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1系統硬件模塊
本系統的設計是基于51系列單片機,由7個硬件模塊構成,分別為控制、定時、光控、聲控、按鍵、顯示、照明。其中光控、聲控模塊實現對外界光、聲信號的采集與判斷;定時實現照明系統的照明時間控制;控制模塊采用STC89C52單片機,根據外界光、聲及定時信號控制照明電路,切換不同的工作狀態以適應外界需求。照明系統架構如圖1所示。
1.1 控制模塊
本文采用STC89C52單片機,具有8位CPU和系統內可編程Hash,是一種低功耗、高性能微控制器。在本文的設計中控制模塊接收定時模塊的時間及外部環境的光、聲信號,通過判斷照明級別,控制照明燈的工作狀態,實現照明系統的智能動態化管理。
1.2輸入模塊
1.2.1定時模塊
定時模塊采用了DS1302芯片,用于給整個系統提供日期與時間信息,它不僅功耗低,高性能,還具有掉電走時的功能,即使在單片機斷電的情況下它也不會停止計時。同時也便于系統對于當前是否到達設定的夜間時間進行判斷。
1.2.2光控模塊
光控模塊中使用光敏電阻來采集光信號,并使用LM393比較器對光信號強度進行判斷。圖2為光控電路,比較器的同相輸入和反相輸入端連有電位器,在沒有自然光照的情況下調整電位器,將兩個輸入端的電位保持一致,此時比較器會輸出低電平信號。當光敏電阻被自然光照射時,其阻值會大幅度的減小,從而使得比較器的同相輸入端電位升高,比較器輸出高電平信號。通過比較器輸出信號至單片機P1.4端口,單片機可以判斷外界光強是否到達閾值強度,模塊工作狀態的改變。
1.2.3聲控模塊
聲控模塊中采用駐極體話筒(圖3中用R6電阻替代)采集聲信號,它是電容話筒的一種,靈敏度高氣聲信號強度的判斷采用LM393,原理同光控電路,最后信號輸出至單片機P1.3端口,如圖3所示。
圖3聲控電路圖Fig.3Circuitofvoicecontrolsystem
1.3 輸出模塊
1.3.1 顯示模塊
如圖4所示,顯示電路采用LCD1602液晶顯示當前的日期與時間,LCD1602液晶可以顯示兩行,每行16個字符,夕卜加的電位器可以隨時調節液晶顯示屏的對比度氣
1.3.2 照明模塊
如圖4所示,照明模塊是用2排8個LED燈來模擬照明燈的3種工作狀態:熄滅、間隔亮與全亮。當工作在熄滅或全亮狀態時,8個LED燈全部熄滅或點亮;當需要間隔亮時,2排LED燈亮起1排,提供強度相對較小的照明。
2 系統軟件設計
智能照明系統將時間、光照、聲音結合起來判斷外界環境的變化,并且為照明燈設置3種工作狀態以提供不同的照明強度,分別為全亮、間隔亮和熄滅狀態。系統運行流程如圖5所示。
圖5系統運行流程圖Fig.5Flowchartofsystem
在照明燈工作狀態控制中,對宿舍樓設置時間為18:00?次日6:00,教學樓設置時間為18:00?24:00,稱為夜間模式,在設定時間內,照明燈工作在間隔亮狀態,提供夜間基本的照明。如果此時聲控模塊采集到的聲強強度大于閾值強度,說明教學樓或宿舍的人流量較大,照明模塊會切換至全亮狀態,提供高強度的照明,并且在聲音信號消失后,還會延時5s再恢復間隔亮的工作狀態,以保證夜間活動對照明的需求。
在設定時間之外,如遇到雷雨或霧霾天氣,照明系統對外界的自然光強度進行采集與判斷,即使未在夜間模式也需要一定的照明,因此當光控模塊采集的光強強度小于閾值強度時,照明模塊便會工作在間隔亮的狀態,保證教學樓或宿舍的基本照明;再通過對聲音信號的采集和判斷,如果人流量較大,則照明模塊又會再切換至全亮狀態。
3 系統測試
根據系統的功能要求,對系統在所有情況下的工作狀態(預置的設定時間為18:00?6:00)進行測試,測試電路如圖6所示。
圖6實際測試電路Fig.6Pictureoftherealtestcircuit
