每個鎮流器。
    DALI數字化照明與傳統照明技術相比具有很多勢:
    a .每個光源作為一個獨立的通訊對象,可以分別訪問和控制;
    b .每個光源的運行狀態可實時反饋到系統;
    c .光源和鎮流器故障信息可實時傳送至總線,并發送到中央控制室;
    d .熒光燈調光實現由l%-的亮度調節;
    e .燈組重新分組無需再排管布線,只需通過軟件編組;
    f .DALI的非直接關斷,避免了因頻繁開關而引起光源損壞,DALI的亮度的數字化調光又為恒照度控制創造了越條件。
     
    三、社區智能照明系統應用方案
    社區智能照明系統應用方案設計中,既要考慮到能耗的節省,又要滿足社區不同要求的照明環境,還要考慮照明的舒適度和管理的方便。所以社區照明釆用的控制技術不但具有先進的技術,可靠的運行,而且還要具備高效的能源管理,才能實現智能照明控制。
    智能照明系統主要包括有:室內走廊與公共走道照明、路燈照明、景觀照明、車庫照明的集
    中管理與控制。
    基于現場總線技術的智能照明系統總體方案結構圖。

     
    3.1室內走廊與公共走道
    室內走廊和公共走道由于不同樓宇設計不同,釆光情況不同,不同時段人流埴也不同,因此照明系統設計也要根據具體情況設定。
    采光不好并具有時間性的區域,可以選用定時器SW/S4.5實現定時控制,當走廊人流量大時,比如上下班高峰期,打開70%的燈光照明,正常時段打開40%的燈光照明,維持基本的場所照明需求,特殊情況下打開全部燈光。
    釆光好的區域,現場可以安裝HS/H3.1光亮感測元件,實時感應場所照度值,通過感測照度值的變化,利用智能控制燈光回路開閉的數量和區位,實現場所的照度值恒值控制。同時在公共走道連接出人口處(樓梯間、電梯間、走道間交匯處)安裝了 6216智能面板,方便人們臨時對公共區域照明的控制。
    3.2路燈、景觀照明
    路燈、景觀照明工作環境為室外,其泛光照明范圍大,不利于手動操作和檢修,與環境照度關系緊密,可以選用帶電流檢測的燈光開閉控制模塊SA/S4.20.IS或SA/S8.20.IS。正常情況通過照度與時間結合的方式自動運行,在特殊時間管理人員可通過中央控制電腦將所有泛 光照明和景觀照明打開電流檢測功能可檢知端燈光負載回路的工作電流變化情況,及時發現回路問題,便于檢修。
    3.3車庫照明
    采用車庫智能照明系統,可使照明系統工作在全自動狀態,系統將按預先設置切換若干基本工作狀態,根據預先設定的時間自動地在各種工作狀態之間轉換。例如,上下班時間,車庫的人流量和車流量大,系統打開所有區域的燈光,以方便人員進出;非高峰的白天時間,車庫車流量小,室外照度充足,就可以關閉車庫內車位照明,車道照明保持1/2或1/3照度,以節約能源;等到深夜后,車庫車流量小,可以關閉車庫內所有照明,只保留指示照明,以保證基本的照度。同時可以通過安裝在入口處的現場控制面板,根據特殊情況,隨時切換不同場景,以適應各種情況下對燈光的要求。
     
    四、安科瑞智能照明控制系統
    4.1系統簡介
    Acrel-BUS智能照明控制系統,是基于KNX總線技術設計的控制系統。KNX總線技術起源于歐洲,是在EIB,Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術上發展起來的,其中EIB(European Installation Bus,歐洲安裝總線)是該總線技術的主體。
    Acrel-BUS智能照明控制系統采用標準的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,既可實現照明燈具的遠程集中控制,又可實現就近控制功能。該系統理論大連接控制模塊數量達580000多個。
    安科瑞智能照明產品種類齊全,方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現靈活多樣的智能控制,特別適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店,以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統。
    4.2系統工作原理示意圖

    4.3產品選型

    4.3.1開關驅動器

    用于對設備進行開關控制的驅動器,具有延時、預設、邏輯控制、場景、閾值開關等功能,電氣參數如下:

    設備供電電壓21~30V   DC 12mA(max)
    功率  <360mW
            操作指示紅色和綠色 LED 以及按鍵
    輸出參數110—250V   AC 50/60Hz
    輸出電流 16A
    每路功率損耗 1.5W
    防護等級IP  20 EN  60529
    溫度范圍正常運行 -5--45℃
    儲存溫度 -25--55℃
    運輸溫度 -25--75℃
    安裝方式標準 35mm 軌道安裝

     

    4.3.2調光驅動器

    2路0-10V調光器,可對每路進行回路開關控制并輸出 0-10V 調光信號對具有 0-10V 調光接口的燈具進行調光,具有開關、場景、狀態反饋等功能,電氣參數如下:

     
    設備供電電壓
    21~30V   DC 12mA(max)
    功率  <360mW
    操作指示紅色和綠色 LED 以及按鍵
     
     
    輸出參數
    110—250V   AC 50/60Hz
    輸出電流 16A
    0---10V DC 調光信號
    防護等級IP  20 EN  60529
    溫度范圍正常運行 -5--45℃
    儲存溫度 -25--55℃
    運輸溫度 -25--75℃
    安裝方式標準 35mm 軌道安裝

     

    4.3.3傳感器

    傳感器是一種能感受外界信號、物理條件(如光、移動)的設備裝置,并將感應的信息傳遞給其它設備裝置(如調光器、開關驅動器),電氣參數如下:

