张娟
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】智能照明控制是一种被广泛引用于建筑中的节能型照明控制方式。主要简介了KNX的基本原理、结构和系统提点。通过其在综合体项目中的实际应用情况，对控制方案做了阐述。
【关键词】智能照明；KNX总线；控制模式；绿色照明
1工程概况
某综合体是位于上海外滩风貌旅游区、十六铺水上旅游中心及上海豫园特色商业旅游区的交汇点。工程建设基地面积为45472m2，总建筑面积426073m2，地上建筑面积274777m2，计容面269968m2，地下室面积约为151296m2。其中南地块是由两栋较高层办公塔楼、商业裙房和地下车库组成。
本工程优越的地理位置使得其设计定位为汇集商业、商务办公、文化中心等多种功能业态，为多功能集聚的新型城市综合体。其建成后将给上海外滩增添一抹新的亮丽风景，同时也让上海外滩成为世界的会客厅。
图1 本综合体照明效果图
本项目具有办公类建筑和商业类建筑的复合多重要求除办公大堂、重要办公室和重要会议室等特殊重要场所外，办公类项目总体对照明控制的要求简单，以开关控制为主。商业类项目对照明的控制要求就相对较高，不仅有基本的开关控制，更有针对商场中庭、休息区、走道及展示区等不同部位大量调光控制。
因此，本项目的照明系统具有控制区域多、灯具数量多、控制要求多的特点。为了实现照明的艺术性和舒适性，同时也是为了提高项目后期运营管理效率，更是为了实现节能的“绿色照明”，所以该项目的照明系统中应用了欧洲的KNX/EIB技术KNX系统。
2系统结构设计
2.1系统基本原理
智能建筑控制系统采用KNX总线标准。KNX标准起源于欧洲，是汇集了其技术前身欧爿、It安装总线(ElB)、欧洲住宅系统(EHS)及BatiBUS 20年的知识经验所得的结果。系统符合国际标准ISO/lECl4543、欧洲标准EN90050、美国标准ANSI/ASHRAEl35、中国GB/Z20965住宅和楼宇控制标准，并且是此领域中全球性的住宅和楼宇控制开放标准。
系统元件主要分为传感器、驱动器和系统元件等3大类设备。传感器的功能是负责根据环境情况或手动操作向驱动器发出控制信号。驱动器的任务是接受并处理前期传感器传送的信号，并做出相应的动作。如灯光的开关、灯光照度的调节等。系统元件是为系统运行提供必要的基础附件，如信号接口和电源模块等。系统中受控的负载直接与控制系统的驱动器相连。所有传感器和驱动器都是通过总线相互连接。当智能面板的按钮按下时，命令信号通过KNX总线向设定的驱动器以电信号的方式发出指令，驱动器收到信号后经过内置CPU进行信息处理后再驱动负载，实现相对应的功能。这意味着在系统没有任何改动的情况下通过编程可实现功能的灵活多变。具体系统工作原理见图2。
图2 系统工作原理示意图
2.2系统拓扑结构
系统至小的结构单位为支线，至多64个总线元件在同一支线上运行，每条支线实际所能连接的设备数取决于所选电源的容量和支线元件的总耗电量。
至多15条支线通过线路耦合器连接在一条干线上，由支线和干线组成的系统结构称之为区域。同时也可以通过区域耦合器将系统主干线上扩展链接15个区域，这样由支线、干线和主干线共同组成的结构成为系统。整个系统容量至多可以接入14400个总线元件(64X15×15)，数据传输速率为9600bit/s。系统的拓扑结构示意见图3。
图3 系统拓扑结构示意图
除此以外，一些总线元件还可以控制多达8个独立的电路。这种拓扑结构使系统排列紧密、层次分明，且有利于将来对系统的进一步扩容，体现了KNX系统的灵活性，这是传统的布线方式所无法比拟的。
2.3系统特点
(1)系统结构是分布式总线结构，系统内传感器和驱动器有独立CPU乖13储存器，相互之间是对等关系。可以独立工作运行，即使当主机或通信网络故障时，仍可按预定程序工作。任何模块损坏或拆卸均不影响其他模块工作，增加系统可靠性和安全性。
(2)所有输出驱动模块均带有机械自锁装置，即使模块断电，也不会自行释放。
(3)所有输出驱动模块选用1 6A驱动器，尤其适合阻性负载，并且都带有手动操作开关，可在应急时进行强行手动启动。
(4)输出模块具有长动作机械寿命(满负荷电流及cos=O．8时)≥10万次。
