浅谈KNX协议智能照明系统在某图书馆中的应用

关键词：智能照明控制系统，方案，设计，节能 
 
1、KNX/EIB系统
1.1系统概况
       该系统一切元器件的连接主要是利用1条总线实现，各元器件能够独立运行，并且还能够利用中控电脑实现集中监控。利用计算机编程的每一个元件，一方面能够独立实现一些工作，另一方面能够按照要求随意组合，达到不新添元件数却改变具体功能的目的。
 
1.2系统组成
1.2.1驱动器
       驱动器属于执行模块，主要是自总线获得相应的命令，然后对其执行。确定设备过程中，应当与图书馆具体现状进行有机结合，在此基础上，还需要把握下面几个方面。
    （1）设备位置需方便进行运行；（2）为将来进行扩展做好准备；( 3）230V电源的布线需要方便扩展与更改；（4）230V电源系统布线程中，应当大限度地降低长度；（5）可配备几个小型的分控制器，通过这种方式能够降低布线的任务量与电流长度。
 
1.2.2传感器
      这一部分属于感知命令并向总线发布的器件，具体如光线感测器、智能面板等。选择设备时需结合图书馆特点并应考虑以下因素：（1）根据控制要求及建筑平面图配置传感器；（2）总线设备的电氣需要注意，如AC230V；（3）外部条件对系统的作用同样需要注意，可如粉尘、温度等因素。它们均对传感器存在非常重要的影响。
 
1.2.3服务器
      即中央监控电脑与控制软件。作者在这里设计的总线型控制系其主要特征为分布式、模块化、全数字，同时由每一个功能模块成控制功能。模块相互间的通信主要是利用网络总线完成，这样够在很大程度上增加安全性，并且能够达到灵活控制的目的。此卜还有一些辅助设备，例如电源、接口等。
 
1.3系统功能
       KNX/EIB系统对灯光、空调及遮阳的自动监控功能，满足了使用者对智能资源的使用和管理需要，先进的软硬件设施为使目者和管理者提供了舒适宜人的生活意境和灵活的办公环境。
 
1.4设计要点
1.4.1强电回路划分
    （1）每一照明回路上的光源应属于同种光源，在这里一定不能把不同种类设置于同一回路之中；（2）弄明白照明回路属于什么类型，例如普通与应急供；（3）每一照明回路的负载功率一定要满足开关或调光控制器的容量，运行过程中不能超载；（4）按照灯光师的需求，细致周密的审核所划分的照明回路是否科学，从而使其可以满足效果的需要。
 
1.4.2按照明回路的性能选择相应的开关控制器
       开关控制器的选用主要由光源性质所决定，这项工作做不好则不能实现所需要的调光效果。由于每一厂商开关控制器对配电类型与光源或多或少有不同的要求，在配置这一个方面时，应当借鉴其具体技术资料或直接做技术咨询。
 
1.4.3按照照明控制要求选择控制面板与相关部件
       控制面板属于其中的关键组成部分，同时属于使用者使用的界面，因此，在这一个过程中，应当根据使用者的要求选择合适的控制面板。
 
1.4.4选择附件及集成方式
      如果需要和别的职能系统集成，则能够选择相关附件。
 
2、智能照明控制系统的节能分析
2.1集中管理，降低人为消耗
       建筑馆管理工作者利用这一个系统能够将图书馆中无人处的照明灯关闭。如安装这一系统，在白天就能够按照现场照度状况控制亮灯数，另一方面，在黑天可实现没有人时关闭灯，而有人的时候再开启，这样能够在很大程度上避免人为耗电的问题。
 
2.2节省线缆，便于安装
       该系统主要通过总线控制的模式，把其中的每一输人、输出与系统元件进行连接，用线缆连接负载与输出单元，这种控制模式具有非常明显的优势，对比过程的控制模式，能够明显减少线缆使用量，同时还能够降低安装周期，从而使人工费显著减少。
 
2.3延长灯具寿命
      该系统为软启动，能够明显增加灯具使用周期，增加幅度大约为2至4倍，从而在很大程度上减少了运行成本。
 
3、系统应用实例 
       作为现代化、智能化的图书馆，传统的照明管理方式已不能适应现代建筑对照明控制、节能及人性化管理的多元化需求。文章主要以图书馆中的一个3開人报告厅为例，介绍智能照明控制系统在图书馆照明系统改造中的应用。
该报告厅位于图书馆一层，分为150人和300人两个报告厅，总面积约为800多平方米，如图1所示。根据《建筑照明设计标准》（GB50034一20，报告厅照度按3001x计算，采用筒灯和投射灯矩形布置，灯具回路主要有十九个，其配电箱安装位置为学术报告厅出口。