當未到設定時間、光強>閾值時,LED燈熄滅;當未到設定時間、光強<閾值、聲強<閾值時,LED燈間隔亮;
當未到設定時間、光強<閾值、聲強>閾值時,LED燈全亮;
當到達設定時間、聲強<閾值時,LED燈間隔亮;
當到達設定時間、聲強>閾值時,LED燈全亮。
由此可見,本系統在各種情況下均按照要求切換工作狀態,符合設計要求。
關鍵詞:智能照明系統控制;總線;i-bus系統設計
一、背景
隨著社會飛速發展和更新,可持續發展戰略已成為我國當前的重要任務。我國住建部計劃至2020年在建筑能耗領域,登上新的一級臺階。節能行動,刻不容緩。目前全球經濟正朝著一體化靠攏。歐美發達國家本身經濟的停滯不前,短期內很難有大型的品牌照明企業出現。并且環境保護成為全球化目標后,全世界的各個國家,特別是科學技術先進的地區,對于照明節能的需求將更為強烈,照明節能對于節約能源、保護生態系統、推動社會進步具有極其重要的意義。數據顯示,我國是全球人均能源保有量最低的國家之一。能源的利用效率不足40%,遠遠落后于發達國家。單位生產量的能源消耗比世界平均水平高出近3倍。相關部門研究表明,我國能源效率每提高一個百分點,直接經濟效益可達130億元。節能關鍵在于節電,我國或將成為節電市場的最大買家。智能照明控制系統是專門針對照明而開發的先進的智能化系統,能夠節約大量的能源和資源,具有巨大的經濟意義和社會意義。因此,在實際工程中進行照明控制系統的節能設計勢在必行。
二、智能照明控制的工作原理
電子感應技術和利用電磁原理的調壓技術是智能照明控制系統的主要技術支撐,實時跟蹤系統的供電情況,對電路的電流值等進行自動調節,改善電路情況,從根本上提高功率因數,從而達到照明節能降耗的目的。在目前國際公認較為成熟的智能照明系統中,ABB公司的i-bus系統較為成熟,采用國際通用的EIB/KNX標準。采用總線網絡拓撲結構,是i-bus系統的主要工作原理,這使得系統具有10Mbit的通訊數率。使用線路耦合器對支線中的信號進行過濾,過濾后的信號進入主線,進而增加干線速率。因為IP局域網接口和EIB/KNX使用,所以使得數據可以在兩者間進行傳遞。IP網關可以高效地在KNX/EIB系統中進行數據的交換。I-bus總線不能接地,其具有屏蔽能力。開關控制模塊具有帶電檢測功能,可以檢測燈光回路的運行情況并且在故障時進行報警。主要應用領域為智能樓宇環境控制系統和智能家居控制系統,其主要控制功能為光控制、中央控制、電動窗簾控制、家居安防控制、溫度控制、AV控制系統信號監視等。
三、i-bus的主要特點
1.兼容性:控制系統采用的是國際通用的EIB/KNX標準,可以滿足使用者對不同功能的需求。電氣安裝總線采用大跨度框架及開放式的結構,可以使使用者便捷而迅速地調整建筑物的使用功效或者再一次規劃建筑平面。極強的兼容性是該系統的優點,對于不同廠家的軟件和元器件,在本系統的通訊中可以達到兼容,能夠使系統穩定的運行。系統內部的各個模塊都是一個獨立的個體,具有獨自運行能力,不受其他器件的約束。無論任何的模塊損壞或者損毀都不會影響到其他模塊的正常運行,這種獨立的運行模式使得系統維修保養方便,在對系統進行定期升級或者定期更換元器件時,整個系統仍然可以正常地運行下去。系統的可擴展性也是本系統的一大優點,如果想進行回路的增加,只需要直接添加相應模塊,對于系統整體無需進行大改動。
2.安全性:系統只運用一條i-bus總線,沒有過多的電纜線路,更沒有復雜的線路鋪設。在現場只需要總線進行連接,24V的安全低電壓連接保證了系統的安全,控制模塊不需要復雜的布置,可以安裝在配電箱內。
3.靈活性:功能的調整和控制結構的修改十分靈活,對小部分程序進行修改即可完成目標,不需要對布線進行調整。通過物理信息的采集,自動剛系統設置為最優運行狀態,方便管理并且節約能源。所有設備均為標準設備,模數化產品采用35mm導軌安裝,現在設備才有86盒墻裝,各種面板的探測器可以互換,實際應用十分靈活。