(5)开关模块在灯具集中启动时，通过编程可使灯具自动分组延时打开，防止产生过大的浪涌电流。对金属卤素灯有通断延时保护功能，即金属卤素灯关闭后，再次打开需经过预先设置的延时时间。
(6)所有输出模块、系统电源等均采用标准模数化设计尺寸，35mm丁导轨安装在强电照明箱内，与强电微型断路器配套于同一照明箱中，无需专用控制箱。
3系统区域设计
根据表1不难发现本项目无论是从面积、层高还是业态上都可以算是一个较为复杂的多形态城市综合体，故本文无法一一赘述所有控制内容。因此按普遍性和实用性的原则，选取了塔楼办公的公共区域、裙房商业的公共区域和地下车库作为控制对象作详细说明，时段划分可详见表2。
表1 各部分建筑层数及建筑面积
表2 项目智能照明控制模式汇总表
3.1塔楼的公共区域
塔楼主要用于商务办公，其公共区域指的是办公业态下的办公大厅、电梯厅、公共走道及卫生间等位。这些部位具有早晚高峰及午休高峰时间人流多、照明时间相对固定、要求相对简单的特点。因此需要对上班时间、下班时间及巡更时间等时间对灯光照度做出个合理的规划，从而可以通过对时间点、时间段以及周、月、年度特殊节假日的定时功能来确保在非正常工作时间内的能源消耗。在上班模式下还可以峰时段交替开启不同回路的灯光，从而延长灯具的寿命，降低灯具的维护成本。
控制模式可设定：上班模式，全部灯光100%；下班模式，部分灯光70%；巡更模式，部分灯光25%。
3.2裙房的公共区域
本项目的商业裙房规模大、档次高，因此在商场的招商定位位于国际主流一线品牌。可以想象，见商场店中店的照明要求会根据租户要求另行设计，不在本文讨论范围。
本文主要讨论商场中以顾客为主的走道和中庭以及营业员为主的货物通道等公共区域。商场灯光需求相对较多，可分为准备时段、营业时段、清扫时段等多种模式。同时根据模式调整照明的回路数量，以达到减少能耗的目的。控制模式可设定：营业时段，全部灯光100%；准备时段，部分灯光70%；清扫时段，部分灯光25%。
3.3地下车库
本项目地下4层主要用于满足两栋办公楼中企事业单位工作人员的长租车辆泊车，因此该楼层的灯光控制模式要充分考虑早晚高峰时段为繁忙时段，而工作时间和下班时间为空闲时段的需求特点。系统可根据模式状态将车道照明和车位照明划分为1/2、1/3等多回路组合。地下4层控制模式可设定：繁忙时段，车道灯光100％，车位灯光100％；空闲时段，车道灯光70%，车位灯光50%。
地下3层主要用于满足企业访客和商场顾客的临时车辆泊车，因此该楼层的繁忙时段自商场运营时间起前后备延伸一小时，其他时间为非繁忙时段。同时由于临时车辆的车位具有随机性的特点，故在照明数量上可以考虑按区域回路逐步开启，从而引导车辆停泊。也就是说当临时车辆进入车库的时候，系统只开启某一区域的车位照明和车道照明，将驾驶员的注意力引导该区域。同时系统对车库内其他区域经保留车道应急照明，关闭或减少车位照明。
4 安科瑞智能照明控制系统
4.1系统简介
Acrel-BUS智能照明控制系统，是基于KNX总线技术设计的控制系统。KNX总线技术起源于欧洲，是在EIB，Batibus和EHS这三种住宅和楼宇的总线控制技术上发展起来的，其中EIB（European Installation Bus,欧洲安装总线）是该总线技术的主体。
Acrel-BUS智能照明控制系统采用标准的2*2*0.8EIB BUS总线（即KNX总线）作为总线线缆，将所有的智能照明控制模块连接到一起并组成一套完整的控制系统，既可实现照明灯具的远程集中控制，又可实现就近控制功能。该系统理论可连接控制模块数量达580000多个。
安科瑞智能照明产品种类齐全，方案完善。用户可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能控制，特别适合于各类智能小区、医院、学校、酒店，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明系统。
4.2系统工作原理示意图
4.3产品选型
4.3.1开关驱动器
用于对设备进行开关控制的驱动器，具有延时、预设、逻辑控制、场景、阈值开关等功能，电气参数如下：
4.3.2调光驱动器
