《智能照明控制系统技术规程》标准解析

赵建平，林若慈，高雅春

(中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013)

引言

近年来智能照明技术快速发展，在工程领域有着大规模应用的潜力。针对智能照明控制系统应用中存在的问题，在广泛调研和总结国内外先进技术、开展技术论证的基础上，我们制定了《智能照明控制系统技术规程》。标准规定了智能照明控制的总则、术语、基本规定、性能要求、系统工程设计、安装和调试、验收、评价、运行和维护等方面，从全过程质量控制的角度，对智能照明控制系统实施的多个关键环节进行了规定，为智能照明的合理应用提供指导。本文从总体架构、主要技术要求、设计要点、调试要求和运行维护等方面对该标准的技术内容进行解读。

1 总体架构

从定义来看，智能照明控制系统是利用计算机、网络通信、自动控制等技术，通过对环境信息和用户需求进行分析和处理，实施特定的控制策略，对照明系统进行整体控制和管理，以达到预期照明效果的控制系统通常由控制管理设备、输入设备、输出设备和通信网络等组成[1]。系统控制层可分为中央控制层、中间控制层和就地控制层，各控制层之间通过通信网络进行联系。

图1 智能照明控制系统构成示意图

2 主要技术要求

1)功能要求。智能照明控制系统的功能为人服务，系统功能的设置应当以场所的活动类型、人员作息为基础，系统安全性、可靠性为保障，以空间的需求为核心。因此，标准从分区分组控制、时钟控制、调光调色、天然光利用、场景变换、能耗监测、故障报警、参数设置等方面对控制系统的功能作出了规定。从管理和控制便利性的角度，控制系统还可以设置远程查询监控、空间利用情况分析、设备资产管理、在线升级等功能，并提供人性化管理软件。从整个智能化系统来看，照明可以与其他设备联动控制，并预留数据采集系统接口。

2)性能要求。根据智能照明控制系统架构，设备整体上可以划分为控制管理设备、输入设备和输出设备，对设备性能的要求也围绕这三个方面展开。其中对控制管理设备要求更侧重于其功能要求和对软件的友好性、兼容性、权限、数据库等方面的要求。输出设备主要针对控制器进行规定，特别是对调光控制器做出了具体要求，包括光通量、光色变化、频闪、设定值偏差以及调光函数曲线满足人体视觉感官需求等规定。输入设备主要针对传感器进行规定，从传感器类型划分，主要涉及光电传感器、存在感应传感器等；从指标规定来看，主要包括测量量程、电气参数、工作环境、准确度、功耗等方面。

3)通信网络和协议。通信网络是沟通智能照明系统不同节点的桥梁，其可靠性也将直接影响照明系统的运行效果。标准根据有线通信和无线通信的特点，分别其对性能做出了相关规定，包括适应性、抗扰性、扩展性、数据传输质量等方面的要求。目前行业内没有通用的通信协议，有多种由相应产业链支持的通信协议，而且其应用层协议不一样。关于不同应用场所，不同控制单元间的通信协议和方式，国际上标准众多，如BACnet、ModBus、DALI、DMX512、ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth等。为保证智能照明控制系统设备具有较好的互换性和兼容性，本标准规定：对于建筑照明，应采用标准通信协议或开放专用协议；对于室外照明，推荐采用标准通信协议或开放专用协议。

4)安全性。相较于传统照明控制系统，智能照明系统除应满足电气安全和电磁兼容的要求外，还需要重点考虑其网络安全性。随着越来越多的照明设备上网，可以在网上获得数据，这使网络安全性成为关系用户隐私的重要问题。这项技术不能为用户提供保护措施，将会置客户于危险境地，这对消费者信心也是一个严重威胁。因此，标准规定了智能照明控制系统的信息安全级别不应低于信息系统安全等级三级的要求，但对于有特殊安全需求的场所需要考虑更高安全级别的控制系统。

3 设计要点

智能照明控制系统给设计师带来更多的发挥空间，但设计时需要考虑更多的因素，也给设计增加了一定的难度。特别是需要考虑底层输入、输出设备的配置与布置以及基于场所特点和人行为习惯的照明系统智能运行策略等。

1)系统配置。出于设备匹配和兼容性的考虑，标准要求统一配置传感器、控制器、人机界面、通信网络以及相关接口。其中，传感器由于需要准确获取光环境现场的环境参数，因此在设计时需要特别注意。一方面，要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定，因为即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选择，需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程大小，被测位置对传感器体积的要求，测量方式为接触式还是非接触式，信号的引出方法，有线或是无线传输信号，传感器的来源，价格等。然后考虑传感器的性能指标，主要包括：灵敏度的选择、频率响应特性、线性范围、稳定性以及精度等。另一方面，传感器的布置应当做到覆盖人员所在区域，避免出现人在灯灭的情况。此外，系统配置还涉及到协议的选择、设备地址的标注以及开关的布置等方面要求，本文不再展开说明。

2)控制策略。在满足软硬件的前提下，控制策略的选择将体现智能照明系统和环境的匹配性，因此，控制策略的选择建立在光环境需求和环境特点的基础之上。基本控制策略的选择可参考表1进行。

表1 照明功能需求对应的控制方式/策略

4 调试要求和运行维护

智能照明系统高度集成，其安装相较于传统照明系统更为复杂，甚至一个部件的缺乏都可能使得部分系统或整个系统处于异常状态而无法正常工作。因此，需要更为详尽完善的文件支撑和安装依据、更为专业的人才以及更长的施工周期。同时，在照明系统趋于智能化、复杂化之后，在安装结束后往往需要对其进行系统调试，调整各设置参数，以使其更好地匹配相关环境，从而提高使用人员的舒适度和满意度，减少照明系统的能源消耗，降低建筑运行和维护难度。

运行维护阶段需要注意的是除一般性的检查维护(维护保养、传感器校准等)外，还需要对其产生的数据进行维护，确保智能照明系统的数据安全和正常运行。

5 展望

作为关于智能照明控制系统的综合性技术标准，标准充分考虑了我国智能照明控制系统应用的实际情况，其实施将有利于指导智能照明控制系统的设计、施工、调试、验收以及运行维护，对于促进智能照明的合理应用、提高光环境质量、降低照明能耗具有积极的作用。