4.經濟性:系統能夠大量減少維護人員,從而節約大量的維護費用,在節約費用的同時,提高了整體系統的工作效率。i-bus系統采用紅外線傳感器、定時開關技術、亮度傳感器調光技術,這些智能化的應用使得系統可以節約大量的電力能源,從而極大地節約了資源。比傳統照明節約25%左右電能,投資成本三年內即可收回。
5.長期性:軟啟動、軟關斷技術的使用是i-bus系統的又一個亮點,對于各個回路進行緩慢的啟動,在一定時間內關斷,這樣有效減少了沖擊電壓對器件的損害,極大地延長了燈具的使用壽命。系統可以和消防報警系統、安全防范系統、閉路監視系統一起來構成一個完整的系統。同時采用ABB照明系統和BA系統的大廈,將大幅度提高大廈的智能化程度,增加該物業的亮點,提高大廈的出售和出租率,這些無疑都獲得了許多長期的、可觀的、潛在的收益。
四、i-bus系統設計實例
以辦公樓為例,在辦公室各區域設置吸頂探測器,通過吸頂探測器對移動信號進行感應,因信號對燈光和風機盤管電源進行控制,實現工作時間啟動照明燈和空調,休息時間自動關閉燈光和空調。根據預先設置的程序,定時開關燈光空調,從而最大限度地節約能源。例如,設置在會議室的智能面板可以對會議室的燈光、空調、窗簾、投影幕布等用電設備進行手動控制。普通辦公室通過溫控面板對空調進行控制。辦公區域的吸頂式移動探測器可以根據環境的照度要求以及使用的空間自動調整開燈數量,確保滿足照度需求。
五、總結
在21世紀,能源與資源的高效利用已經成為評估一個國家乃至整個社會發展潛力的重要指標。我國是一個發展中國家,提高能源利用率必將大力推進我國經濟建設和社會建設。智能照明控制系統在實際工程中的節能設計,將從根本上進行建筑節能。該領域將成為促進我國未來發展的重要領域。未來我國將成為節能設計及節能產品研發的最大受益者。
作者:周洪濤 姚小春 單位:吉林建筑大學
參考文獻:
[1]馬鴻雁,韓京京.會展中心照明控制與節能[J].智能建筑電氣技術,2010(04).
關鍵詞:智能照明控制系統;智能樓宇;應用;
中圖分類號:TM923 文獻標識碼:A 文章編號:1674-3520(2014)-04-00263-01
因為不成熟的技術以及成本的限制等各種原因,以前僅僅會在一些舞臺、會場、以及其他的重點項目等需要特定燈光場景的建筑設施當中對智能照明系統予以運用。目前建筑發展的趨勢就是建筑智能化,再加上模塊的國產化以及各種智能照明設備具有越來越高的水平,在樓宇建設當中開始廣泛的運用到了智能照明系統。本文針對C-Bus智能照明系統在智能樓宇當中的運用進行了分析和探討,供大家參考。
一、C-Bus智能照明系統的優越性表現
C-Bus智能照明系統的優越性主要在以下幾個方面中得到了體現:①C-Bus智能照明系統對先進的電力電子技術予以了充分的運用,可以保證遙控、紅外線探測、定時開關、群組控制、多點、雙點、單點、集中監控、亮度手動以及自動調節、場景設置、區域等多種照明控制任務的有效完成,同時還可以促進能源利用的不斷優化,并使運行費用得到了有效的降低[1];②C-Bus智能照明系統可以以外界環境的變化以及用戶的需求為根據,對軟件的設置進行修改,而不用對線路予以改動,就能夠對照明布局進行相應的調整以及擴充,從而有效的促進改造周期的縮短以及改造費用的降低,并與家居、工業以及商業的不同使用要求相適應;③C-Bus智能照明系統可以實現對分離負載以及控制回路的目的,就算是意外漏電的事故出現在開關面板當中,也可以使人身安全得到充分的保證。④當停電的情況出現在建筑物當中的時候,因為控制指令以及系統狀態在每個輸入輸出單元當中都有預存,所以系統會在供電恢復的情況下以預先設置好的狀態為根據實現對正常工作的重新恢復,這樣即使在無人值守的情況下,也能夠實現用電的可靠性;⑤C-Bus智能照明系統具有一定程度的開放性, 能夠有效的與保安及消防系統、樓宇自控系統以及其他物業管理系統聯合起來,這樣就能夠有效的順應智能樓宇的發展趨勢[2]。
