智能建筑照明自动控制系统及关键技术分析

李洪伟

寿光市华新建设工程质量检测有限公司 山东寿光 262750

当前，我国居民日常的照明耗电量大约占电力总耗电量的1/5，显然这是非常大的一部分耗电比重。因此提升照明系统的节能设计水平对于节能减排，降低能耗意义重大，同时也能够有助于应对目前电力供应短缺的情况。我国建设部对照明节能设计的要求是在确保工作中的视觉需求不受影响、照明效果不会降低的前提下，利用太阳能、风能等清洁能源在最大程度上降低照明系统的电能消耗，在智能照明控制系统中应用节能设计对用电量进行控制，实现节能环保的目标[1]。

1 智能照明控制系统组成

1.1 系统单元

这一部分主要是对系统智能照明提供工作电源以及其他各种系统的相关接口。同时也承担着对智能照明控制系统当中各组分区域控制以及信号采样的网络作用。子系统主要是对各个分组区域进行具体控制，主系统和子系统之间的连接，主要通过信息等原件实现数据的传输。

1.2 输入单元

输入单元的主要作用是对外部的控制信号进行转换，从而形成能够在网络进行传输的信号。在智能控制系统当中，可编程的多功能输入开关以及其他的红外线接收开关和遥控器等是输入单元的主要表现形式。除此之外，多种多样的控制板和传感器，能够在对环境亮度进行检测的过程当中，通过输入单元的数据转换进而控制开关对地铁电气工程的光源亮度进行调整，使整体的亮度保持在适宜范围之内，能够有效地对电能进行利用，并且不会影响到光照效果。

1.3 输出单元

输出单元所承担的责任，主要是对输入单元当中转换的网络信号进行接收，然后对相应的回路来进行信号输出，以达到实时控制的作用。在智能照明控制系统当中，输出单元的表现形式非常多样化，主要包括继电器调光器模拟量输出单元以及照明灯具调光接口和红外输出模块等多种多样的表现形式。

2 智能建筑照明自动控制系统及关键技术

本文以会议室为例，提出了基于现场总线KNX 的智能照明控制系统设计方案，具有很好的市场应用价值。

2.1 系统概况

总线设备基本上可以分为三类：传感器、执行器和控制器。开关命令、控制信号等信息是以报文的形式在各总线设备之间传输。KNX 报文的结构包括：总线专用信息、具体任务的相关信息和校验信息。报文中源地址只能是物理地址，表示发送报文设备所在的位置；目标地址则可以是物理地址或者是组地址，用来指明接受报文的对象，可以是一台或者多台设备，也可以是在同一线路或不同的线路中。物理地址在调试时逐一确定且唯一，根据设定的功能将相关的设备放入同一个组中，同时设定组地址。当对组地址发送指令时，同一组地址内的设备均可接收到报文，并执行相应动作[2]。

2.2 KNX 总线在办公大楼中的应用

（1）办公楼中的照明控制要求。在办公楼中，根据各区域的使用功能不同进行具体设计。会议室作为典型场所，经常使用大量高科技电气设备，利用KNX 可以方便的实现多媒体设备和会议室内灯光、窗帘等的联动；在缺乏自然光的车库或地下停车场，车道两侧的灯光主要靠场景控制器和红外线移动感应器控制。当有人或车辆经过时，相邻区域内的灯光迅速变亮，延迟一段时间后，若没有检测到人员走动或车辆经过，则把灯具亮度降至设定值；大楼景观照明是商务楼的名片，成片的灯光可以用定时的循环控制来实现不同的灯光效果，通过组合灯光的亮度和颜色来满足使用者的具体要求。本文以会议室为例，搭建了基于现场总线KNX 的控制系统，并做了智能照明控制实验。

（2）硬件设计。根据会议室智能照明控制的要求，系统选用符合KNX 现场总线标准的西门子GAMMAinstabusKNX 楼宇管理系统。按照会议室所需实现的功能、建筑平面图和办公家具布置平面图，设计了instabus 控制平面图。会议室照明由LED 直管日光灯、筒灯、灯带和电动窗帘等构成，控制回路较多且功能不一，空间跨度较大，设计时在会议室入口处配置一个5WG1203 四联触摸开关面板（每一联有两个按键可以分别使用）。由于系统需要开关控制、卷帘控制、调光控制和场景控制等控制方式，设计时选用5WG1510/03 负载开关、5WG1536D51 开关/调光执行器、1 ～10V调光执行器、电动遮阳帘执行器和5WG1305 场景控制器等为执行器，设置5WG1146IP 网关IP 地址并与Insight 组态软件相连接以便实现与上位机的通信，所有的执行器和总线元件均安装在配电箱内的DIN 导轨上，执行器和总线元件之间用KNX 总线相连接，并与相应的控制回路连接。

（3）软件控制方式设计。硬件设计完成之后，按照会议室智能照明控制要求，采用ETS5 调试软件进行编程设计。首先在ETS5 中创建房间，添加设备，分别设置各设备的物理地址并下载。通过响应的组地址，将通信对象彼此逻辑的链接在一起。当为通信对象分配多个组地址时，可以形成具有多个连接的通信对象。会议室四联触摸开关面板的第1-第4 联的A1，B1，C1，D1 分别控制WL1，WL2，WL3，WL4 回路，每联面板的短按用于控制回路的切换，长按用于控制回路的调光；A2，B2 分别控制WL5，WL6，短按为对窗帘进行开关控制，长按为对窗帘的开度控制；C2，D2 分别对场景一和场景二进行控制[3]。

3 结语

选择智能照明方式，不仅能为人们创建出舒适节能的生活环境，还能够促使建筑照明节能设计的水平不断提升。智能照明是今后节能设计工作的重点工作，也是照明领域未来发展的趋势，因此研究智能照明具有极大的现实意义。