趙建平，林若慈，高雅春

(中國建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013)

引言

近年來智能照明技術(shù)快速發(fā)展，在工程領(lǐng)域有著大規(guī)模應(yīng)用的潛力。針對智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題，在廣泛調(diào)研和總結(jié)國內(nèi)外先進技術(shù)、開展技術(shù)論證的基礎(chǔ)上，我們制定了《智能照明控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》。標準規(guī)定了智能照明控制的總則、術(shù)語、基本規(guī)定、性能要求、系統(tǒng)工程設(shè)計、安裝和調(diào)試、驗收、評價、運行和維護等方面，從全過程質(zhì)量控制的角度，對智能照明控制系統(tǒng)實施的多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了規(guī)定，為智能照明的合理應(yīng)用提供指導(dǎo)。本文從總體架構(gòu)、主要技術(shù)要求、設(shè)計要點、調(diào)試要求和運行維護等方面對該標準的技術(shù)內(nèi)容進行解讀。

1 總體架構(gòu)

從定義來看，智能照明控制系統(tǒng)是利用計算機、網(wǎng)絡(luò)通信、自動控制等技術(shù)，通過對環(huán)境信息和用戶需求進行分析和處理，實施特定的控制策略，對照明系統(tǒng)進行整體控制和管理，以達到預(yù)期照明效果的控制系統(tǒng)通常由控制管理設(shè)備、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)等組成[1]。系統(tǒng)控制層可分為中央控制層、中間控制層和就地控制層，各控制層之間通過通信網(wǎng)絡(luò)進行聯(lián)系。

圖1 智能照明控制系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

2 主要技術(shù)要求

1)功能要求。智能照明控制系統(tǒng)的功能為人服務(wù)，系統(tǒng)功能的設(shè)置應(yīng)當(dāng)以場所的活動類型、人員作息為基礎(chǔ)，系統(tǒng)安全性、可靠性為保障，以空間的需求為核心。因此，標準從分區(qū)分組控制、時鐘控制、調(diào)光調(diào)色、天然光利用、場景變換、能耗監(jiān)測、故障報警、參數(shù)設(shè)置等方面對控制系統(tǒng)的功能作出了規(guī)定。從管理和控制便利性的角度，控制系統(tǒng)還可以設(shè)置遠程查詢監(jiān)控、空間利用情況分析、設(shè)備資產(chǎn)管理、在線升級等功能，并提供人性化管理軟件。從整個智能化系統(tǒng)來看，照明可以與其他設(shè)備聯(lián)動控制，并預(yù)留數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接口。

2)性能要求。根據(jù)智能照明控制系統(tǒng)架構(gòu)，設(shè)備整體上可以劃分為控制管理設(shè)備、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，對設(shè)備性能的要求也圍繞這三個方面展開。其中對控制管理設(shè)備要求更側(cè)重于其功能要求和對軟件的友好性、兼容性、權(quán)限、數(shù)據(jù)庫等方面的要求。輸出設(shè)備主要針對控制器進行規(guī)定，特別是對調(diào)光控制器做出了具體要求，包括光通量、光色變化、頻閃、設(shè)定值偏差以及調(diào)光函數(shù)曲線滿足人體視覺感官需求等規(guī)定。輸入設(shè)備主要針對傳感器進行規(guī)定，從傳感器類型劃分，主要涉及光電傳感器、存在感應(yīng)傳感器等；從指標規(guī)定來看，主要包括測量量程、電氣參數(shù)、工作環(huán)境、準確度、功耗等方面。

3)通信網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。通信網(wǎng)絡(luò)是溝通智能照明系統(tǒng)不同節(jié)點的橋梁，其可靠性也將直接影響照明系統(tǒng)的運行效果。標準根據(jù)有線通信和無線通信的特點，分別其對性能做出了相關(guān)規(guī)定，包括適應(yīng)性、抗擾性、擴展性、數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量等方面的要求。目前行業(yè)內(nèi)沒有通用的通信協(xié)議，有多種由相應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈支持的通信協(xié)議，而且其應(yīng)用層協(xié)議不一樣。關(guān)于不同應(yīng)用場所，不同控制單元間的通信協(xié)議和方式，國際上標準眾多，如BACnet、ModBus、DALI、DMX512、ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth等。為保證智能照明控制系統(tǒng)設(shè)備具有較好的互換性和兼容性，本標準規(guī)定：對于建筑照明，應(yīng)采用標準通信協(xié)議或開放專用協(xié)議；對于室外照明，推薦采用標準通信協(xié)議或開放專用協(xié)議。

