胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 

   摘要：新時期，建筑行業發展迅速，在信息化背景下，建筑功能逐漸拓展，呈現了智能化的發展態勢。智能建筑更加安全、節能、環保，也符合綠色建筑理念。在建筑智能化發展背景下，智能照明系統受到了各界的重視。智能照明系統具有明顯的應用優勢，不僅能滿足人們的生活和工作需求，而且還具有節能、安全的特點。為此，在智能建筑設計中，要關注智能照明系統的設計，應用關鍵技術，提高建筑照明效果，文章對此進行研究。

   關鍵詞：智能照明；智能建筑；應急照明

0、引言

   智能建筑具有信息化管理、公共安全、設備管理等功能，將系統和服務、管理等合為一體，從而提高人們的居住環境質量。在智能建筑發展過程中，要結合我國國情，融入可持續發展理念，充分發揮智能建筑的節能環保性、可持續性等優勢，不斷完善建筑功能。我國社會經濟持續增長，推動了智能化行業發展，市場規模不斷擴大，智能化技術也不斷進步。未來，我國的智能建筑市場會越來越大，發展前景廣闊，發展智能照明系統，可以促進智能建筑的進一步發展。

1、智能照明系統研究現狀

   智能照明系統是傳統照明系統的現代化升級，是一個具有多置電源開關的多控電路系統，能夠簡化安裝和操作流程。與傳統照明系統不同，智能照明系統能夠利用系統軟件來實現對燈光的即時控制，還能夠運用豐富的照明燈具滿足多場景的照明需求，為人們帶來更好的生活體驗。

   當前，智能照明系統的研究主要圍繞節能和舒服性來展開，更加注重用戶的使用感受和建筑應用場景，能夠利用各類優化算法來實現照明的智能化，是相關行業智能化升級的成果。其中，在節能方面，研究集中在人工照明的控制方式上，如通過各種傳感器，建立室內光照模型，通過各種優化算法進行光照組合。這些研究都還停留在模擬階段，需要在以后的實驗中建立更加準確的模型。通過收集用戶信息的方式，建立模型控制照明系統，同時通過云計算平臺增強各個協議的兼容性，利用智能照明系統和智能家居等應用軟件建設智慧云端平臺，進而為促進社會可持續發展奠定良好基礎。

2、智能照明系統的結構

   智能照明系統是一個集中了管理器、主干線、信息接口等的網絡，可以對各個區域進行統一控制和信號取樣。智能照明系統包括照明模塊、傳感模塊和控制模塊等部件，主系統與子系統之間采用信息接口等部件進行通信。

2.1 照明模塊

   照明模塊的主要組成是 LED。LED 驅動方式相對簡單、反應迅速、使用壽命不會因為經常的調整而受到影響、功率消耗很小、能源效率很高，而且不存在水銀污染，能夠降低對環境的危害。LED 調光目前有兩種方法，一種是模擬調整法，一種是 PWM 調光法，PWM 調光法相對于模擬調整法有良好的應用前景。對 LED 驅動系統及其電路的研究主要集中在提高調光的精度、效率和減少電路的復雜程度，可以為集成傳感器的反饋和智能控制算法的建立奠定基礎。

2.2 傳感模塊

   傳感模塊主要用于向智能照明系統提供環境信息，從而降低照明能耗、提高視覺舒服性、調節人體生理節律等。智能照明系統需要提升對室內人員感知的靈活性，根據使用者的具體位置，調節使用者所處區域的照明，并關閉無人區域內的照明設備。另外，智能照明系統需要根據自然光線調整光源的亮度，這需要利用光電探測器。

   當前，利用傳感設備的空間位置和周圍目標的反射效應建立感應器的反射量是國內外研究的熱點。除了對周圍環境的感知，研究主要還集中在感知人類的身體和心理上，利用智能手環、手表等傳感設備能夠感知使用者的身體狀況。

2.3 控制模塊

   控制模塊的控制系統分為集中式、分散式和分布式三類。其中，集中式控制系統的組成包括 1 個中心控制器，負責處理各個傳感器的測量數據，并根據測量結果對各個照明設備發出調整命令。在分散式控制系統中，各燈具除了具有燈源和驅動電路，還具有獨立的傳感和控制模塊，可以根據傳感器的讀數進行調整，但是不能與其他燈進行通信。分布式控制系統各照明設備之間具有通信功能，各照明設備既是執行設備，也是控制設備。

