重塑未來空間：探索建筑電氣工程中的智能照明系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

摘要：在現(xiàn)代建筑工程中，為了起到裝飾或照明效果，在電氣工程中安裝了大量的照明設(shè)施，但是照明設(shè)施規(guī)模龐大，不但會(huì)造成資源浪費(fèi)，而且在出現(xiàn)故障問題時(shí)會(huì)影響整體建筑工程美觀，阻礙建筑工程自身功能發(fā)揮，在這種情況下，相關(guān)部門研發(fā)出了智能照明系統(tǒng)。通過數(shù)據(jù)調(diào)查，在建筑電氣工程中應(yīng)用智能照明系統(tǒng)后，不但保證了建筑整體照明效果，也能節(jié)省資源，幫助企業(yè)控制成本。文章在闡述智能照明基本內(nèi)涵及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了如何在建筑電氣工程中實(shí)現(xiàn)智能照明系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：建筑電氣工程；智能照明系統(tǒng)；供電設(shè)備

0引言

現(xiàn)代建筑工程風(fēng)格多、功能多樣，其中電氣工程內(nèi)容更加復(fù)雜。近幾年，照明系統(tǒng)在建筑電氣工程中應(yīng)用非常廣泛，且照明系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展水平不斷提高，發(fā)展步伐加快。同時(shí)，在建筑行業(yè)發(fā)展中，照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能由之前的采光需求漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)檠b飾需求。因此，在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)從整體角度入手，在保證照明系統(tǒng)基本功能的同時(shí)還要滿足建筑整體美學(xué)要求。

此外，在建筑電氣工程中，智能化已經(jīng)是照明系統(tǒng)改革發(fā)展的主要方向，故通過在建筑電氣工程照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中從智能化角度入手，實(shí)現(xiàn)智能照明系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以為建筑電氣工程的智能化發(fā)展提供條件。

1 智能照明系統(tǒng)的基本內(nèi)涵

智能照明系統(tǒng)指的是可結(jié)合不同時(shí)間段和應(yīng)用場(chǎng)所，實(shí)現(xiàn)照明照度靈活調(diào)節(jié)的照明系統(tǒng)。其不僅實(shí)現(xiàn)了能源的集中化管理，也能讓系統(tǒng)監(jiān)控變得更具集約化。通過對(duì)智能照明系統(tǒng)組成成分的分析可得，在建筑電氣工程中，智能照明系統(tǒng)的基本內(nèi)涵包括以下幾點(diǎn)。

智能控制工作原理。

當(dāng)前，智能照明系統(tǒng)主要以集中控制為主，其在執(zhí)行方面呈現(xiàn)出分散性，從物理層面來說也就是電路并聯(lián)。并聯(lián)電路和串聯(lián)電路不同，基于串聯(lián)電路的照明系統(tǒng)中如果某一個(gè)燈具出現(xiàn)

故障問題或電源故障，整個(gè)照明系統(tǒng)都將會(huì)陷入癱瘓狀態(tài)，而這種分散執(zhí)行的方式即便照明系統(tǒng)中某部分燈具出現(xiàn)故障問題，也不會(huì)影響其他燈具的正常運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)分散執(zhí)行的基本原理在于，智能照明控制系統(tǒng)在每個(gè)燈具內(nèi)部安裝了獨(dú)立的CPU處理器及EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

在智能照明系統(tǒng)中，各項(xiàng)數(shù)據(jù)分別被保存在對(duì)應(yīng)的燈具系統(tǒng)中，即便系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，也不會(huì)給其他 燈具正常運(yùn)行造成影響。對(duì)于控制器，其作用就是 利用主控計(jì)算機(jī)和主控通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)宏觀 管控，把對(duì)應(yīng)指令傳遞給通信系統(tǒng)，由通信系統(tǒng)將指令 分布在每個(gè)燈具中。該系統(tǒng)包含控制器、輸入單元和 輸出單元，其中輸入單元也就是開關(guān)、傳感器等。這些 設(shè)備可以根據(jù)建筑內(nèi)部環(huán)境科學(xué)判斷，把亮度信息反 饋給輸出單元，即智能調(diào)光器，之后在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通 信設(shè)備配合下反饋并處理相關(guān)信息。整個(gè)運(yùn)行過程由 電源提供，而在斷電情況下無法正常運(yùn)行。

