上海中心大厦智能照明系统探索

方文平

上海中心大厦是亚洲第一的超高层建筑。总高度达632米，建筑主体118层，结构高度580米，总建筑面积57.6万平方米。

2013年上海亚明照明有限公司承接了上海中心大厦室内、室外及塔冠照明工程。

上海亚明照明有限公司的前身是1923年制造了中国第一支“亚”字牌白炽灯泡的上海亚浦耳电灯泡厂，是中国电光源第一品牌。近百年来，“亚”字品牌创造造了中国民族历史上无数个第一：中国第一支日光灯管、中国第一支汞灯、中国第一支标准灯泡、中国第一支高压钠灯、中国第一支金卤灯等。“亚”字品牌是第一批被上海市评定的中国驰名商标。新世纪以来，亚明照明公司提出了“倡导绿色照明，写意精彩生活”的公司使命，并提出公司远景：“立志建成中国一流的照明企业”。公司聚焦景观、道路、工业、办公照明目标市场，不单是产品制造商，而是集光源、灯具、电器、智能控制为一体照明整合解决方案的集成商。

上海中心大厦是亚明公司承接的2.8亿元的最大一个智能照明系统项目。灯具规格品种多达52种，灯具数量多达4万个；办公区域要求高，要保持工作面恒照度；功能模式多，要实现多种照明，要有良好的节能效果，还要延长光源寿命，达到环保、安全、舒适；照明控制设备多，达5000多个；控制系统难度大，要有集中、分立、联动控制；灯具要美观，安装维修方便。上海中心大厦是国内首个采用最新照明及信息化控制技术的绿色节能超高层建筑。室内照明工程项目获照明工程设计三等奖。

本文拟就上海中心大厦智能照明系统的创新探索略作介绍。

一、上海中心大厦智能照明系统的目标

中心大厦照明的主要目标为：（1）按照功能区域来划分上海中心各个区域。（2）要求利用环境光感数据进行明暗有序和适度的照明环境让人进入上海中心就感受到舒适的办公环境。（3）灯光智能照明管理要求能够对大厦内所有功能区域的灯光照明进行实时监控、利用当地天文时钟计算日出日落时间进行照明场景控制、环境照度数据采集分析管理、日程安排灯光的场景动作等等。（4）大厦的照明耗电约占整个电能消耗的约35%，要求通过控制系统能节省更多的能源消耗。（5）大厦的灯具数量多，要求通过智能照明控制管理系统可延长灯具寿命，降低大楼照明运行费用。（6）大厦灯光智能照明系统可以与消防疏散系统进行联动，一旦发生火警，相对应的灯光照明回路会自动打开。（7）大厦灯光智能照明系统可以与安防监控系统进行联动，一旦某监控点发生报警动作，相对应的灯光照明回路会自动打开，为视频监控系统更好的进行视频数据采集。

二、上海中心大厦智能照明系统的难点

1.先进智能控制

上海中心大厦对照明的要求不仅要求提供舒适、绿色的光照，同时不同的区域场合需要不同的照明环境。传统的照明控制一般只包含了綜合布线、计算机网络、安防、消防、闭路电视监控等子系统，对于上述的要求是难以实现的。只有通过智能照明管理系统，可以实现不同功能区域建筑物的照明及能源管理，通过不同的场景模式、定时模式、感应模式、集中控制模式等进行管理，才能实现管理及控制。

2.实行多种照明

智能照明控制管理系统按不同时间、不同用途设定为工作模式、休息模式、来访模式、清洁模式、关闭模式，尤其是办公区域，无论是白昼或者是黑夜，始终要保持工作面的“恒照度”，同时要大大降低能耗的效果，这个新的照明在技术上需要突破。

3.良好节能效果

大厦的照明耗电占整个电能消耗约35%，这对智能照明系统提出了很好的要求，就是要用最经济的能耗来提供最舒适的照明，这是考验智能照明系统的管理效率。

4.延长光源寿命

延长光源的寿命不仅可以为上海中心大厦节省大量资金，而且大大减少更换灯具的工作量，降低了大楼照明系统的运行费用，管理维护也会变得非常简单，对于较难安装区域的灯具及昂贵灯具更具有特殊意义。这个新照明难点带来了新的课题。