   智能照明系統通常采用分散式或分布式的結構，即各個單元的燈光調節相對獨立，并通過中央控制臺和信息接口連接到建筑智能化管理系統。對比分散式與分布式控制系統，發現分散式系統中不同光源間沒有通信能力，在受陽光或周圍環境影響時，存在局部地區光照不足的問題，這種情況可以通過增加通信模塊的方式改進。這樣一來，光源可以接收來自其他照明設備的多種信息，從而確定相鄰燈具的運行狀態，進而調節照明系統，增加系統的安全性。

3、智能照明系統在智能建筑中的應用策略

   智能照明系統的應用范圍十分廣泛，無論是道路照明、隧道照明、樓宇自動化照明還是家居照明，都離不開智能照明系統的應用。在智能建筑中應用智能照明系統時，可以按分區和按照職能劃分受控目標。（1）按分區劃分。是指將受控目標按照建筑結構劃分，然后統計受控目標的數量、總體運行狀況、控制參數、通信需求等，以便為控制對象的集中控制和系統整合提供參考。（2）按照職能劃分。是指根據監測需求，將受控目標分為不同類別。照明系統按照功能可以分為工作照明、事故照明、藝術照明、障礙照明等，可針對區域特征采用區域燈光控制、調光控制、時鐘控制、場景控制、光線感應設置、移動感應設置等方式。劃分受控目標，可以為控制方式、控制深度、控制精度、控制費用的設置提供基本根據。

   在建筑工程照明設計中，需要根據不同的受控目標，即各個功能區域的照明特性，采用不同的環路控制模式。對于建筑內不需要太多功能、不需要人員進出的地方，可以使用簡單的電路進行控制，這樣的控制方式僅需要調整照明模塊和控制模塊即可實現照明回路的自動開閉；在建筑的走道、電梯廳等公共區域，除了要設計簡單的控制電路，還要設計照明的自動開關，增加動探測器、靜探測器、智能探測器等電子元器件，并利用調光模塊、控制模塊、傳感模塊，對各個區域不同工況下的燈具進行自動控制；對于某些功能要求較高的建筑區域，如展廳、報告廳、會議中心、多功能廳等，不但要設計簡單的控制電路，而且要根據照明時間、用途和效果，使用不同的預先設定的場景控制模式。

4、智能照明系統在智能建筑中的實際應用

4.1 在不同類型建筑中的應用

4.1.1 在酒店建筑中的應用

   智能照明系統在酒店建筑中的應用類型較豐富，包括室內智能照明系統、舞臺智能照明系統、多媒體智能照明系統等。在酒店照明中，藝術照明占有較大的比例，選擇合理的照明亮度和光源分布是照明設計的重要環節。類型豐富的照明系統能夠滿足酒店的多場景需要，且具有調光一致性好、光準確度高、穩定性強、功能完善、使用壽命長的特點，可以利用智能控制技術實現燈具工作狀態的檢測和現場的實景調光。

4.1.2 在民用建筑中的應用

   智能照明系統被廣泛應用于民用建筑中，需要能夠根據時間、照明用途對照明開關和照明亮度進行自動控制，實現民用建筑的人性化管理和智慧化照明，并起到一定的節能效果。民用建筑中的智能照明系統一般由調光模塊、開關、輸入模塊、人機互動界面和智能傳感器等部分組成，可以在降低能耗的同時為用戶帶來更好的照明體驗。

   相關研究表明，智能照明系統能夠為民用建筑用戶節約較大的電能消耗，減輕用電峰谷給電力供應帶來的壓力。還能夠實現建筑夜景的遠程智能控制和樓宇夜景的智能化管理，可以根據不同的情景設定對應的景觀模式，在保障民用建筑夜景運維管理安全性和穩定性的同時，提升居民的生活質量。

