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淺談EBI智能照明控制系統(tǒng)在濱海實訓(xùn)基地中的應(yīng)用
更新時間：2021-05-28點擊次數(shù)：1894次
淺談EBI智能照明控制系統(tǒng)在濱海實訓(xùn)基地中的應(yīng)用
摘要：隨著計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)、總線技術(shù)及信號檢測技術(shù)等迅猛發(fā)展和相互之間的滲透，樓宇照明控制枝術(shù)有了很大發(fā)展。智能化照明系統(tǒng)是指利用計算機、無線通訊數(shù)據(jù)傳輸、計算機智能化信息處理及節(jié)能型電器控制等技術(shù)組成的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對各照明設(shè)各的智能化控制。
關(guān)鍵詞：EIB；控制系統(tǒng)；應(yīng)用
0、引言
相比目前部分智能大廈所采用的樓宇自控（BA）系統(tǒng)對照明的監(jiān)控，以及各種采用現(xiàn)場總線技術(shù)的智能照明控制系統(tǒng)， EIB智能照明系統(tǒng)體現(xiàn)出強大的性，在智能建筑中的應(yīng)用越來越廣泛。與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比，智能化照明系統(tǒng)具有對照明燈具亮度的強弱調(diào)節(jié)、燈光軟啟動、定時問啟動控制、各種場景的設(shè)置等功能；并且具有節(jié)能、效率高等特點。 照明智能化系統(tǒng)不僅可以提高照明系統(tǒng)的控制和管理水平，減少照明系統(tǒng)的維護成本，還可以節(jié)約能源，保護環(huán)境，減少照明系統(tǒng)的運營成本，提高經(jīng)濟效益。智能照明控制系統(tǒng)目前大多應(yīng)用于各大城市的公用、民用建筑，如賓館、圖書館、寫字樓等，針對當前濱海實訓(xùn)基地的智能化建設(shè)，智能照明系統(tǒng)的設(shè)計與實施，將為學校帶來節(jié)能環(huán)保與智能管理的良好前景。
本文將闡述濱海實訓(xùn)基地智能照明控制系統(tǒng)整體方案的設(shè)計。
1、EIB總線智能照明控制系統(tǒng)概述
EIB系統(tǒng)，在歐洲為EuropeanlnstallationBus,即歐洲安裝總線，是指一種專門用于智能建筑領(lǐng)域的現(xiàn)場總線標準，其具有開放性，互操作性、分布性和靈活性的特點。
EIB總線系統(tǒng)通過單一多芯電纜替代傳統(tǒng)的、分離的電力電纜和控制電纜，同時實現(xiàn)各路開關(guān)能夠相互傳送控制指令。 其線纜的敷設(shè)可以是線型、樹型或星型結(jié)構(gòu)，擴容和改裝方便易行。各類智能化元器件使其可以通過編程改變功能，既能夠單獨完成開關(guān)、控制、監(jiān)視等工作，也可根據(jù)需求進行多種組合。與傳統(tǒng)線路安裝方式比較，EIB總線系統(tǒng)無需增加元件數(shù)目就能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能，具有高度靈活性。
圖1 EIB系統(tǒng)工作原理
由上圖可看出，EIB總線系統(tǒng)的智能面板開關(guān)替代了傳統(tǒng)的面板開關(guān)，智能面板開關(guān)只與EIB控制總線連接，智能面板開關(guān)通過總線發(fā)送信號控制相關(guān)的驅(qū)動器即執(zhí)行器，從而實現(xiàn)對燈光等設(shè)備的控制，由此可見，EIB系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是全分散型的結(jié)構(gòu)，不需要任何集中控制器之類的設(shè)備，不同于上一代集散式控制系統(tǒng)，另外對燈光設(shè)備的控制是通過軟件編程實現(xiàn)的， 面板開關(guān)屬于低電壓設(shè)備，不直接切斷強電進行控制，*不同于傳統(tǒng)的面板開關(guān)的控制。
2、EIB智能照明控制系統(tǒng)主要功能
