酒店智能照明控制系統設計

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來源:照明中國網
1 前言
  自1983年第一座帶有智能化概念的建筑物在美國落成,樓宇智能化就逐漸成為當今建筑發展的主流技術。作為樓宇自控系統的重要組成部分,智能照明控制技術也得到了快速發展。在現代建筑中,照明的能源消耗在建筑能耗中占了較大比重,采用智能照明控制系統,不僅可以提升照明環境品質,還可以實現客觀的節能效果。據統計,一般情況下,普通辦公大樓采用智能照明控制系統,其節能效果可以達到40%以上,在商場、地鐵等場合,節能效果能達到25%~30%.
  目前,照明系統的自動控制有兩種形式,一種是將照明系統和建筑物內空調系統、給排水系統等設備包含在一起采用直接數字控制器(DDC)進行監控,直接數字控制器通過控制供電回路中接觸器的分合,從而控制供電回路的通斷,實現燈具開關控制。DDC控制方式屬于集中控制方式,這種控制方式功能簡單、可靠性較低,無法實現調光控制。另一種是采用專業的分布式總線型智能照明控制系統,這種控制方式具有控制功能強、結構簡單、可靠性與可擴展性好等特點,因此應用更為廣泛。
  常見的總線型智能照明控制系統包括澳洲邦奇的Dynet、ABB公司的I-BUS、奇勝的C-Bus、Siemens的EIB等。這些智能照明控制系統的構成基本相同,但細節微有差異。C-Bus智能照明系統技術先進,性能優異,目前廣泛應用于我國各個行業,有著良好的應用前景。
  2 C-Bus總線
  2.1 工作原理
  C-Bus即ClipsalBus的簡稱,是奇勝(Clipsal)公司制定的一個兩線制總線數據傳輸協議,它定義了電子鎮流器與設備控制器之間的數字通信方式。C-Bus總線結構簡單、安裝方便、操作容易、功能豐富,是一種獨立的、分布式、總線型照明控制系統,能很好的滿足現代建筑中的照明需求。
  系統所有的單元器件(除電源外)均內置微處理器和存儲單元,由一對信號線(五類線)連接成網絡。每個單元均設置唯一的單元地址并用軟件設定其功能,通過輸出單元控制各回路負載。輸入單元通過群組地址和輸出組件建立對應聯系。當有輸入時,輸入單元將包含單元地址信息的數據包在C-Bus系統總線上廣播,所有的輸出單元接收并做出判斷,控制相應回路輸出。系統所有的參數被分散存儲在各個單元器件中,即使系統斷電也不會丟失?;謴凸╇姇r,系統會根據預設記憶參數,自動恢復停電前的工作狀態,實現無人值守。
  C-Bus采用五類雙絞線作為傳輸介質,在一對線上既提供總線設備工作電源(15VDC~36VDC),又傳輸總線控制信號??偩€設備之間直接相互通訊,無須通過中央控制器,避免了集中式系統中央控制器出現故障時整個系統癱瘓的危險。C-Bus系統控制回路與負載回路實現分離,控制總線將所有單元器件相連接構成控制網絡??刂凭W絡結構形式多樣,其拓撲結構可以是總線型、星型或樹型,但不支持環網結構。系統以網段為基本單位,網段之間通過獨立的網絡橋進行通信,可以實現網段之間的聯動,提高了整個系統運行的可靠性。C-Bus的傳輸協議為CSMA/CD,通信速率為9600Kbps.