二、在智能樓宇當中對C-Bus智能照明系統的運用
(一)C-Bus智能照明系統在辦公區照明當中的運用。首先是在職員辦公區當中的應用。因為職員辦公區具有較大的區域面積,因此可以采用若干個獨立照明區域的方式針對員工辦公區進行劃分,選擇場景控制開關作為開關裝置,以實際需要為根據可以將各個區域的照明開關開啟起來。因為具有比較多的出入口,所以多點控制可以在辦公區域內實現,使用人員的操作也變的更加方便。所有辦公區域的燈可以在每個出入口實現關閉以及開啟,在這種情況下,可以以實際需要為根據,實現就近控制。其次是在經理辦公室的運用。作為經理進行會客以及辦公的主要區域,經理辦公室必須要多樣性的燈光對其功能的多樣性進行配合。所以一般采用多種可調光源作為經理辦公室的燈光配備,可以以不同的實際使用需要為根據,利用不同明暗的系統預設照明回路予以有效的搭配,從而將各種各樣的燈光視覺效果創造出來,最終能夠實現最符合使用需求的燈光環境。要想對所需要的燈光場景予以調用只要對一個場景按鍵進行操作就可以了[3]。
(二)C-Bus智能照明系統在多功能廳以及會議室當中的運用。投光燈以及筒燈是多功能廳主席臺燈光的主要形式,而立柱壁燈、筒燈以及吊頂燈槽是聽眾席照明的主要方式。與此同時,還可以將舞臺燈光增設在主席臺上從而使演出的需求得到滿足,由音響專業設備以及舞臺燈光等實現對其的有效控制。可以以不同的使用功能為根據采用多種模式對多功能廳進行設置,比如備場模式、入場模式、研討模式、投影模式以及報告模式等等,在變換所有的場景模式的時候,都要進行1~100秒可調淡入淡出模式的設置,從而能夠實現在切換場景的同時,還不會使視覺效果以及會議進程受到影響。
(三)C-Bus智能照明系統在走廊以及大廳當中的運用。利用自動照明控制針對走廊進行照明,在進行正常工作的時候可以保持全開的狀態,采用減光照明的方式進行非工作時間的照明。將手動控制開關布置在各個出口以及入口上,在對就地燈具的開關進行控制的時候只要以需要為根據采用手動的方式就可以了。與此同時,可以利用紅外移動控制方式進行設置,人來的時候就會自動開燈,當人離開之后就會采取延時的方式予以關閉,從而實現對能源的節約 [4]。
(四)C-Bus智能照明系統在戶外照明當中的運用。將C-Bus智能照明系統的開關安裝在車庫入口管理處,從而進行車庫燈光照明的手動控制。可以以車輛的使用以及實際照明情況為根據,采用幾個時段的方式對一天的照明進行劃分,例如可以進行深夜、晚上、下午、中午以及上午,利用設置軟件的方法,在設置的時段當中對燈具開閉的數量進行自動控制,從而實現對區域不同的照度方式的控制,不僅可以有效的利用燈光的照明,還可以促進電能浪費的大大減少,對燈具起到一定的保護作用,促進燈具使用壽命的大大延長。車庫照明在系統中央控制主機的作用下會保持在自動控制的狀態。在針對具有較大建筑面積的夜景照明進行設計時,由于分散的室外景觀照明會用到大量的強電電纜。所以在設計的時候需要以就近原則為根據,與強電配電箱相結合,在控制的時候采用C-Bus繼電器單元,用一根 UTP5 線將就近的C-Bus 連接起來,在傳輸信息的時候利用光纖寬帶來進行。將圖形化監控界面設置在中央監控計算機上,實現對每條照明回路的關閉以及開啟的手動控制。在對整個景觀照明的定時程序進行編寫的時候利用軟件方式來進行,可以劃分為重大活動照明場景、節假日照明場景以及平時照明場景。每天在自動開啟照明場景的時候,可以對不同時段的照明控制效果進行區分,由計算機實現對全過程的自動控制,從而將大量的人工操作省去了,并有效促進控制準確性的增加。
三、結語
在智能樓宇當中采用C-Bus智能照明控制系統,除了能夠促進燈具以及電能的節約,還可以將大量的管理費用以及電費節省下來。要想將科學合理的綜合管理機制建立起來,必須要對智能照明系統進行有效的運用,從而促進大樓管理水平的不斷提升,最終促進節能高效的實現。
