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酒店智能照明控制系统设计

放大字体  缩小字体 照明中国网   发布日期:2015-05-27  来源:《照明》  作者:刘光平  
  1 前言
 
  自1983年第一座带有智能化概念的建筑物在美国落成,楼宇智能化就逐渐成为当今建筑发展的主流技术。作为楼宇自控系统的重要组成部分,智能照明控制技术也得到了快速发展。在现代建筑中,照明的能源消耗在建筑能耗中占了较大比重,采用智能照明控制系统,不仅可以提升照明环境品质,还可以实现客观的节能效果。据统计,一般情况下,普通办公大楼采用智能照明控制系统,其节能效果可以达到40%以上,在商场、地铁等场合,节能效果能达到25%~30%.
 
  目前,照明系统的自动控制有两种形式,一种是将照明系统和建筑物内空调系统、给排水系统等设备包含在一起采用直接数字控制器(DDC)进行监控,直接数字控制器通过控制供电回路中接触器的分合,从而控制供电回路的通断,实现灯具开关控制。DDC控制方式属于集中控制方式,这种控制方式功能简单、可靠性较低,无法实现调光控制。另一种是采用专业的分布式总线型智能照明控制系统,这种控制方式具有控制功能强、结构简单、可靠性与可扩展性好等特点,因此应用更为广泛。
 
  常见的总线型智能照明控制系统包括澳洲邦奇的Dynet、ABB公司的I-BUS、奇胜的C-Bus、Siemens的EIB等。这些智能照明控制系统的构成基本相同,但细节微有差异。C-Bus智能照明系统技术先进,性能优异,目前广泛应用于我国各个行业,有着良好的应用前景。
 
  2 C-Bus总线
 
  2.1 工作原理
 
  C-Bus即ClipsalBus的简称,是奇胜(Clipsal)公司制定的一个两线制总线数据传输协议,它定义了电子镇流器与设备控制器之间的数字通信方式。C-Bus总线结构简单、安装方便、操作容易、功能丰富,是一种独立的、分布式、总线型照明控制系统,能很好的满足现代建筑中的照明需求。
 
  系统所有的单元器件(除电源外)均内置微处理器和存储单元,由一对信号线(五类线)连接成网络。每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能,通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过群组地址和输出组件建立对应联系。当有输入时,输入单元将包含单元地址信息的数据包在C-Bus系统总线上广播,所有的输出单元接收并做出判断,控制相应回路输出。系统所有的参数被分散存储在各个单元器件中,即使系统断电也不会丢失。恢复供电时,系统会根据预设记忆参数,自动恢复停电前的工作状态,实现无人值守。
 
  C-Bus采用五类双绞线作为传输介质,在一对线上既提供总线设备工作电源(15VDC~36VDC),又传输总线控制信号。总线设备之间直接相互通讯,无须通过中央控制器,避免了集中式系统中央控制器出现故障时整个系统瘫痪的危险。C-Bus系统控制回路与负载回路实现分离,控制总线将所有单元器件相连接构成控制网络。控制网络结构形式多样,其拓扑结构可以是总线型、星型或树型,但不支持环网结构。系统以网段为基本单位,网段之间通过独立的网络桥进行通信,可以实现网段之间的联动,提高了整个系统运行的可靠性。C-Bus的传输协议为CSMA/CD,通信速率为9600Kbps.
 
  2.2 C-Bus总线的技术特性
 
  C-Bus总线提供多种控制方式,主要有场景控制、调光控制、定时控制、就地手动控制、区域控制、群组控制等。C-Bus系统是一个独立的灯光控制系统,它既能独立运行,又能通过网关接口和软件协议与BA系统相互连接和通信,构成一个完整的建筑设备管理系(BMS)。通过网关接口,C-Bus总线可为BMS提供照明系统现场信息,接受BMS的控制,实现楼宇机电设备的统一综合管理。C-Bus还可与消防、安防系统实现联动。消防系统的一对无源常开触点接入C-Bus输出模块的远程控制接入点。如果发生火灾时,无源常开触点闭合,与该触点连接的C-Bus输出模块强制关闭相应的照明回路;消防系统恢复正常后,无源触点断开,C-Bus自动恢复到原来的照明状态。安防系统的联动实现方式与消防系统相同。
 