    設電電壓21~30V   DC   12mA(max)
    功率  <360mW
    操作指示紅色和綠色 LED 以及按鍵
    防護等級IP  20 EN  60529
    溫度范圍正常運行 -5--45℃
    儲存溫度 -25--55℃
    運輸溫度 -25--75℃
    安裝方式嵌入式安裝

     

     

    4.3.4總線電源

    KNX/EIB 系統標準供電電源,為總線提供電壓640mA 輸出電流,多可以為 64 個設備供電,帶總線復位、 過流指示和短路保護。標準導軌安裝,電氣參數如下:

    輸入85~260V   AC 50/60Hz
    輸出標稱電壓 21—30V   DC
    輔助電壓 30V   DC
    ASL100-P640/30 640mA
    功率  <360mW
    操作指示紅色和綠色 LED 以及按鍵
    防護等級IP  20 EN  60529
    溫度范圍正常運行 -5--45℃
    儲存溫度 -25--55℃
    運輸溫度 -25--75℃
    安裝方式標準 35mm 軌道安裝

     

    4.3.5智能面板

    用于接受按鍵觸動信號,可通過區分短按與長按并結合不同參數配置實現開關、調光、場景、窗簾控制、調溫、報警等功能,電氣參數如下:

    設備供電電壓21~30V  DC  12mA(max)
    功率  <360mW
    操作指示紅色和綠色 LED 以及按鍵
    輸入參數外接輸入 20V  DC
    防護等級IP  20 EN  60529
     
     
    溫度范圍
    正常運行 -5--45℃
    儲存溫度 -25--55℃
    運輸溫度 -25--75℃
    安裝方式標準 86 盒安裝

     

    4.3.6干接點輸入模塊

    用于接受外部干接點信號輸入,可通過不同參數配置實現開關、調光、場景、窗簾控制、調溫、報警等功能,電氣參數如下:

     
    設備供電電壓
    21~30V  DC  12mA(max)
    功率  <360mW
    操作指示紅色和綠色 LED 以及按鍵
    輸入參數外接輸入 20V  DC
    防護等級IP  20 EN  60529
     
     
     
     
    溫度范圍
    正常運行 -5--45℃
    儲存溫度 -25--55℃
    運輸溫度 -25--75℃
    安裝方式標準 35mm 軌道安裝

     

     
    4.4系統功能
    1)光照度(需要配照度傳感器)監測,對利用自然光照明區域,根據自然光照度變化,進行照明控制和調節,滿足照明和節能要求;
    2)公共區域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明,應設置紅外或微波類人體感應器,并結合智能控制面板,實現各種場景照明控制,盡可能較少燈具點亮時間;
    3)樓梯間照明采用人體感應探測控制;
    4)設備房、設備房走道采用分組就地控制;
    5)室外路燈、景觀等照明采用光照度控制結合時控的集中控制方式;
    6)監控系統界面友好,畫面美觀,實時顯示各區照明工作狀態;
    7)應具有完善的用戶權限管理功能,避免越權操作;
    3.4系統應用領域
     
     
    4.5系統的控制勢
    1)系統可通過、觸摸屏、電腦對現場的燈光、空調及窗簾等進行遠程集中控制,使得控制加方便智能,用戶體驗完美;
    2)系統中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下,用戶操作加安全、舒適;
    3)系統在實施過程中,充分結合自然光及人員的活動規律來自動控制燈光,減少能源消耗,達到很好的節能效果;
    4)系統采用分布分布式KNX總線結構,搭建簡單靈活,系統內各模塊互不影響,可獨立工作,可靠性高;
    5)多種控制方式可供選擇,如本地控制,自動感應控制,定時控制,場景控制和集中控制等,控制方式靈活;
    6)系統的自動控制、遠程集中控制等功能,在實現自動化的同時,大量減少了值班人員,提高了管理水平和工作效果;
    7)升級系統內控制模塊或改系統功能時,無需增加連接線,不需關閉整個系統,只需改設備參數即可實現,維護方便,操作簡單;
    8)系統可與消防系統聯動,在出現消防報警時,強制打開應急回路,方便人員疏散,從而降低了人員傷亡的風險,提高了建筑的安全性。
    4.6安科瑞組網方案
    智能照明控制系統組網方式靈活,擴展方便,當系統模塊數量較少、距離較近、范圍較小時,各設備以樹形枝狀延伸,構成支路系統智能照明控制系統;當系統模塊數量較多、距離較遠、范圍較大時,用支線耦合器組成多條支路,構成區域智能照明控制系統;當系統模塊數量很多、距離很遠、范圍很大時,用支線耦合器、區域耦合器等構成樓群智能照明控制系統。
     
     
    五、結語
    本文簡述的智能化社區照明解決方案,作為一種應用電子類的智能化方案,期望為各個社區等公共場所照明設備的智能化管理和能源節約提供方便或幫助,同時伴隨信息技術與電子工業的飛速發展,電子信息技術的應用越來越普及,自動控制技術的發展在改變技術視野的同時,也改變著生活本身和思維方式。智能照明技術已經并且必將繼續深入人類的每-個領域,并將人類帶入新的生活空間。
     

     
    【參考文獻】
    [1] 左瑩郁,齊飛衛出應用于智能照明控制系統的方案設計川.吉林建筑「程學 院學報,2011,4(28):74-77.
    [2] 劉志東,基于KNX的社區智能照明系統應用方案
    [3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11版

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