參考文獻:
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【2】宋海濤.C-BUS智能照明系統簡介與應用[J]. 山西建筑. 2011(18)
關鍵詞:地鐵車站;智能照明;系統分析
中圖分類號:U231.4 文獻標識碼:A 文章編號:1000-8136(2012)03-0001-03
1 概述
針對昆明軌道交通6號線一期工程的智能照明控制系統,以及便于地鐵將來的運營和維護,設備及材料選用標準應有多家制造商支持,產品具有互換性,可做到廠商間無縫兼容;同時,保證系統的開放性,照明控制系統總線協議遵循當今主流建筑智能世界標準、開放的協議,如C-Bus、I-Bus、Dynet、EIB/KNX等,不同廠家的元件、軟件在此協議下可以無縫兼容,以保障系統運行、維護的穩定性。
2 系統分析
2.1 系統數據傳輸特性
數據存取方式:分布式總線存取(CSMA/CA);
數據傳輸方式:串行異步傳輸;
數據傳輸速率:9.6KBit/s。
2.2 系統連接方式
系統采用先進、合理、可靠、廉價的連接方式,滿足星型、樹狀型等多種方式的連接方式,拒絕采用只為手托手的總線方式系統。
2.3 系統安裝
現場的照明配電控制箱預留模塊安裝位置及35 mm標準DIN導軌,所有智能開關繼電器及調光驅動模塊應能安全、美觀地安裝在現場和照明配電控制箱內,以便于照明配電系統的統一管理。所用產品必須采用35 mm標準DIN導軌安裝。
2.4 系統網絡
采用先進、成熟的分布式照明自動監控系統,通過網絡總線將分布在各現場的控制器聯接起來,共同完成中央集中管理和分區本地控制。
所有照明回路采用多種控制形式,即可以集中控制、區域就地控制;中央監控功能停止工作不影響各分區功能和設備運行,總線通信控制也不應因此而中斷。系統具有可擴展性,且具有編程插口,便于運營在使用手提電腦在任意點進行系統維護。
2.5 系統集成
能實現與綜合監控系統、通信系統等,其他獨立設置的智能化系統聯動控制和實現集成的要求,具備各系統間通信聯網和聯動控制的硬件接口和軟件接口的選擇。
3 智能照明控制系統的結構和功能
昆明地鐵站共有4個站臺采用西門子智能燈光控制系統,分別是東部客運站、大板橋站、交通樞紐站、航空港南站。主要的控制區域是站臺層、站廳層等的公共照明。
3.1 燈控系統功能
燈光開關/調光控制;燈光定時控制;光照感應控制;場景控制;系統集中控制;就地面板控制。
3.2 系統網絡構架設計
智能照明系統采用通過網關接入BA系統的方式,智能照明監控軟件(IPAS)安裝到BA監控平臺上。具體系統見圖1。
圖1 智能照明系統網絡構架圖
3.3 系統設備配置
幾個分站的系統配置設備見圖1,以下是針對每個分站配置的設計說明:
3.3.1 東部客運站
東部客運站設計是采用地面站廳換乘層,地下一層站臺層形式。依據車站的照明系統圖的回路分布,系統設備主要選用室外光照度傳感器、時間控制器、開關執行器自動控制燈光回路的開關。
(1)系統組網:采用IP網絡路由器N146實現與監控PC的以太網通訊。系統IP網絡路由器下的KNX總線設備由線路耦合器N140、電源和N125/21、開關執行器、DAIL網關等設備組成。
(2)開關控制:依據室外照度傳感器AP254/02的照度值和時間控制器的時間,設定計劃表直接通過3路開關執行器(16A/路)主模塊帶電流檢測的N512/11和3路開關執行器子模塊帶電流檢測(16A/路)N567/12實現燈光的開關控制。
(3)時間控制:根據各站臺及地鐵運行的實際情況,通過時間控制器N371實現不同時間點的燈光開關控制。
(4)系統集成接口:通過選用OPC接口實現集成到PLC等樓宇自控系統的集成平臺。
3.3.2 大板橋站
