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智能照明控制在建筑自动化中的实现

上传人:电气与智能建筑

上传时间: 2016-12-29

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  一、概述

  进入二十一世纪后,伴随经济的高速发展,商业地产项目蓬勃发展;各企业出于运营成本及物业管理智能化的考虑;在绿色环保、节能减排的大趋势下,智能照明控制的应用也越来越广泛。

  在建筑物的电力消耗中,照明部分通常占整个建筑物耗电量的1/3。而商业综合体,由于大量景观灯的使用及氛围效果灯光辅助,加之建筑物外墙泛光灯等。耗电量较之一般建筑更大。因此,传统的照明控制受到了强烈的冲击。建筑自动化系统(BAS)虽然也能实现照明监控,但也只具备简单的区域控制及时控的功能。无法实现场景控制、调光、光照度控制等功能来灵活自如的管理照明设备。

  智能照明系统是最先进的一种照明控制方式,它采用全数字、模块化、分布式的系统结构,通过总线将系统中的各种控制功能模块及部件连接成一个照明控制网络,它可以作为建筑自动化系统(BAS)的一个子系统通过网络软件接入BAS系统,也能作为独立系统单独运行,在照明控制实现手段上更专业、更灵活,可实现对各种照明灯的调光控制或开关等灵活控制,是实现舒适照明的有效手段,也是节能的有效措施。

  二、智能照明系统在建筑自动化系统的实现

  2.1 典型案例:某万达广场合广AISAC-1000智能照明系统

  万达广场作为大型商业综合体,集购物、餐饮、休闲、娱乐功能为一体。基于灯光美化、控制管理的便利、节能的需要,进行智能照明系统的建设。

  万达广场的智能照明系统分两大部分,公共照明和夜景照明。控制的范围包括:百货区公共区域、室内步行街公共区域、建筑物外墙、室外景观、广场等。灯光的类型有普通照明、美化效果照明、应急照明等。针对不同的区域及不同的灯具类型、照明需求。需要实现很多种照明模式,对智能照明系统的要求非常细致。

  2.1.1 万达广场智能照明系统的功能和特点

  合广智能照明系统针对万达广场需求,在性能与功能方面将智能照明系统提升到了新的水平。成为万达广场照明控制完美的解决方案。其先进行的功能和特点体现在各方各面。

  1、操作控制

  系统支持自动、手动、BAS(万达慧云智能化管理系统)控制三种方式,并支持三种模式的切换。系统自动运行时,按预设的场景定时自动控制各回路的开关动作。手动和BAS控制时,可分别在智能照明子系统和BAS系统(万达慧云智能化管理系统)下发指令进行各个回路的控制。

  2、监测功能

  可实时监测各回路的开关状态;可实时监测各控制模块和网关模块的在线状态;

  3、告警功能

  支持控制模块和网关模块的离线告警;支持控制与状态不一致反馈。

  4、回路细化编组

  将回路细化分成基础照明、应急照明、车库车位照明、车道照明、顶棚照明金卤灯、装饰灯、导向标识、广告灯箱等,并按回路类型编组。有利于各种照明模式的组合。

  5、场景模式功能

  支持预设多种场景模式,在万达广场运营模式主要有“平时晴天”、“平时阴雨天”、“节假日晴天”、“节假日阴雨天”四种。不同运营模式的灯光组合各不相同。每种运营模式又包括“营业前准备”、“营业(白天)”、 “营业(夜间) ”、“闭店后安保“个场景。每种场景模式根据预设的时段来自动切换。

  万达广场智能照明场景模式

  开灯时段

  对于公共照明子系统,T 的时段设置如下:

  T1:9:30~10:00

  T2:10:00~18:00

  T3:18:00~22:00

  T4:22:00~9:30

  6、历史数据、日志报表功能

  支持历史数据、告警、操作记录的存储。历史数据主要是回路不同时段的开关状态、负载电流值等。操作日志记录控制操作时间、控制的回路名称、控制动作等。

  7、回路统计功能

  支持全部回路数量及开关回路数量的统计。也支持按区域统计。

  8、控制台直观的图形化界面

  依据现场布局制作的控制台图形界面。灯具在界面上直观的显示在对应区域,便于状态显示和控制。

  BAS智能照明控制管理界面

  2.1.2 智能照明系统应用效果

  1、节能效果

  根据场景规则定义,除开阴雨天情况,灯光全开的情况很少。除开阴雨天,每天照明满功率运行时长只占全天时长的17%,占运营时长的33%。根据万达广场智能照明系统运行一年时间的统计,比对智能照明系统运行前,5~10月照明综合节能28%,11~4月照明综合节能19%。节能效果明显。