  2.2 C-Bus總線的技術特性
  C-Bus總線提供多種控制方式,主要有場景控制、調光控制、定時控制、就地手動控制、區域控制、群組控制等。C-Bus系統是一個獨立的燈光控制系統,它既能獨立運行,又能通過網關接口和軟件協議與BA系統相互連接和通信,構成一個完整的建筑設備管理系(BMS)。通過網關接口,C-Bus總線可為BMS提供照明系統現場信息,接受BMS的控制,實現樓宇機電設備的統一綜合管理。C-Bus還可與消防、安防系統實現聯動。消防系統的一對無源常開觸點接入C-Bus輸出模塊的遠程控制接入點。如果發生火災時,無源常開觸點閉合,與該觸點連接的C-Bus輸出模塊強制關閉相應的照明回路;消防系統恢復正常后,無源觸點斷開,C-Bus自動恢復到原來的照明狀態。安防系統的聯動實現方式與消防系統相同。
  2.3 C-Bus系統構成
  典型的C-Bus系統硬件由系統單元、輸入單元、輸出單元三部分組成。系統單元主要包括電源裝置、網橋、PC接口和以太網接口。輸入單元主要包括:NEO系列面板開關、觸摸屏、五場景控制器等;輸出單元主要包括輸出繼電器、調光器、模擬輸出單元、紅外輸出模塊等。這些控制裝置均直接掛接于C-Bus總線上,其系統結構圖如圖1所示。
  調光器是C-Bus系統中必不可少的單元器件,根據照明燈具的不同,調光器有多種類型。它是直接控制燈具的設備,用于對燈具進行調光或開關控制,能記憶多個預設置燈光場景,不因停電而被破壞。調光器控制燈具亮度采用軟啟動方式,這種方式使燈具的亮度逐漸增加或者是逐漸減小,使人的視覺自然地適應亮度的變化,沒有突然變化的感覺。同時,此調節方式能防止電壓突變對燈具的沖擊,有效延長燈具的壽命。
  C-Bus系統的系統軟件主要有C-Bus V2.0系統編程軟件、C-Bus系統監控軟件C-Lution、接口軟件C-Gate等,以實現對系統元件參數的設定及采用圖形化界面對C-Bus系統進行監控。C-Bus通過系統編程使控制開關與輸出回路建立邏輯對應關系,因此在設計時更加簡單、方便、靈活[1]。
  3 酒店C-Bus智能照明系統設計
  某酒店位于市高新區,是一座9層高,建筑總面積為130000m2的現代化、多功能星級酒店。該酒店內各功能空間面積較大,對照明控制的要求比較高且較復雜??刂葡到y的設計建立在酒店照明設計圖紙的基礎之上,采用奇勝公司的C-Bus智能照明控制系統對酒店的整體環境照明進行智能控制。系統能夠對酒店所有的燈光照明實現自動控制,根據不同的應用區域需要設定相應的照明控制方式或預設各種照明場景,滿足不同場合的需求,提升了照明品質。因此,智能照明控制系統的應用,不僅滿足了功能需求,提高了管理的便捷與效率,還可以實現靈活控制、節約能源的目的。
  3.1 系統拓撲結構
  根據酒店建筑結構特點以及控制要求的不同,將酒店大樓劃分為以下區域:一是辦公區;二是客房區;三是功能區,包括宴會廳、會議室等;四是輔助區,包括大廳、走廊、樓梯間、洗手間等公共區域。根據不同的區域特點,所設計的控制方式和控制功能有所不同。由于該酒店每層建筑面積較大,需控制的照明燈具數量較多,為了便于施工與管理,在設計時,將每一層設為1個C-Bus智能照明子網,因此共設有9個C-Bus智能照明子網。每個子網通過以太網接口設備(5500CN),經RJ-45接口實現C-Bus總線協議與TCP/IP協議的轉換,與酒店局域網連接,并由設在酒店五樓信息中心機房的中央監控主機集中管理。中央監控主機安裝有C-Bus系統軟件C-Gate、C-Lution,操作人員可以在中文圖形化顯示的界面上進行監控和操作,監視整個智能照明系統的運行狀態。該系統拓撲結構如圖2所示。
  3.2 各控制區域的設計
 ?。?)辦公區域
  辦公區包括員工辦公區和經理辦公室。該酒店員工辦公地點相對集中,員工辦公室的面積較大,因此在設計時,將員工辦公室分成若干獨立的照明區域,采用NEO系列四鍵開關,根據需要開啟相應區域的照明。由于該酒店每個員工辦公室都設有兩個出入口,為方便員工就近控制辦公區內燈具的開閉,四鍵開關設置在出入口,兩個出入口分別設置1個,實現多點控制。另外,每個辦公室設置1個定時器,使辦公室內照明可以根據時間進行控制,每天上班前自動開燈,午休時自動關閉部分回路,下班后自動關燈。