大板橋站車站是采用高架島式三層車站形式。依據車站的照明的系統圖的回路分布,系統設備主要選用室外光照度傳感器、時間控制器、開關執行器、DALI調光控制器實現自動控制燈光回路的開關和調光回路的亮度調節。
(1)系統組網:采用IP網絡路由器N146實現與監控PC的以太網通訊。系統IP網絡路由器下的KNX總線設備由線路耦合器N140、電源和N125/21、開關執行器、DAIL網關等設備組成。
(2)燈光開關控制:依據室外照度傳感器AP254/02的照度值和時間控制器的時間,設定計劃表直接通過3路開關執行器(16A/路)主模塊帶電流檢測的N512/11和3路開關執行器子模塊帶電流檢測(16A/路)N567/12實現燈光的開關控制。
(3)燈光調光控制:應用DALI調光控制器N141實現帶DALI整流器的熒光燈與LED燈的調光控制。N141可以控制64個帶有DALI的可調光ECGS。具體依據室外設置光線亮度傳感器,實時控制站臺外部走道的公共照明。
(4)時間控制:通過時間控制器N371實現不同時間點的燈光開關與調節控制。
(5)系統集成接口:通過選用OPC接口實現集成到PLC等樓宇自控系統的集成平臺。
3.3.3 交通樞紐站
綜合交通樞紐站采用地下一層側式車站形式。依據車站的照明的系統圖的回路分布,系統設備主要選用室外光照度傳感器、時間控制器、開關執行器、DALI調光控制器實現自動控制燈光回路的開關和調光回路的亮度調節。
(1)系統組網:采用IP網絡路由器N146實現與監控PC的以太網通訊。系統IP網絡路由器下的KNX總線設備由線路耦合器N140、電源和N125/21、開關執行器、DAIL網關等設備組成。
(2)燈光開關控制:依據室外照度傳感器AP254/02的照度值和時間控制器的時間,設定計劃表直接通過3路開關執行器(16A/路)主模塊帶電流檢測的N512/11和3路開關執行器子模塊帶電流檢測(16A/路)N567/12實現燈光的開關控制。
(3)燈光調節控制:應用DALI調光控制器N141實現帶DALI整流器的熒光燈與LED燈的調光控制。N141可以控制64個帶有DALI的可調光ECGS。具體依據室外設置光線亮度傳感器,實時控制站臺外部走道的公共照明。
(4)時間控制:通過時間控制器N371實現不同時間點的燈光開關與調節控制。
(5)系統集成:通過選用OPC接口實現集成到PLC等樓宇自控系統的集成平臺。
3.3.4 航空港南站
航空港南站采用地下兩層島式站臺車站形式。依據車站的照明的系統圖的回路分布,系統設備主要選用室外光照度傳感器、時間控制器、開關執行器、DALI調光控制器實現自動控制燈光回路的開關和調光回路的亮度調節。
(1)系統組網:采用IP網絡路由器N146實現與監控PC的以太網通訊。系統IP網絡路由器下的KNX總線設備由線路耦合器N140、電源和N125/21、開關執行器、DAIL網關等設備組成。
(2)開關控制:依據室外照度傳感器AP254/02的照度值和時間控制器的時間,設定計劃表直接通過3路開關執行器(16A/路)主模塊帶電流檢測的N512/11和3路開關執行器子模塊帶電流檢測(16A/路)N567/12實現燈光的開關控制。
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(3)時間控制:通過時間控制器N371實現不同時間點的燈光開關控制。
(4)系統集成接口:通過選用OPC接口實現集成到PLC等樓宇自控系統的集成平臺。
4 工程接口
4.1 與綜合監控系統、車場智能化集成系統的接口
EIB智能照明控制系統與綜合監控系統、車場智能化集成系統的接口采用以太網接口(RJ45),通訊協議為TCP標準協議,通過TCP網關與綜合監控系統連接。
EIB智能照明控制系統具有在圖形畫面集中監視、控制所有照明設備的功能,并設有用戶安全及使用權限管理。綜合監控系統及車場智能化集成系統具有照明狀態監視、運行狀態時間(段)記錄、停運和應急狀態聯動等功能。正線車站智能照明控制系統與綜合監控系統接口位置在車控室智能照明系統網關設備接線端子。車輛段和停車場智能照明控制系統與車場智能化系統接口界面在消防控制室智能照明系統網關設備接線端子。