  2.3 C-Bus系统构成
 
  典型的C-Bus系统硬件由系统单元、输入单元、输出单元三部分组成。系统单元主要包括电源装置、网桥、PC接口和以太网接口。输入单元主要包括:NEO系列面板开关、触摸屏、五场景控制器等;输出单元主要包括输出继电器、调光器、模拟输出单元、红外输出模块等。这些控制装置均直接挂接于C-Bus总线上,其系统结构图如图1所示。
 
  调光器是C-Bus系统中必不可少的单元器件,根据照明灯具的不同,调光器有多种类型。它是直接控制灯具的设备,用于对灯具进行调光或开关控制,能记忆多个预设置灯光场景,不因停电而被破坏。调光器控制灯具亮度采用软启动方式,这种方式使灯具的亮度逐渐增加或者是逐渐减小,使人的视觉自然地适应亮度的变化,没有突然变化的感觉。同时,此调节方式能防止电压突变对灯具的冲击,有效延长灯具的寿命。
 
  C-Bus系统的系统软件主要有C-Bus V2.0系统编程软件、C-Bus系统监控软件C-Lution、接口软件C-Gate等,以实现对系统元件参数的设定及采用图形化界面对C-Bus系统进行监控。C-Bus通过系统编程使控制开关与输出回路建立逻辑对应关系,因此在设计时更加简单、方便、灵活[1]。
 
  3 酒店C-Bus智能照明系统设计 
 
  某酒店位于市高新区,是一座9层高,建筑总面积为130000m2的现代化、多功能星级酒店。该酒店内各功能空间面积较大,对照明控制的要求比较高且较复杂。控制系统的设计建立在酒店照明设计图纸的基础之上,采用奇胜公司的C-Bus智能照明控制系统对酒店的整体环境照明进行智能控制。系统能够对酒店所有的灯光照明实现自动控制,根据不同的应用区域需要设定相应的照明控制方式或预设各种照明场景,满足不同场合的需求,提升了照明品质。因此,智能照明控制系统的应用,不仅满足了功能需求,提高了管理的便捷与效率,还可以实现灵活控制、节约能源的目的。
 
  3.1 系统拓扑结构
 
  根据酒店建筑结构特点以及控制要求的不同,将酒店大楼划分为以下区域:一是办公区;二是客房区;三是功能区,包括宴会厅、会议室等;四是辅助区,包括大厅、走廊、楼梯间、洗手间等公共区域。根据不同的区域特点,所设计的控制方式和控制功能有所不同。由于该酒店每层建筑面积较大,需控制的照明灯具数量较多,为了便于施工与管理,在设计时,将每一层设为1个C-Bus智能照明子网,因此共设有9个C-Bus智能照明子网。每个子网通过以太网接口设备(5500CN),经RJ-45接口实现C-Bus总线协议与TCP/IP协议的转换,与酒店局域网连接,并由设在酒店五楼信息中心机房的中央监控主机集中管理。中央监控主机安装有C-Bus系统软件C-Gate、C-Lution,操作人员可以在中文图形化显示的界面上进行监控和操作,监视整个智能照明系统的运行状态。该系统拓扑结构如图2所示。
 
  3.2 各控制区域的设计
 
  (1)办公区域
 
  办公区包括员工办公区和经理办公室。该酒店员工办公地点相对集中,员工办公室的面积较大,因此在设计时,将员工办公室分成若干独立的照明区域,采用NEO系列四键开关,根据需要开启相应区域的照明。由于该酒店每个员工办公室都设有两个出入口,为方便员工就近控制办公区内灯具的开闭,四键开关设置在出入口,两个出入口分别设置1个,实现多点控制。另外,每个办公室设置1个定时器,使办公室内照明可以根据时间进行控制,每天上班前自动开灯,午休时自动关闭部分回路,下班后自动关灯。
 
  经理办公室的照明控制设计以方便、舒适为前提,在经理办公室入口处设置一个NEO系列双键开关,并在经理办公桌的正上方设置1个亮度传感器,当办公室内亮度不够时可自动调节灯具的亮度,使办公室内始终保持恒定的照度。
 
  (2)客房区域
 
  该酒店客房有普通客房和高级客房两种。普通客房只有1个卧室和1个卫生间,而高级客房还设有1个客厅。根据酒店照明设计图纸,普通客房设有客厅、卫生间、走道3路照明回路,因此,在普通客房的门口和床边各设一个Neo系列四键开关,实现房间内多点控制以及遥控控制。
 