4)安全性。相較于傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)，智能照明系統(tǒng)除應(yīng)滿足電氣安全和電磁兼容的要求外，還需要重點考慮其網(wǎng)絡(luò)安全性。隨著越來越多的照明設(shè)備上網(wǎng)，可以在網(wǎng)上獲得數(shù)據(jù)，這使網(wǎng)絡(luò)安全性成為關(guān)系用戶隱私的重要問題。這項技術(shù)不能為用戶提供保護措施，將會置客戶于危險境地，這對消費者信心也是一個嚴重威脅。因此，標準規(guī)定了智能照明控制系統(tǒng)的信息安全級別不應(yīng)低于信息系統(tǒng)安全等級三級的要求，但對于有特殊安全需求的場所需要考慮更高安全級別的控制系統(tǒng)。

3 設(shè)計要點

智能照明控制系統(tǒng)給設(shè)計師帶來更多的發(fā)揮空間，但設(shè)計時需要考慮更多的因素，也給設(shè)計增加了一定的難度。特別是需要考慮底層輸入、輸出設(shè)備的配置與布置以及基于場所特點和人行為習(xí)慣的照明系統(tǒng)智能運行策略等。

1)系統(tǒng)配置。出于設(shè)備匹配和兼容性的考慮，標準要求統(tǒng)一配置傳感器、控制器、人機界面、通信網(wǎng)絡(luò)以及相關(guān)接口。其中，傳感器由于需要準確獲取光環(huán)境現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)，因此在設(shè)計時需要特別注意。一方面，要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定，因為即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選擇，需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程大小，被測位置對傳感器體積的要求，測量方式為接觸式還是非接觸式，信號的引出方法，有線或是無線傳輸信號，傳感器的來源，價格等。然后考慮傳感器的性能指標，主要包括：靈敏度的選擇、頻率響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性以及精度等。另一方面，傳感器的布置應(yīng)當(dāng)做到覆蓋人員所在區(qū)域，避免出現(xiàn)人在燈滅的情況。此外，系統(tǒng)配置還涉及到協(xié)議的選擇、設(shè)備地址的標注以及開關(guān)的布置等方面要求，本文不再展開說明。

2)控制策略。在滿足軟硬件的前提下，控制策略的選擇將體現(xiàn)智能照明系統(tǒng)和環(huán)境的匹配性，因此，控制策略的選擇建立在光環(huán)境需求和環(huán)境特點的基礎(chǔ)之上?；究刂撇呗缘倪x擇可參考表1進行。

表1 照明功能需求對應(yīng)的控制方式/策略

4 調(diào)試要求和運行維護

智能照明系統(tǒng)高度集成，其安裝相較于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)更為復(fù)雜，甚至一個部件的缺乏都可能使得部分系統(tǒng)或整個系統(tǒng)處于異常狀態(tài)而無法正常工作。因此，需要更為詳盡完善的文件支撐和安裝依據(jù)、更為專業(yè)的人才以及更長的施工周期。同時，在照明系統(tǒng)趨于智能化、復(fù)雜化之后，在安裝結(jié)束后往往需要對其進行系統(tǒng)調(diào)試，調(diào)整各設(shè)置參數(shù)，以使其更好地匹配相關(guān)環(huán)境，從而提高使用人員的舒適度和滿意度，減少照明系統(tǒng)的能源消耗，降低建筑運行和維護難度。

運行維護階段需要注意的是除一般性的檢查維護(維護保養(yǎng)、傳感器校準等)外，還需要對其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行維護，確保智能照明系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全和正常運行。

5 展望

作為關(guān)于智能照明控制系統(tǒng)的綜合性技術(shù)標準，標準充分考慮了我國智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用的實際情況，其實施將有利于指導(dǎo)智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計、施工、調(diào)試、驗收以及運行維護，對于促進智能照明的合理應(yīng)用、提高光環(huán)境質(zhì)量、降低照明能耗具有積極的作用。