智能照明功能。智能照明系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)白熾 燈、節(jié)能燈、日光燈等燈具亮度的智能化調(diào)節(jié)，滿足在 不同環(huán)境下（如大型商場(chǎng)、演出廳等）對(duì)照明系統(tǒng)的使 用要求，且根據(jù)每個(gè)區(qū)域照明需求控制亮度和照明時(shí) 間。智能照明系統(tǒng)也可以根據(jù)燈具使用場(chǎng)景進(jìn)行燈光 切換，其主要由控制面板和調(diào)光系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，也可以讓 照明區(qū)域的燈光亮度進(jìn)行自由切換。另外，在智能照 明系統(tǒng)中，還可以安裝自動(dòng)開關(guān)并根據(jù)相關(guān)指令控制 照明系統(tǒng)，如在有聲音的情況下啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在無聲音的環(huán)境下關(guān)閉燈具。

安科瑞智能照明控制解決方案ALIBUS（Acrel Lighting intelligent Bus）系統(tǒng)基于成熟的RS485通訊控制技術(shù)，同時(shí)創(chuàng)新地引入了載波偵聽和沖突碰撞檢測(cè)機(jī)制，多機(jī)間實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)雙向通訊，線材使用普通的屏蔽網(wǎng)線，一次性解決通訊與供電問題。由于其滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)在建筑行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。在該系統(tǒng)初步發(fā)展階段，只能實(shí)現(xiàn)對(duì)燈具進(jìn)行智能化控制，隨著時(shí)代發(fā)展，其控制功能變得強(qiáng)大，可以對(duì)建筑內(nèi)各個(gè)電氣設(shè)備（如空調(diào)、電動(dòng)窗簾、洗衣機(jī)、照明系統(tǒng)等）進(jìn)行智能化控制。之前分散式控制系統(tǒng)功能得到了優(yōu)化，如遠(yuǎn)程控制、定時(shí)控制、延時(shí)控制等，且也具備氣象控制、感應(yīng)控制等功能，給人們的工作和生活提供了便利條件。安科瑞ALBUS智能建筑控制系統(tǒng)在操作方面也比較方便，可以讓智能設(shè)備得到更好的維護(hù)和檢修，即只要一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的智能化控制。通過采用一體化控制方式，不但節(jié)省了資源，也促進(jìn)了工程智能化管理水平提升，從而為我國(guó)智能照明系統(tǒng)改革發(fā)展提供了新方向。

2 智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 保證工程節(jié)能性

智能照明系統(tǒng)的出現(xiàn)滿足了提出的節(jié)能發(fā)展要求。20世紀(jì)90年代，西方為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保發(fā)展目標(biāo)，提出了綠色照明的概念，并在其他推廣，之后我國(guó)也提出滿足中國(guó)改革發(fā)展要求的綠色工程項(xiàng)目。在智能照明系統(tǒng)中，涉及和傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相關(guān)的組成部分，如光源、燈具、電路等，與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比，不同在于運(yùn)行方式和管理方法。在智能照明系統(tǒng)中，引進(jìn)了現(xiàn)代化技術(shù)，如通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，并在各種控制元件和控制要求下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)照明系統(tǒng)的靈活設(shè)計(jì)，以此達(dá)到節(jié)能效果。這種照明方式借助自然光，根據(jù)對(duì)應(yīng)場(chǎng)景調(diào)節(jié)照明設(shè)施亮度，在保證照明質(zhì)量的同時(shí)，減少了資源消耗，且節(jié)電效果。另外，在照明系統(tǒng)中使用濾波技術(shù)，能夠控制諧波數(shù)量，保證照明質(zhì)量，進(jìn)一步提高節(jié)能效果。

2.2 延長(zhǎng)燈具使用期限

在照明系統(tǒng)中，光源是比較常見的部件，如在人們生活中比較常見的光源為白熾燈和熒光燈。如果可以延長(zhǎng)光源配件的使用期限，不僅能節(jié)約照明成本，也能減輕相關(guān)人員工作壓力，避免頻繁更換光源，從而更好地控制維修管理成本。在建筑工程中，如果電網(wǎng)電壓不太穩(wěn)定，也可能會(huì)對(duì)光源配件的使用期限產(chǎn)生影響。