針對學校實訓(xùn)環(huán)境的照明要求，EIB智能照明控制系統(tǒng)的具體控制功能設(shè)計如下：
2.1 燈光照度控制
通過定時控制或光感控制，在需要的時間將需要的區(qū)域如實訓(xùn)1號樓層某個實訓(xùn)區(qū)域的照明、遮陽，通過調(diào)光的方式或智能開關(guān)的方式將燈光控制到合適的照度，以節(jié)約能源和降低消耗。
2.2 教學場景控制
根據(jù)實訓(xùn)教學要求，可設(shè)定不同的燈光模式，在教學過程中可按照設(shè)定的燈光場景進行切換。如進行多媒體教學演示時， 可采用多媒體教學模式；實訓(xùn)操作時可切換到實訓(xùn)模式。
2.3 定時控制及移動感應(yīng)控制
實訓(xùn)樓樓梯及走廊的燈通常在無人或非上班時間可能依然開著，通過定時控制及移動感應(yīng)控制的結(jié)合，保證樓梯及走廊的燈光在各時段定時開啟/關(guān)閉，放學后或無人時定時關(guān)閉燈光，同時自動啟動移動感應(yīng)器，有人走動時開啟燈光，人走開后自動關(guān)閉，達到節(jié)能、便于管理的目的。
2.4 集中監(jiān)控
通過計算機集中控制系統(tǒng)，在管理平臺上顯示各子系統(tǒng)模擬圖，實時監(jiān)控各實訓(xùn)樓內(nèi)照明設(shè)備的運行狀況，及時進行調(diào)整，合理控制相應(yīng)區(qū)域的照明設(shè)備，節(jié)約能源。
2.5 遠程控制與管理
通過網(wǎng)絡(luò)接口，可與其它樓宇控制系統(tǒng)集成，根據(jù)樓宇控制系統(tǒng)發(fā)出的操作指令，執(zhí)行相應(yīng)的動作，實現(xiàn)遠程控制與管理。
3、濱海實訓(xùn)基地智能照明需求分析
3.1 節(jié)能
實訓(xùn)基地由3幢3層L型建筑構(gòu)成，包括各專業(yè)實訓(xùn)室、 部分機房、教室及教師辦公室，主要在白天進行教學活動〕一般情況下自天多數(shù)會處于開燈狀態(tài)，晚上集中關(guān)閉，比較容易出現(xiàn)無人時燈仍然開著的情況。采用智能照明控制系統(tǒng)的目標是可根據(jù)不同時間段，進行照明模式的劃分，把不必要的照明關(guān)掉，需要時自動開啟；同時利用自然采光，對室內(nèi)照度進行自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)節(jié)能的目的。
3.2實現(xiàn)多種照明效果
實訓(xùn)教學樓中除實訓(xùn)室外，還有部分機房、多媒體教室、 普通教室以及教師辦公室，實訓(xùn)室內(nèi)還有展示區(qū)域、操作演示區(qū)域、討論區(qū)域等等區(qū)域的劃分，對于不同區(qū)域和各區(qū)域的功能劃分，照明就不能只單純的滿足視覺上的明暗效果，更需要具各多種控制方案，提供比較豐富的視覺效果，如可設(shè)定展示區(qū)域、操作演示區(qū)域、討論區(qū)域、多媒體教學、傳統(tǒng)教學、 辦公審等不同區(qū)域場景〕
3.3 實現(xiàn)科學管理
智能照明控制系統(tǒng)以自動控制為主、人工控制為輔，實現(xiàn)集中監(jiān)控，自動實現(xiàn)開關(guān)和調(diào)光功能，并可根據(jù)需要隨時修改〕 同時，可通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程控制和訪問，實現(xiàn)科學管理，減少管理維護人員配備〕
4 實訓(xùn)基地智能照明控制系統(tǒng)總體設(shè)計
實訓(xùn)基地智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計目標在于突出智能化、科學化管理和節(jié)省能源、運營費用，因此系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)具體體現(xiàn)合理細分控制回路，設(shè)置回路控制方式及系統(tǒng)運行方案。
4.1硬件配置
本系統(tǒng)總線元件采用模塊式組件，分為電源模塊、傳感器模塊、開關(guān)模塊、調(diào)光模塊、窗簾驅(qū)動模塊、LC藕合器、IP網(wǎng)關(guān)等。
開關(guān)模塊分4路、6路、8路及10路輸出，可分別對多個獨立的負載回路進行開關(guān)控制。