 
图1报告厅平面布置图
 
       对于报告厅来说，其灯具对调光无要求，各列灯具单独回路，主要是通过配电箱开关驱动器负责调节。对于投影幕的设置来说，其主要按照业主需要进行，各个幕布单独回路，同时也由开关驱动器负责调节。报告厅内部的灯具可在召开会议的时候全都或者隔行点亮；需要投影时，在这种情况下，幕布落下，附近的灯具点亮，别的位置的灯具关闭。如将照度感应器安装于顶棚，可按照设是各种亮度来进行调节。除此之外，还能够辅以红外遥控器现场控制。
 
4、安科瑞智能照明控制系统介绍
4.1系统简介
       Acrel-BUS智能照明控制系统，是基于KNX总线技术设计的控制系统。KNX总线技术起源于欧洲，是在EIB，Batibus和EHS这三种住宅和楼宇的总线控制技术上发展起来的，其中EIB（European Installation Bus,欧洲安装总线）是该总线技术的主体。
      Acrel-BUS智能照明控制系统采用标准的2*2*0.8EIB BUS总线（即KNX总线）作为总线线缆，将所有的智能照明控制模块连接到一起并组成一套完整的控制系统，既可实现照明灯具的远程集中控制，又可实现就近控制功能。该系统理论连接控制模块数量达580000多个。
      安科瑞智能照明产品种类齐全，方案完善。用户可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能控制，特别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系统。
 
4.2系统工作原理示意图（见图2）
 

 
图2  系统工作原理示意图
 
4.3产品选型
4.3.1开关驱动器

 
4.3.2调光驱动器

 
4.3.3可控硅调光模块 

 
4.3.4传感器


 
4.3.5总线电源

 
4.3.6智能面板


 
4.3.7干接点、湿接点输入模块

 
4.4系统功能
       1）光照度（需要配照度传感器）监测，对利用自然光照明区域，根据自然光照度变化，进行照明控制和调节，满足照明和节能要求；
       2）公共区域、走廊、通道、门厅、电梯厅等的照明，应设置红外或微波类人体感应器，并结合智能控制面板，实现各种场景照明控制，尽可能较少灯具点亮时间；
      3）楼梯间照明采用人体感应探测控制；
      4）设备房、设备房走道采用分组就地控制；
      5）室外路灯、景观等照明采用光照度控制结合时控的集中控制方式；
      6）监控系统界面友好，画面美观,实时显示各区照明工作状态；
      7）应具有完善的用户权限管理功能，避免越权操作；
 
4.5系统的控制优势
      1）系统可通过、触摸屏、电脑对现场的灯光、空调及窗帘等进行远程集中控制，使得控制更加方便智能，用户体验更舒服；
     2）系统中控制模块均工作在直流30V可靠电压下，用户操作更加可靠、舒服；
     3）系统在实施过程中，充分结合自然光及人员的活动规律来自动控制灯光，减少能源消耗，达到很好的节能效果；
     4）系统采用分布分布式KNX总线结构，搭建简单灵活，系统内各模块互不影响，可独立工作，可靠性更高；
     5)多种控制方式可供选择，如本地控制，自动感应控制，定时控制，场景控制和集中控制等，控制方式更灵活；
     6)系统的自动控制、远程集中控制等功能，在实现自动化的同时，大量减少了值班人员，提高了管理水平和工作效果；
     7)升级系统内控制模块或更改系统功能时，无需增加连接线，不需关闭整个系统，只需更改设备参数即可实现，维护方便，操作简单；
     8)系统可与消防系统联动，在出现消防报警时，强制打开应急回路，方便人员疏散，从而降低了人员伤亡的风险，提高了建筑的可靠性。
 
4.6安科瑞组网方案
       智能照明控制系统组网方式灵活，扩展方便，当系统模块数量较少、距离较近、范围较小时，各设备以树形枝状延伸，构成支路系统智能照明控制系统；当系统模块数量较多、距离较远、范围较大时，用支线耦合器组成多条支路，构成区域智能照明控制系统；当系统模块数量很多、距离很远、范围很大时，用支线耦合器、区域耦合器等构成楼群智能照明控制系统。（见图3）

 
图3 组网方案
 
5、结束语
       文章以某图书馆为例，从报告厅为例布置了智能照明控制系统。通过实例，我们发现该系统在满足对环境要求的前提下，能根据人员的活动状况、工作规律、自然光状况来调节室内环境，以大限度地减少能量消耗。使用简易的附件与功能，一方面使得图书馆的档次有所提高，另一方面，还能够有效缩减费用成本，充分体现了智能照明系统在图书馆类建筑应用上的便利性和节能性。 
 
【参考文献】
[1]卜军，刘美菊.I-bus KNX/EIB智能照明控制系统在某图书馆中的应用 
[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版
 
 
作者简介：王蒙蒙，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能照明的研发与应用。