5.要有联动控制

就是智能照明系统不仅要求消防系统、安防报警系统等，还要有应急照明控制，总之对自动控制、实时监控、报警系统要求有高可靠性。

三、上海中心大厦智能照明系统的实施

（一）选择照明光源

众所周知，随着科技的发展及新材料的应用，光源发光的小效率也在不断提高。从第一代的白炽灯发光效率8-15Lm/W到第二代的荧光灯发光效率50Lm/W；第三代的气体放电灯发光效率45-90Lm/W直至目前第四代的半导体发光二极管发光效率80Lm/W以上。在实际选用上，需要综合充分考虑光源的寿命、发光效率、安全性、经济性、维护性、显色性、使用的功能特性、光源配套灯具的适用性等方面的问题。所以，在上海中心大厦光源选用上我们采用了LED新光源。

LED照明产品，体积小，发光亮度高；能耗小，节能环保好；LED光发热量低，可以比白炽灯节能80%，比荧光灯节能39%，而且无污染，光源内无红外线、紫外线的辐射，也无汞等有害物质；寿命长，可靠性很高；一般寿命可达6万小时，最高寿命可达10万小时；照明很安全，维修也方便，是优选的光源。

（二）划分照明区域

亚明公司承接的项目一期由AB标段及地下车库组成。AB标段由8层至82层组成（不含设备层）。我们把上海中心大厦划分为五个区域、分别为：二区：8层至19层；三区：22层至34层；四区：37层至49层；五区：52层至65层；六区：68层至81层。单层面积从2500-4600平方米不等，地下车库由B3、B4、B5层组成。一期的AB标段是上海中心的核心部分，是组建后的上海中心办公区域。

（三）攻克照明难点

1.攻克办公区域的“恒照度”关

我们在办公区域每层楼面靠近窗户端设置了一圈照度/存在感应器，当白昼及夜晚太阳光射进办公区域时和无太阳光时，照度/存在感应器感应到光线的强弱的变化，自动反馈至总控制机房。因此，通过计算机的模拟计算，工作面的初始平均照度达到735LX。这样，经过室内灯光无极调光控制，有恒照度控制器自动调节日光灯的照度，使办公区域在工作面上，不管白天或黑夜，始终保持在500LX照度值。在公共办公区域，我们选取了长条形高光效LED灯具作为办公区域主光源，灯具长度为1.8米，功率为：60W，光效达到：80LM/W。色容差： 3.5 SDCM。色温：4000K。空间排布形式采用间距6米布置一条灯带，灯与灯之间采用无缝连接的方式。为防止炫光，在灯具出光面采用高透光性的磨砂亚克力面板，其透光率为85%以上，寿命能达到5万小时以上，并具备简易的可更换性。

2.攻克“节能”关

我们通过智能照明控制管理系统，通过环境系统数据的采集，充分利用室外自然光，对不同时间、不同环境光照度进行精确设置，利用最少的能源保证所要求的照度水平，进行合理管理，节能一般可达到30%以上。同时灯光调控系统对灯进行调光时，可节省的电能高达未用电能的 98%。 由于人眼对光强的感受是非线性的，因此，将亮度级降低 10% 以上而人却基本觉察不到亮度的变化。这样，就可以节省近 10% 的电能。如果将调光级别降低 50%，则可以节省大约 40% 的电能。这样智能照明控制管理系统能用最经济的能耗提供最舒适的照明。

3.攻克“延长光源寿命”关

我们找到灯具损坏的主要原因是电压过高，所以，适当地降低灯具工作电压是延长灯具寿命的有效途径。我们通过智能照明控制管理系统采用了软启动和软关断技术，通过电压限制，还成功地抑制电网冲击、浪涌电压，使灯具寿命延长2至4倍。

4.攻克照明“功能模式”关

我们把办公、公共区域设定为“工作模式”、“休息模式”、“来访模式”、“清 洁模式”、“关毕模式”，对每个功能模式实施不同照明。工作模式：平时工作时的亮灯状态，利用恒照度调节亮暗，使人眼不易有疲劳感；休息模式：休息时候亮灯状态，亮度为最亮状态亮度的50%，不影响人休息；来访模式：有重要客人到达时灯光100%亮度，不受恒照度调节控制；清洁模式：打扫卫生时，亮度为最亮状态亮度的40%，满足普通照明需要；关毕模式：所有灯光关闭，应急照明打开；

平时工作模式进入自动运行状态，也可以将照明回路做不同的亮暗搭配，使房间始终保持在合适的灯光环境下，操作时只需按动某一个场景按键即可调用所需的灯光场景。

（四）確定智能控制

1.五大控制

（1）定时控制：通过智能主机的定时功能，实现对各区域内用于正常工作状态的照明灯具时间上的不同控制。

（2）场景控制：通过控制面板、人机界面等，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的场景灵活切换和控制。