調(diào)光模塊設(shè)計有1路、3路兼300/600/900/1000W及大功率調(diào)光等小同負載容量模塊，配合電子整流器對照明燈具進行調(diào)光控制，這些模塊根據(jù)具體照明要求安裝在各建筑樓層的照明配電箱中。
傳感器有光線傳感器、人體傳感器、移動傳感器等，安裝在各被控區(qū)域內(nèi)，此外，還有用于DIN導(dǎo)軌安裝的數(shù)據(jù)傳輸母線，用于線路擴展的支路耦合器，EIB專用電纜和編程用USB接口等。
4.2 軟件配置
系統(tǒng)軟件分為監(jiān)控組態(tài)軟件和編程軟件。
在集中控制室內(nèi)設(shè)置一臺智能照明控制系統(tǒng)監(jiān)注主機，安裝WinSwitch組態(tài)監(jiān)控軟件及ETS編程軟件。
監(jiān)控主機可以為操作人員提供圖形化監(jiān)控界面，通過主機監(jiān)控軟件監(jiān)視整個智能照明系統(tǒng)的運行情況，并可以在照明設(shè)備平面布置圖上實時動態(tài)顯示各區(qū)域的照明設(shè)備使用狀況。
同時，可以通過編程軟件ETS2.0對各個模塊進行編程，為每個模塊設(shè)置獨立的物理地址，每個回路設(shè)置一個組地址，通過將相應(yīng)的模塊、回路地址組合到一個組地址的方式進行控制， 使系統(tǒng)控制其有較高的萬便性〕
4.3 總體方案
在本方案中，使用EIB通信裝置及ETS編程軟件，將照明控制設(shè)計為一個獨立的控制子系統(tǒng)，同時，把風機盤管、電動窗簾、分體式空調(diào)等設(shè)備的控制納入控制系統(tǒng)，進行深化設(shè)計、利用EIB系統(tǒng)提供的各類接口，還可實現(xiàn)與門禁系統(tǒng)、BAS、 安保系統(tǒng)和消防系統(tǒng)的集成。
根據(jù)實訓(xùn)樓的位置分布、照明設(shè)備數(shù)量及各區(qū)域功能需求，設(shè)計采用9條主線，分別控制3幢實訓(xùn)樓及各實訓(xùn)樓的實訓(xùn)區(qū)域、多媒體教室、機房、辦公室等照明設(shè)備，各主線可構(gòu)成獨立的照明控制子系統(tǒng)，
EIB總線標準定義了與以太網(wǎng)的接口，因此可以采用IP網(wǎng)關(guān)來代替區(qū)域耦合器，利用已有的校園網(wǎng)，構(gòu)成完整的校園智能照明控制系統(tǒng)。
5、安科瑞智能照明控制系統(tǒng)介紹
5.1系統(tǒng)簡介
Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)，是基于KNX總線技術(shù)設(shè)計的控制系統(tǒng)。KNX總線技術(shù)起源于歐洲，是在EIB，Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術(shù)上發(fā)展起來的，其中EIB（EuropeanInstallationBus,歐洲安裝總線）是該總線技術(shù)的主體。
Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)采用標準的2*2*0.8EIBBUS總線（即KNX總線）作為總線線纜，將所有的智能照明控制模塊連接到一起并組成一套完整的控制系統(tǒng)，既可實現(xiàn)照明燈具的遠程集中控制，又可實現(xiàn)就近控制功能。該系統(tǒng)理論連接控制模塊數(shù)量達580000多個。
安科瑞智能照明產(chǎn)品種類齊全，方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能控制，特別適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統(tǒng)。
5.2系統(tǒng)工作原理示意圖（見圖2）
5.3產(chǎn)品選型
5.3.1開關(guān)驅(qū)動器
型號
參數(shù) | ASL100-S2/16 （2路開關(guān)驅(qū)動器） | ASL100-S4/16（4路開關(guān)驅(qū)動器） | ASL100-S8/16 （8路開關(guān)驅(qū)動器） | ASL100-S12/16 （12路開關(guān)驅(qū)動器） |