4.1.3 在教學建筑中的應用

   教學建筑人員密集，集教學、生活等多功能于一體，能源消耗較大。傳統的高等院校照明系統的設計和管理較為落后，普遍存在著燈具壽命短、線路老化的特征，為了緩解能源供缺矛盾，改善能源不足的現狀，提高各高校教室的照明效率，結合智能化技術是當前行業的正確選擇。將智能照明系統應用在高校教室中，能夠通過智能化技術調節光照的強度和色度，減少不良光線對學生的視覺刺激，保護其視力免受影響。智能照明系統能夠自主判斷教室和外界的光照情況，通過控制器對信號的處理來調節照明燈具的亮度，在保證學生良好的學習環境的同時，減少能源的消耗。智能照明系統還是智能化教學的重要組成部分，能夠和其他控制系統相連，組成高覆蓋、廣分布的智能網絡。

4.1.4 在地鐵車站中的應用

   智能照明系統還被應用于地鐵車站，不僅能夠提高車站的智能化程度和車站照明系統的管理效率，還能減少相關的能源消耗，降低照明系統的運行和維護成本。地鐵車站能夠按照功能劃分為多個不同的功能區域，如公共區域、出入口區域和設備區域等，不同的空間環境有著不同的照明需求，只有應用智能照明系統才能滿足多樣的照明需求。

4.2 在建筑應急照明中的應用

   應用智能照明系統進行應急照明時要注意通過智能照明系統準確定位火災位置和影響區域，以便快速確定疏散逃生的方向。消防救援人員在獲得準確的位置信息后，需要合理設計的救援方案組織救援，以減少災害損失。

   在火災發生后，煙霧會影響人的正常視線，普通的照明光源穿透性不好，無法發揮引導指示作用，而應急專用照明光源穿透性強，在煙霧干擾下能發揮較好的指示作用，再加上語音指令配合，能發揮良好的疏導作用。受困人員要根據疏散光源指示和語音提示做出準確判斷。在消防警報啟動后，語音提示系統會提醒受困人員盡快離開電梯、自動扶梯等設施，因為消防噴淋設施啟動后會自動切斷非消防用電源，留在電梯等設施內會被困住或造成觸電等次生危害。應急照明電源一般分為自帶蓄電池的和集中供電的類型。采用自帶蓄電池電源時要注意日常維護，而集中供電電源的安裝線路比較復雜，安裝成本較高，采用哪種電源可以根據實際條件自主選擇。

5、應用場景

系統功能：

1、開關控制：對通道、走廊、公共區域、樓梯間、會議室按照單個照明回路、區域、樓層等實現對應照明的開關燈控制，監視受控回路的開關狀態。

2、調光控制：滿足區域照度和亮度調節要求，支持在通道、走廊、公共區域、樓梯間、會議室等場所監測照度或亮度，并根據需要自動/手動調節開燈數量和燈光亮度，充分利用自然光源，滿足節約了能源，營造了舒適的生活工作環境。

3、場景控制：支持不同的場景模式控制，根據不同區域的功能需求，設定場景，完成相關照明燈具的控制組合，滿足美化工作環境、提高舒適度需求。

4、照明回路電路監測：實時監視各照明支路/回路的運行電流、開關狀態，并自動分析回路是否有故障狀態并預警。

5、分區、總控：支持運行管理人員實時監視各區域、樓層、樓棟的照明狀態，并根據需要進行分區、分層、分樓棟按需要分區控制、總控制。

6、實時報警：當發生模塊離線、網關設備掉線或者狀態反饋和下發控制命令不一致時會發生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中，提示內容為故障時間、模塊位置、故障說明。

7、歷史記錄查詢：查詢任意時段內的事件記錄，支持“當日"“最近7天"“自定義時段"方式查詢歷史事件。

6、現場圖片

7、產品選型

8、結束語

   綜上所述，智能照明系統被廣泛應用于社會生產和生活的各個角落，為人們帶來無限的便利。毋庸置疑的是，智能照明系統的發展將始終與社會相關領域的發展雙向并行、共同進步，致力于智慧社會的構建。從電氣化到智能化，再到未來的智慧化，照明系統經歷了時代的打磨，滿足了社會發展的需要，不僅為各種場所提供了高質量的照明服務，還能利用智能技術實現能源的節約，對社會的進步起到積極作用。

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[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版。