根據(jù)發(fā)光原理對(duì)光源進(jìn)行分類，光源主要包括氣體放電光源及熱輻射光源。氣體放電光源是氣體放電產(chǎn)生的電源，給其使用期限產(chǎn)生影響的因素是電網(wǎng)電壓變化。如果電壓比較高，則會(huì)造成電極溫度升高，電壓下降，不利于電源正常運(yùn)行，從而影響電源使用壽命。由此可知，控制電壓變化?？梢匝娱L(zhǎng)光源使用時(shí)間。熱輻射光源則是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^程，即物體熱量將會(huì)達(dá)到白熾狀態(tài)而不斷發(fā)光，從而產(chǎn)生熱輻射光源，給其使用期限產(chǎn)生影響的因素在于電網(wǎng)電壓。隨著電壓上升，光源使用期限將不斷下降。基于此，為了延長(zhǎng)光源使用期限，比較常見的方式在于控制照明供電電壓。

2.3 提升工作效率

為了取得良好的工作效果，保證工作效率，需要?jiǎng)?chuàng)造良好的工作環(huán)境。當(dāng)前，人們生活節(jié)奏較快，忙于生計(jì)，每天從事各種活動(dòng)，而工作環(huán)境的氛圍將會(huì)對(duì)人們的工作效率產(chǎn)生直接影響。照明是工作環(huán)境中重要的一部分，在營(yíng)造工作氛圍方面發(fā)揮著重要意義。在辦公場(chǎng)所內(nèi)，合理使用光源燈具，不但能夠起到美化工作環(huán)境的效果，也能保證照明質(zhì)量，營(yíng)造舒適且安逸的工作氛圍。例如，傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器熒光燈在運(yùn)行中，其工作電源閃動(dòng)頻率一般在100 kHz，該頻率容易造成人的視覺疲勞，從而影響工作效率和質(zhì)量。通過使用智能照明系統(tǒng)，能夠?qū)⒃搯栴}科學(xué)處理，因?yàn)槠鋬?nèi)部安裝的電子鎮(zhèn)流器可以對(duì)閃動(dòng)頻率進(jìn)行科學(xué)把控，讓其控制在70 kHz之內(nèi)，不僅可以減輕人的視覺疲勞，也能讓人的視覺體驗(yàn)更加舒適。除了上述優(yōu)勢(shì)，智能照明系統(tǒng)還具備其他優(yōu)勢(shì)。例如，讓照明效果更具多樣化，不僅能滿足照明要求，也能發(fā)揮裝飾作用，讓建筑內(nèi)部環(huán)境變得更加靈動(dòng)和多樣，且讓人們從中獲得良好的體驗(yàn)。智能照明控制系統(tǒng)中重要的部件為計(jì)算機(jī)，其內(nèi)部保存了大量信息，程序在運(yùn)行中不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，能夠有效規(guī)避傳統(tǒng)照明系統(tǒng)人工變換操作問題，且讓操作更加穩(wěn)定與安全。同時(shí)，其所有電路控制都在控制箱內(nèi)，有效規(guī)避了人工操作產(chǎn)生的觸電風(fēng)險(xiǎn)。

3安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

3.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.2應(yīng)用場(chǎng)所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

1）實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場(chǎng)受控回路的開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

2）當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開或者關(guān)閉對(duì)應(yīng)場(chǎng)景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或三方集成平臺(tái)接口，采用modbus、opc等方式。

3.5設(shè)備選型

4 結(jié)語

在建筑電氣工程中，相關(guān)人員應(yīng)靈活掌握智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路和方法，對(duì)智能照明系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，除了要保證建筑電氣工程設(shè)計(jì)合理，還要結(jié)合智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和具體標(biāo)準(zhǔn)，從各環(huán)節(jié)入手進(jìn)行質(zhì)量控制，保證智能照明系統(tǒng)安裝質(zhì)量。與此同時(shí)，規(guī)范智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，確定線路安裝思路，實(shí)現(xiàn)每個(gè)環(huán)節(jié)相互對(duì)接，并在智能化技術(shù)作用下，對(duì)照明系統(tǒng)智能化調(diào)控，減少設(shè)備維護(hù)成本，以達(dá)到更好的節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn):

[1] 蔣琪.民用建筑電氣中智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中國(guó)建筑裝飾裝修,2023(5):74-76.

[2] 劉覓.建筑工程中智能建筑技術(shù)的應(yīng)用探討[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2022,21(19):51-52.

[3] 陳忠興.民用建筑照明電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)踐[J].光源與照明,2022(5):42-44.

[4]李榕東.建筑電氣工程智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì).建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì),2024(5)6-10

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5版.