設(shè)備供電 | DC21-30V12mA(max)功耗<360mW負載電流<16A負載電壓：AC110-250V | |||
操作指示 | LED指示燈及編程按鍵 | |||
防護等級 | IP20EN60529 | |||
溫度范圍 | 正常運行：-5℃-45℃；儲存溫度：-25℃-55℃；運輸溫度：-30℃-70℃ | |||
安裝方式 | 標準DIN35mm軌道安裝 | |||
5.3.2調(diào)光驅(qū)動器
型號 參數(shù) | ASL100-SD2/16 （2路0-10V調(diào)光驅(qū)動器） | ASL100-SD4/16 （4路0-10V調(diào)光驅(qū)動器） |
設(shè)備供電 | DC21-30V12mA(max)功耗<360mW負載電流<16A負載電壓：AC110-250V | |
操作指示 | LED指示燈及編程按鍵 | |
防護等級 | IP20EN60529 | |
溫度范圍 | 正常運行：-5℃-45℃；儲存溫度：-25℃-55℃；運輸溫度：-30℃-70℃ | |
安裝方式 | 標準DIN35mm軌道安裝 | |
5.3.3可控硅調(diào)光模塊
型號 參數(shù) | ASL100-TD2/5（2路可控硅調(diào)光驅(qū)動器） |
設(shè)備供電 | DC21-30V12mA(max)功耗<360mW負載電流<5A負載電壓：AC110-250V |
操作指示 | LED指示燈及編程按鍵 |
防護等級 | IP20EN60529 |
溫度范圍 | 正常運行：-5℃-45℃；儲存溫度：-25℃-55℃；運輸溫度：-30℃-70℃ |
安裝方式 | 標準DIN35mm軌道安裝 |
5.3.4傳感器
參數(shù) | ASL100-T2/BM （照明及人體移動二合一傳感器） | ASL100-T2/BR （照明及微波二合一傳感器）
|
感應(yīng)范圍 | 人體感應(yīng)距離5-7m 照度感應(yīng)0-65535lux | 微波感應(yīng)距離5m照度感應(yīng)0-65535lux |
設(shè)備供電 | DC21-30V12mA(max)功耗<360mW | |
操作指示 | LED指示燈及編程按鍵 | |
防護等級 | IP20EN60529 | |
溫度范圍 | 正常運行：-5℃-45℃；儲存溫度：-25℃-55℃；運輸溫度：-30℃-70℃ | |
安裝方式 | 嵌入式吸頂安裝 | |
5.3.5總線電源
型號 參數(shù) | ASL100-P640/30 |
設(shè)備供電 | AC85-260V50/60Hz |
輸出參數(shù) | 輸出電壓30V；輸出電流640mA；短路電流<1.3A |
操作指示 | 紅色和綠色LED以及按鍵 |
防護等級 | IP20EN60529 |
溫度范圍 | 正常運行：-5℃-45℃；儲存溫度：-25℃-55℃；運輸溫度：-25℃-75℃ |
安裝方式 | 標準DIN35mm軌道安裝 |
5.3.6智能面板
型號 參數(shù) | ASL100-F1/2 一聯(lián)兩鍵智能面板 | ASL100-F2/4 兩聯(lián)四鍵智能面板 | ASL100-F4/8 四聯(lián)八鍵智能面板 |
設(shè)備供電 | DC21-30V12mA(max)功耗<360mW | ||
操作指示 | 紅色和綠色LED以及按鍵 | ||
輸入?yún)?shù) | 按鍵輸入 | ||
防護等級 | IP20EN60529 | ||
溫度范圍 | 正常運行：-5℃-45℃；儲存溫度：-25℃-55℃；運輸溫度：-25℃-75℃ | ||
安裝方式 | 標準86盒安裝 | ||
5.3.7干接點、濕接點輸入模塊
型號 參數(shù) | ASL100-DI4/20 | ASL100-WI4/230 |
設(shè)備供電 | DC21-30V12mA(max)功耗<360mW | |
操作指示 | 紅色和綠色LED以及按鍵 | |
輸入類型 | 干接點信號輸入 | 12-230VAC/DC濕接點輸入 |
防護等級 | IP20EN60529 | |
溫度范圍 | 正常運行：-5℃-45℃；儲存溫度：-25℃-55℃；運輸溫度：-25℃-75℃ | |
安裝方式 | 標準DIN35mm軌道安裝 | |
5.4系統(tǒng)功能
1）光照度（需要配照度傳感器）監(jiān)測，對利用自然光照明區(qū)域，根據(jù)自然光照度變化，進行照明控制和調(diào)節(jié)，滿足照明和節(jié)能要求；