（3）照度自动调节控制：通过照度感应器等元件，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自动调光控制，使该区域内的照度不会随日照等外界因素的变化而改变，始终维持在预设照度值左右。

（4）移动探测控制：通过移动人感探测感应控制，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自动开关控制。

（5）应急照明的控制：大楼智能照明控制管理系统对上海中心的应急照明所执行的控制，包含以下两种控制：正常状态下的自动调节照度和区域场景控制同调节正常工作照明灯具的控制方式相同。在应急状态下对各区域内用于应急工作状态的照明灯具实现放弃调光等控制，使处于事故状态的应急照明达到100%。

2.二大功能

（1）支持国际天文时钟功能，通过大楼经纬度及国际天文时钟数据，可以得到大楼实际的日出日落时间（自动同步及运算）。

（2）灯光节能资源管理功能，可以把整个大楼的灯光照明数据整合进行实时监控、资源管理，更好地做好节能决策。

（五）先进智能照明系统

1.智能控制功能强大

有功能强大的软件支持，系统具有集中控制和分立式控制，兼容性好；具有区域管理控制、定时控制、琏路控制功能；并对灯光调光控制、场景控制、远程控制、感应控制、无线遥控及其他系统联动控制。

2.系统调节功能显著

系统可依据个人的喜好调节灯光的亮度、照明场景的组合、房间的温度、百叶窗的角度等。通过传感器和时段管理实现照明和温度节能，以最大限度地节约能源和提升客户的使用满意度。

3.系统稳定高可靠性

每个单元内置微处理机，可分立工作。一个执行模块故障不会影响其他执行模块，智能控制网关主机提供数据备份功能，当网关主机故障时，可以直接对执行模块进行手动控制。当执行模块发生故障时，只要设置好设备ID即可更换新的模块，不影响原有系统。

4.系统施工维护方便

系统的扩展性不必改动布线，只需添加总线单元、传感器和驱动器，就可以实现新的功能需求；智能化管理可记录并统计系统中设备的运行状况，并可远程监控系统中的设备，依据外界环境的变化自动调节设备的状态，功能的修改只需通过PC软件编程即可。

5.安装简易快捷

面板与执行的关联，采用列表形式，免去编程麻烦，普通电工即可胜任。

6.节省设计安装成本

只需铺设少许的线缆就可以构建一个完整的 系统，可节省大量设计和安装的时间和精力。

四、上海中心大厦智能照明系统的成效

（一）办公区域照明

室内的灯光控制，有恒照度控制器自动调节日光灯的照度，对办公区域进行恒光控制。通过系统控制灯光和窗帘，始终保持合适的办公照明灯光环境，可分别预设多种灯光场景，例如上班场景、下班场景、午休场景等等。该功能主要用于结合照明、电器控制、窗帘控制为一体，实现一键操作，也可手动操作。

（二）公共区域照明

公共区域的智能控制主要考虑到时间控制、亮度感应控制、温度控制、集中平台控制等。时间控制主要分工作日灯光的分时控制和节假日灯光的分时控制，同时结合亮度感应控制。当人进出较多的时段，打开公共全部回路的灯光，方便人们进出，当人进出较少时段，打开部分回路的灯光，此区域照明控制集中在相关的管理室，由工作人员根据具体情况控制相应的照明。操作既可由现场就地控制，也可由中央监控计算机控制，还可设置时间控制。过道、楼梯、卫生间等配置了红外动态传感器，实现人来灯亮，人走灯灭的效果。电梯厅和走廊灯光控制：当户外照度低于要求值时，亮度感应器自动开启电梯厅走廊过道灯；当夜幕深沉，时间控制器将自动关闭部分灯光，只保留部分灯光以达到最大的节能效果。随着外部光线的渐亮，亮度感应器关闭所有的照明。

（三）地下车库照明

地下车库区域功能性强，移动探测点数多，当有人或有车经过，当人（或车）进入该探测区域时，自动调节相应区域的灯光从20%亮度经过渐进方式提升亮度至100%全开，人去（或车走、车停）时延迟一段时间将灯具渐进方式调节到某一照度值60%，再延时一段时间后灯具关闭或调低至20%的最低使用灯光照度，

上海中心大厦是中国第一高楼（632米），国内首个采用最新照明及智能照明系统的高楼，节能率达58%；节能效果再提升30%；仅上海中心办公区域和停车库，年节约用电1273万度；年节约标准煤5093吨；年减少二氧化碳排放12694吨；年减少二氧化硫排放382吨；相当于节约10万棵树；年减少电费支出1273万元；年减少维护保养成本1512万元；2230路高清监控探头，为国内单体容量最高的监控平台。