  高级客房的控制要求相对较高,不仅要实现就地控制,还需提供调光控制和场景控制。根据高级客房的结构布局,在卧室、客厅和门口各安装一个Neo系列四键开关,客厅另外还设置一个液晶触摸屏和一个五场景控制器。根据场景预设,五场景控制器可通过有线或无线的方式调动相应的执行机构控制照明设备,调整灯具开启种类、光源照度高低、光色搭配以及照明角度等,实现所设模式。通过触摸屏操作或使用遥控器,即可调用所需的灯光场景,产生各种灯光视觉效果,使客房内保持符合使用需求的灯光环境。
 
  (3)功能区域
 
  功能区是举办各种公共活动的主要场所,具有面积大、空间高的特点,这一区域的照明区域照明灯具种类较多,有格栅荧光灯、筒灯、吊灯、壁灯和射灯等各种类型,其控制要求也相对较复杂。根据照明设计图纸,该酒店宴会厅共有8个照明回路,因此设置1个四场景开关,并采用八路输出继电器5508RVF实现调光控制。根据不同用餐时段调用预设灯光场景模式,使宴会厅内始终保持柔和、幽雅的灯光环境。
 
  会议室是酒店的重要组成部分,采用场景模式控制。在会议室入口处设置一个场景开关,设定四个场景:会议、演讲、投影、全关。在进入会议室时可选择会议模式,在会议进行中,可以通过场景开关实现场景的转换。会议结束时,按全关键关闭所有灯具。通过触摸屏或C-BUS中央监控主机可对开关模块、调光模块、投影仪等各种演示设备进行控制。同时,红外遥控器控制是场景模式控制的延伸,通过红外遥控器对触摸屏进行遥控[3]。
 
  (4)辅助区域
 
  大厅是酒店人流量较大的区域。按照国际标准,酒店大厅的最佳照度为150~300lx.为保持大厅的舒适性,设计时采用了亮度传感器控制来调节大厅的光照度。系统根据设定的照度值和大堂内照度的变化,自动开/关大堂内照明设备的数量,使大厅内照度保持恒定。另外,在大厅里还设置一个Neo系列四键开关,用于现场就地控制。大厅照明的控制方式灵活多样,系统提供就地控制、中央监控计算机控制、时间控制等多种控制方式,工作人员可根据具体情况选择合适的控制方式。
 
  走廊、楼梯间、洗手间等公共区域人流量少,照明灯具的使用频率较低,因此,这些区域采用红外移动探测器对照明灯具的开/关进行自动控制。当红外移动探测器检测到有人进入探测范围,信号送入相应的输出继电器模块,执行照明灯具开启命令。若探测范围内无人,照明灯具保持关闭状态。这种控制方式避免了“长明灯”现象,可以有效节约能源[4]。
 
  4 结束语
 
  与传统方式相比,C-Bus总线的应用避免了复杂的施工安装和走线。并且还可以根据需求和外界环境的变化,仅需修改软件设置或少量改造线路,就可以调整照明布局和扩充功能,适合不同的使用要求,大大降低了系统建设费用和建设周期。由于控制回路与负载分离,系统具有较高的安全性[5]。
 
  据该酒店照明控制系统运行结果表明,所设计的酒店C-BUS智能照明控制系统操作方便,控制手段灵活,控制功能丰富,为酒店营造了舒适的灯光环境。与传统的照明系统相比,具有显著的节能效果。
 
  随着我国对建筑节能减排的日益重视,智能照明控制系统具有良好的发展前景,C-Bus总线的应用也会更加广泛。
 
  参考文献
  1 童凌,邹涯梅.基于C-BUS协议的校园智能照明控制系统设计[J].成都航空职业技术学院学报,2012(4):43-46
  2 周芳.刘美根.智能照明控制系统在电气照明节能设计中的应用[J].《低压电器》,2007(16):20-23
  3 陈丹.张彬.办公楼智能照明控制系统设计[J].《照明工程学报》,2010(2):29-31
  4 周晓伟.蔡建平等.基于ZigBee传感网的楼宇智能照明控制系统的设计与实现[J].计算机工程与科学,2009(8):150-152
  5 张云洲.吴成东等.基于C-Bus总线的智能照明控制系统设计[J].《控制工程》,2008(2):182-184
 

 
关键词: C-Bus 酒店 智能照明
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