2）公共區(qū)域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明，應(yīng)設(shè)置紅外或微波類人體感應(yīng)器，并結(jié)合智能控制面板，實現(xiàn)各種場景照明控制，盡可能較少燈具點亮時間；
3）樓梯間照明采用人體感應(yīng)探測控制；
4）設(shè)備房、設(shè)備房走道采用分組就地控制；
5）室外路燈、景觀等照明采用光照度控制結(jié)合時控的集中控制方式；
6）監(jiān)控系統(tǒng)界面友好，畫面美觀,實時顯示各區(qū)照明工作狀態(tài)；
7）應(yīng)具有完善的用戶權(quán)限管理功能，避免越權(quán)操作；
5.5系統(tǒng)的控制優(yōu)勢
1）系統(tǒng)可通過、觸摸屏、電腦對現(xiàn)場的燈光、空調(diào)及窗簾等進行遠程集中控制，使得控制更加方便智能，用戶體驗更舒服；
2）系統(tǒng)中控制模塊均工作在直流30V可靠電壓下，用戶操作更加可靠、舒服；
3）系統(tǒng)在實施過程中，充分結(jié)合自然光及人員的活動規(guī)律來自動控制燈光，減少能源消耗，達到很好的節(jié)能效果；
4）系統(tǒng)采用分布分布式KNX總線結(jié)構(gòu)，搭建簡單靈活，系統(tǒng)內(nèi)各模塊互不影響，可獨立工作，可靠性更高；
5)多種控制方式可供選擇，如本地控制，自動感應(yīng)控制，定時控制，場景控制和集中控制等，控制方式更靈活；
6)系統(tǒng)的自動控制、遠程集中控制等功能，在實現(xiàn)自動化的同時，大量減少了值班人員，提高了管理水平和工作效果；
7)升級系統(tǒng)內(nèi)控制模塊或更改系統(tǒng)功能時，無需增加連接線，不需關(guān)閉整個系統(tǒng)，只需更改設(shè)備參數(shù)即可實現(xiàn)，維護方便，操作簡單；
8)系統(tǒng)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動，在出現(xiàn)消防報警時，強制打開應(yīng)急回路，方便人員疏散，從而降低了人員傷亡的風險，提高了建筑的可靠性。
5.6安科瑞組網(wǎng)方案
智能照明控制系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活，擴展方便，當系統(tǒng)模塊數(shù)量較少、距離較近、范圍較小時，各設(shè)備以樹形枝狀延伸，構(gòu)成支路系統(tǒng)智能照明控制系統(tǒng)；當系統(tǒng)模塊數(shù)量較多、距離較遠、范圍較大時，用支線耦合器組成多條支路，構(gòu)成區(qū)域智能照明控制系統(tǒng)；當系統(tǒng)模塊數(shù)量很多、距離很遠、范圍很大時，用支線耦合器、區(qū)域耦合器等構(gòu)成樓群智能照明控制系統(tǒng)。（見圖）
圖3組網(wǎng)方案
6、結(jié)束語
EIB作為一種全新的現(xiàn)場總線技術(shù)，其支持的總線拓撲結(jié)構(gòu)多樣，系統(tǒng)容量大，各功能模塊采用標準導(dǎo)軌安裝，功能豐富、體積小，可以與樓宇自控集成，安裝方式方便擴容、調(diào)試和維護。但是，目前還沒有*適合各類學校的、科學合理的智能照明控空制系統(tǒng)，為此，木次針對濱海實訓(xùn)基地的照明控制系統(tǒng)研究與設(shè)計，不但提出了基于EIB總線的智能照明控制系統(tǒng)方案，而且在應(yīng)用中可大大提高學校照明電力的管理水平，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟、社會和環(huán)境預(yù)期效益。
【參考文獻】
[1]周悅．EIB智能照明控制系統(tǒng)在我校濱海實訓(xùn)基地中的應(yīng)用
[2]周偉．EIB智能照明控制系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2010(1):40-42
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版
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