2路0-10V调光器，可对每路进行回路开关控制并输出0-10V调光信号对具有0-10V调光接口的灯具进行调光,具有开关、场景、状态反馈等功能，电气参数如下：
4.3.3传感器
传感器是一种能感受外界信号、物理条件（如光、移动）的设备装置，并将感应的信息传递给其它设备装置（如调光器、开关驱动器），电气参数如下：
4.3.4总线电源
KNX/EIB系统标准供电电源，为总线提供电压640mA 输出电流，至多可以为 64 个设备供电，带总线复位、 过流指示和短路保护。标准导轨安装，电气参数如下：
4.3.5智能面板
用于接受按键触动信号，可通过区分短按与长按并结合不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能，电气参数如下：
4.3.6干接点输入模块
用于接受外部干接点信号输入，可通过不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能，电气参数如下：
4.4系统功能
（1）光照度（需要配照度传感器）监测，对利用自然光照明区域，根据自然光照度变化，进行照明控制和调节，满足照明和节能要求；
（2）公共区域、走廊、通道、门厅、电梯厅等的照明，应设置红外或微波类人体感应器，并结合智能控制面板，实现各种场景照明控制，尽可能较少灯具点亮时间；
（3）楼梯间照明采用人体感应探测控制；
（4）设备房、设备房走道采用分组就地控制；
（5）室外路灯、景观等照明采用光照度控制结合时控的集中控制方式；
（6）监控系统界面友好，画面美观,实时显示各区照明工作状态；
（7）应具有完善的用户权限管理功能，避免越权操作；
4.5系统应用领域
4.6系统的控制优势
（1）系统可通过、触摸屏、电脑对现场的灯光、空调及窗帘等进行远程集中控制，使得控制更加方便智能，用户体验更好；
（2）系统中控制模块均工作在直流30V安全电压下，用户操作更加安全、舒适；
（3）系统在实施过程中，充分结合自然光及人员的活动规律来自动控制灯光，减少能源消耗，达到很好的节能效果；
（4）系统采用分布分布式KNX总线结构，搭建简单灵活，系统内各模块互不影响，可独立工作，可靠性更高；
（5）多种控制方式可供选择，如本地控制，自动感应控制，定时控制，场景控制和集中控制等，控制方式更灵活；
（6）系统的自动控制、远程集中控制等功能，在实现自动化的同时，大量减少了值班人员，提高了管理水平和工作效果；
（7）升级系统内控制模块或更改系统功能时，无需增加连接线，不需关闭整个系统，只需更改设备参数即可实现，维护方便，操作简单；
（8）系统可与消防系统联动，在出现消防报警时，强制打开应急回路，方便人员疏散，从而降低了人员伤亡的风险，提高了建筑的安全性。
4.7安科瑞组网方案
智能照明控制系统组网方式灵活，扩展方便，当系统模块数量较少、距离较近、范围较小时，各设备以树形枝状延伸，构成支路系统智能照明控制系统；当系统模块数量较多、距离较远、范围较大时，用支线耦合器组成多条支路，构成区域智能照明控制系统；当系统模块数量很多、距离很远、范围很大时，用支线耦合器、区域耦合器等构成楼群智能照明控制系统。
5 结语
综上所述，本项目若采取传统的照明系统的话必将耗费大量的人力物力，同时也会消耗大量的能源。智能照明系统在安全性、舒适性、节能性等方面都有着显著的优点。他既能降低物业持有者的运营成本，也能提高物业管理者的工作效率和管理水平，更能提高物业使用者的黄金质量。同时更重要的他是在满足保证物业正常运行的前提下，还能根据人员的活动状况、工作规律、自然光状态来调节室内环境照明，以大限度地减少能源消耗，从而实现项目的绿色环保和生态可持续。随着我国经济的发展，国家对建筑节能的日益重视，智能照明系统发展也会更加广阔。
参考文献
［1］宋媚琳.I-bus智能照明系统在综合体项目中的应用.
［2］安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版.
作者简介：张娟，女，本科 安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能照明控制系统的研发与应用 Email: 2885050128@qq.com，手机：18701997519（微信同号），QQ:2885050128