  2、控制便利效果

  智能照明系统运行之前,开业前与白天模式到夜晚模式切换时,闭店后,物业至少每个楼层安排一名工作人员到各个强电井进行开关灯操作。时长一般要15分钟左右,且有误操作可能。智能照明系统运行后,不需要专人进行灯光的控制。全由系统自动完成,准时且不会出错。极大的提高了工作效率。

  3、各种灯光效果的实现

  智能照明系统运行之前,灯光效果模式基本是固定的。后期想自定义调整很困难。智能照明系统运行后,灯光效果的组合更人性化,更丰富。且自定义灵活。

  4、延长灯具寿命

  根据万达广场智能照明系统运行一年时间的统计,灯具平均寿命提高了2~4倍。

  5、新功能的实现

  智能照明系统实现了原来没有的照明功能,如调光、消防信号自动开应急照明灯等。充分体现了照明自动化。

  2.2 智能照明系统融入建筑自动化系统(万达慧云智能化管理系统)

  智能照明系统在商业综合体作为独立的系统运行。可以实现照明智能化控制管理的一切功能。也可以作为一个子系统接入商场的建筑自动化系统(BAS)。接入BAS后,智能照明系统与BAS实现功能互补,且智能照明能与BAS其它子系统进行联动,实现建筑自动化系统的整体提升。

  智能照明系统接入建筑自动化系统的优势有:

  1、 弥补原来BAS进行照明控制的不足,如功能简单、控制功能单一、扩容维护不便等。对原有照明控制管理水平是个很大的提升。

  2、 智能照明系统自身功能得到扩展。接入BAS后,在原来照明控制管理的基础上,增加其它系统信号(消防、安防、客流管理等)的联动,扩展了照明控制的方式和功能。

  3、 互为后备。当智能照明与BAS其中一种系统控制终端(PC)或软件出现故障时,另外一套系统依然可以正常进行控制操作。提升系统的可用性。

  4、 智能照明与建筑自动化系统的对接采用标准接口协议。因此,两套系统品牌可选范围广,兼容性好,有利于系统建设、降低建设成本。

  5、 更加体现了集中控制管理的特点,智能照明系统与其它子系统一接入BAS,使控制及管理更集中。能更加提高物业管控的效率及降低运营成本。

  6、 数据互用性提升。智能照明系统可与BAS上其他子系统实现数据互用。为今后二次开发及新功能的实现提供了可能。

  2.3 合广智能照明系统与BAS(万达慧云智能化管理系统)的对接

  智能照明系统作为子系统与建筑自动化系统对接,均采用标准的通讯协议。如Modbus、OPC等。连接介质主要为双绞线、光纤、无线等。合广智能照明系统在万达广场的应用中,与慧云智能化管理系统连接,选用的OPC连接方式。

  OPC方式对接

  OPC全称为Object linking and Embedding for Process Control。是一个于过程控制的连接与嵌入工业标准。其基于基于微软的OLE(现在的Active X)、COM (部件对象模型)和DCOM (分布式部件对象模型)技术。为不同系统厂商的设备和应用程序之间的软件接口提供了标准化,使各系统的数据交换更加简单化。解决了各信息系统间集成的问题。

  OPC分为两大部分:OPC服务器、OPC客户端。均运行在Windows操作系统下。在商业综合体中,OPC服务器运行在智能照明子系统主机上,而OPC客户端则运行在BAS服务器上。两者通过局域网进行连接。

  由于OPC是标准化的协议。智能照明系统与BAS各自系统商可以单独完成OPC的开发,便能实现数据互通。在实际应用中,智能照明系统方还需要提供详细的节点点位信息,供BAS实现控制、反馈及数据处理。

  OPC基于Windows软件。搭建较为便利,运行处理效率快、速度高,比较适合点位多,数据量大的系统与系统间的对接。

  三、商业综合体智能照明系统设计及实施应用中的关键点

  3.1 系统架构的针对性

  在智能照明系统设计之初,要根据用户需求,针对商业综合体现场建筑物的情况特点;结合与BAS对接,与其他子系统联动的可行性;来设计规划系统的架构。需要考虑的情况很多,比如:

  1、 智能照明系统平台的安放位置及规模,如果只是单独使用,规模配置就要全面些。如果要接入BAS,相对就可以简化一点。安放位置要考虑日常使用的方便性。

  2、 总线拓扑结构要根据建筑物的特点及功能需求来选择。比如,商场内的照明控制只需要控制强电井中照明配电箱中的回路,就可以选择总线型的拓扑结构,一条总线就可以将同一电井一楼到顶楼连接起来组成一条照明总线。而地下停车场,照明配电箱分散。如果选择总线型拓扑的话,线路过长且施工难度大。因此,较适合星型拓扑。

  3、 为了保证系统运行及控制的速度及实时性,要控制总线的长度与总线上设备的数量的配置。考虑到现场的干扰、线材质量、施工工艺等各方面的影响,总线上度和设备数量控制在上限值的70%以内,更有利于系统长期稳定运行。

  4、 网络的连接方面,是智能照明子系统独立组网(只适合智能照明系统独立运行的情况),还是接入商业综合体里内的局域网,也要根据情况来选择。另外,智能照明系统的网关模块最好设计安装在控制室端。也就是各照明控制总线布放至控制室,接入网关,网关网络口就近接入控制室交换机。这样系统相对更稳定,也便于故障判断及维护。

  3.2 合理的设备配置

  合理的设备配置的意思是,在最大程度满足系统需求的前提。尽可能的选择最适合且经济的设备。

  1、根据需要控制的回路数量来选择相应的输出设备(继电器模块)。比如,控制8个回路,选择一个8路的继电器模块,一定要比选择两个4路的继电器模块经济性要好。当然,设备配置还要考虑到一定的冗余。来满足一定的扩容及后备需求。

  2、根据回路负载大小来选择合适的继电器模块。回路负载电流超过继电器通道的额定电流,肯定会导致继电器模块损坏。大功率的负载回路就要通过交流接触器来实现控制。

  3、 根据商业综合体的特点,红外微波探头控制照明的功能在公共区域就不太合适。只适合应用在卫生间、楼梯间。为了避免误操作,现场面板控制也中限于电井内。这也体现了设备配置的针对性。

  4、电源模块数量的配置的合理性。过多的话,经济性差。过少,电源模块长时间高负荷运行,故障率会增高。不利于系统稳定运行。

  3.3 功能与经济性的合理均衡

  智能照明系统的主要功能是集中的照明的控制与状态的反馈。如果一味的考虑成本,简化系统。会导致系统可用性差且故障率高。而且,还需要考虑到智能照明系统后期使用维护成本。如果建设之初,一味节约成本,建设成本是降低了。但后期故障频繁,需反复维护修改,全系统生命周期算下了,总成本反而更高。

  而一味的强调功能全面、强大,必然增加系统建设的投入。要根据商场特点,选择适用的功能。同时,避免重复投资。如智能照明子系统要接入BAS,就可以简化子系统终端的配置等。

  3.4 控制与维护的便利性

  商业综合体智能照明系统控制的方式主要有:中控室BAS控制、中控室照明子系统平台控制、现场面板控制、模块场景定时控制、传感器控制(照度感应等),还有其他如平板电脑、手机APP、继电器模块应急开关等。

  考虑到商业综合体的现实情况,系统建设一般选择中控室BAS控制、中控室照明子系统平台控制、现场面板控制、模块场景定时控制四种控制方式。为平台控制的直观性,一般结合商场现场平面布局和回路位置情况。在控制台呈现图形化控制界面。让操作者直观的知道控制的哪个区域的照明回路。而且可以显示照明开关状态。

  借助当前智能照明系统自带的自检、断线告警、故障上报等功能,便于故障发现及定位。在系统建设时需注意竣工资料的完善及准确。在用户人员的培训方面要针对性的强化操作及故障判断处理的技能。

  结束语

  智能照明已经正式列入国家计划,终端节能优先的观念已经深入人心。智能照明控制是商业综合体节约能耗及提高综合体管理水平的有效手段。使得照明方案具备高度的灵活性,系统投入使用后,会带来高质量的照明环境。可以呈现多种艺术效果,便捷地调整照明系统,既满足美观、实用的要求,同时又达到了绿色节能环保的目标。是当前商业综合体照明控制的主流解决方案。


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