安科瑞智能照明控制系统-在学校的设计及应用

     【摘要】：照明用电是学校一项基本的电力需求，学校具有区域大、房间多、灯具数量多、休息时间基本固定等诸多特点，若采用传统的照明控制，往往布线繁多、不能充分利用自然光照而造成电力浪费，且控制麻烦，严格管理，仍不可避免地由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。为了达到节能优化的控制效果，学校可采用智能照明控制系统来管理学校照明。智能照明控制系统与传统的照明控制方式相比较，布线简洁，控制灵活方便，可以有效节约电能。

      【关键词】:学校照明 传统照明 智能照明 节能

       0. 前言

      安科瑞智能照明控制系统（以下简称：系统）基于KNX总线技术，采用四芯屏蔽双绞线将面板、传感器、驱动器和总线电源等所有的控制模块手拉手连接起来，将各种独立的控制功能集成到一个系统中，集舒适、灵活、安全、节能经济、维护方便等诸多优势于一体。

      智能便捷的控制方式还可以满足学校照明的各种控制需求。下面介绍安科瑞智能照明控制系统在某中学的设计与应用，简析KNX技术的设计规范，概述安科瑞智能照明控制系统的具体架构、控制方式等.

       1. 系统组成

      系统组成结构图如图1所示，总线电源、驱动器、网关、耦合器、输入模块等需安装在配电箱内，传感器一般安装在公共区，面板和触摸屏一般安装在房间值班室内。注意各模块接线不能组成环形。相对小型的项目，系统可选用10寸中控屏，它无需IP网关转换协议，设置简单且成本低。对于相对大型的项目，可通过IP网关连接到电脑，实现终端远程控制。

图1.  Acrel-bus智能照控制系统图

       2、项目需求

       与客户沟通后，学校要求能够实现以下控制功能：

       1）可以充分利用自然照度，有效节能。

       2）教室、办公室可以就地手动控制，也可后台控制。

       3）走廊灯可根据有人无人、照度条件实现自动控制。

       4）可根据日常上下课时间实现定时控制。

       5）可预先设置多种场景一键切换控制。

       6）中控端可一对一、一对多实现分区控制。

       7）值班人员可对学校照明集中控制、远程监控。

       8）可以和消防系统联动控制。

       3、系统功能介绍

      根据客户需求，该项目可以有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、远程集中控制等，控制方式更灵活，在实现自动化的大量减少了值班人员的管理费用，提高了管理水平和工作效率。

       1）自动控制：

      在走道，电梯间等公共区域，安装二合一传感器，可监测当前环境的光照度及有无人活动的情况，实现自动控制。在照度够用的情况下（如晴天、正午），有人或是无人，灯都不会亮；在照度不够的情况下（如阴雨天、夜晚），有人灯亮，人走后，延时灯灭。

      在教室、老师办公室等功能区靠窗位置安装照度传感器，实时监测当前照度情况，照度够用时自动关闭靠窗位置的灯，充分利用自然照度。

       2）手动控制：

      各个教室、办公室门口安装有智能面板，可对房间内照明实现现场手动控制。面板可实现一对一、一对多控制。

       3）场景控制：

      对学校景观照明、教学楼大厅照明、重要会议室照明可根据不同场景的控制需求,预先设定多种场景模式，并由值班人员进行一键切换。

       4）定时控制：

      系统按照学校早读和下晚自习的时间，设置定时开关，完成灯光的自动控制，确保在非工作时间内的减小能源消耗。

       5）电脑集中监控：

      电脑端控制页面主要有首页、楼层控制页面组成。可以实现远程实现集中控制，实时反馈现场回路的开关状态，方便值班人员远程监控。

      监控软件由标题栏、任务栏及工作界面组成。标题栏：主要体现项目名称及时间。导航条（任务条）：可以在任意页面之间进行切换、选择。工作界面：根据楼层及房间布局，对控制进行简单划分，可实现单灯控制，多回路控制等控制功能。

      首页面作为系统的启动页，设置内容一般可根据客户要求，呈现项目介绍，项目效果图，项目平面图，或项目结构图等，具体设置以实际要求为主，如图2所示。

      该项目有多个楼层控制页面，以教室为控制单位，每个教室中有照明回路单开关和总开关、风扇空调单开关和总开关、插座电源单开关和总开关，楼层总开关及现场状态反馈两种状态量，还设有定时开关方便用户自行设置定时控制时间。

图2.  中控平台首页面

       4、相关图纸

      学校照明系统采用Acrel-Bus智能照明系统，由于系统采用KNX分布式总线结构。布线简单灵活，各模块可独立工作互不影响，系统可靠性更高。模块工作在直流30V安全电压下，用户操作更加安全。升级或更改系统功能时，无需关闭整个系统，只需更改设备参数即可。系统报警定位功能，实时监测并上传集中控制端，方便设备人员准确定位并及时报修。下面通过一些项目图纸详细介绍该系统的设计流程。

       1）结构拓扑图

      系统结构拓扑图（见图3）是对项目实施整体结构布局的一个规划，如图可知，该学校共有A、B、C三栋楼设计了智能照明控制。由于每一层箱子比较多，布线的时候按楼层进行支线划分。同一支线内所有的控制模块都通过总线线缆连接到一起，每条支线的所有数据量汇总到耦合器、网关，再经由交换机到达监控室，实现远程集中控制。

图3.  系统结构拓扑图

       2）配电系统图

      配电系统图主要明确了控制回路，所需的控制模块及其数量，方便后期ETS配置系统功能。以某教室智能照明配电系统图（见图4）为例，可以看到该配电箱共分配了一个12路开关驱动器，箱内模块可通过总线线缆连接到现场控制面板、传感器等设备。

图4.  配电系统图

       5、结束语

      本文详细介绍了Acrel-Bus智能照明系统的组成、功能和设计流程。

      综上可知，该系统在学校的应用具有布线简单，用户操作安全，系统可靠性更高，维护方便，操作简单等诸多优势。笔者在该项目的实施中，也深刻体会到该系统的结构清晰，设计施工比较简便，在使用过程中降低了能源消耗并且提高管理的水平，具有很大的推广性。