  經理辦公室的照明控制設計以方便、舒適為前提,在經理辦公室入口處設置一個NEO系列雙鍵開關,并在經理辦公桌的正上方設置1個亮度傳感器,當辦公室內亮度不夠時可自動調節燈具的亮度,使辦公室內始終保持恒定的照度。
 ?。?)客房區域
  該酒店客房有普通客房和高級客房兩種。普通客房只有1個臥室和1個衛生間,而高級客房還設有1個客廳。根據酒店照明設計圖紙,普通客房設有客廳、衛生間、走道3路照明回路,因此,在普通客房的門口和床邊各設一個Neo系列四鍵開關,實現房間內多點控制以及遙控控制。
  高級客房的控制要求相對較高,不僅要實現就地控制,還需提供調光控制和場景控制。根據高級客房的結構布局,在臥室、客廳和門口各安裝一個Neo系列四鍵開關,客廳另外還設置一個液晶觸摸屏和一個五場景控制器。根據場景預設,五場景控制器可通過有線或無線的方式調動相應的執行機構控制照明設備,調整燈具開啟種類、光源照度高低、光色搭配以及照明角度等,實現所設模式。通過觸摸屏操作或使用遙控器,即可調用所需的燈光場景,產生各種燈光視覺效果,使客房內保持符合使用需求的燈光環境。
 ?。?)功能區域
  功能區是舉辦各種公共活動的主要場所,具有面積大、空間高的特點,這一區域的照明區域照明燈具種類較多,有格柵熒光燈、筒燈、吊燈、壁燈和射燈等各種類型,其控制要求也相對較復雜。根據照明設計圖紙,該酒店宴會廳共有8個照明回路,因此設置1個四場景開關,并采用八路輸出繼電器5508RVF實現調光控制。根據不同用餐時段調用預設燈光場景模式,使宴會廳內始終保持柔和、幽雅的燈光環境。
  會議室是酒店的重要組成部分,采用場景模式控制。在會議室入口處設置一個場景開關,設定四個場景:會議、演講、投影、全關。在進入會議室時可選擇會議模式,在會議進行中,可以通過場景開關實現場景的轉換。會議結束時,按全關鍵關閉所有燈具。通過觸摸屏或C-BUS中央監控主機可對開關模塊、調光模塊、投影儀等各種演示設備進行控制。同時,紅外遙控器控制是場景模式控制的延伸,通過紅外遙控器對觸摸屏進行遙控[3]。
 ?。?)輔助區域
  大廳是酒店人流量較大的區域。按照國際標準,酒店大廳的最佳照度為150~300lx.為保持大廳的舒適性,設計時采用了亮度傳感器控制來調節大廳的光照度。系統根據設定的照度值和大堂內照度的變化,自動開/關大堂內照明設備的數量,使大廳內照度保持恒定。另外,在大廳里還設置一個Neo系列四鍵開關,用于現場就地控制。大廳照明的控制方式靈活多樣,系統提供就地控制、中央監控計算機控制、時間控制等多種控制方式,工作人員可根據具體情況選擇合適的控制方式。
  走廊、樓梯間、洗手間等公共區域人流量少,照明燈具的使用頻率較低,因此,這些區域采用紅外移動探測器對照明燈具的開/關進行自動控制。當紅外移動探測器檢測到有人進入探測范圍,信號送入相應的輸出繼電器模塊,執行照明燈具開啟命令。若探測范圍內無人,照明燈具保持關閉狀態。這種控制方式避免了“長明燈”現象,可以有效節約能源[4]。
  4 結束語
  與傳統方式相比,C-Bus總線的應用避免了復雜的施工安裝和走線。并且還可以根據需求和外界環境的變化,僅需修改軟件設置或少量改造線路,就可以調整照明布局和擴充功能,適合不同的使用要求,大大降低了系統建設費用和建設周期。由于控制回路與負載分離,系統具有較高的安全性[5]。
  據該酒店照明控制系統運行結果表明,所設計的酒店C-BUS智能照明控制系統操作方便,控制手段靈活,控制功能豐富,為酒店營造了舒適的燈光環境。與傳統的照明系統相比,具有顯著的節能效果。
  隨著我國對建筑節能減排的日益重視,智能照明控制系統具有良好的發展前景,C-Bus總線的應用也會更加廣泛。


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