車站智能照明控制器和手動面板安裝在車站車控室IBP盤上,綜合監控系統在IBP盤上預留安裝位置和空間。車輛段/停車場綜合維修樓的智能照明控制器嵌入式安裝在消防控制室操作臺,車場智能化系統提供安裝位置并預留安裝條件。
4.2 與通信系統(公共廣播系統)的接口
智能照明控制系統與通信系統(公共廣播系統)的接口在通信設備室內智能照明模塊的上進線處,通信系統(公共廣播系統)預留無源干接點,單側站臺屏蔽門需2路無源干接點,標準單島兩側站臺需4路無源干接點,每車站無源干接點數量由站臺數量定。通信系統(公共廣播系統)提供智能照明模塊的安裝位置和空間,安裝空間按100 mm(長)×100 mm(寬)×15 mm(厚)預留。智能照明模塊應滿足至少5 m的干接點信號傳輸距離(無源干接點至智能照明模塊的接線距離)。
通信系統(公共廣播系統)負責從干接點接線至智能照明模塊上進線,接線采用低煙無鹵屏蔽多芯控制電纜,單芯截面不小于0.5 mm2,控制電纜芯線數量由干接點數量決定,每路干接點需兩根芯線,控制電纜應至少預留兩芯線。模塊出線接至照明配電室由低壓配電專業負責,常規安裝承包商負責施工和安裝。
通信系統(公共廣播系統)干接點給EIB智能照明控制系統提供列車即將到達車站信息和列車離站信息,EIB智能照明控制系統通過智能照明模塊接收干接點信號,并實現對屏蔽門上方LED綜合節能照明裝置的調光。
4.3 與LED綜合節能照明裝置的接口
智能照明控制系統與具備數字可尋址照明接口(DALI)的LED綜合節能照明裝置通過DALI數據總線連接,實現LED綜合節能照明裝置開關、調光、狀態檢測、亮度設置等功能。
5 結束語
智能照明控制系統是隨著建筑智能化技術的不斷提高,在建筑物中日益普及應用的一種智能化系統。地鐵照明采用智能照明控制系統的特點是突出的,有一定的優越性,智能照明控制系統已日趨完善、成熟,由于其靈活、細膩、專業的特點,地鐵采用智能照明控制系統應該是一種發展趨勢。
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The Analysis of Intelligent Lighting System for Subway Station’s Public Area
Zhang Yajun
Abstract: The article analyzes the intelligent lighting system of subway station’s public area, including data transfer, connection, installation, networking, integrated systems, introduces the structure and function, indicates its network architecture design and system configuration, describes the system engineering interface with other systems, and represents that subway lighting system with intelligent lighting control is a developing trend.
關鍵詞 LED;光照設計;電氣設計;智能控制系統
1 綠色智能照明系統的特點
隨著社會的發展,科技日益進步,能源短缺問題越來越嚴重,綠色環保的口號越來越響亮。某些省市已經開始要求公共照明領域全面普及綠色環保LED 照明。綠色照明系統開始成為節約能源的重要措施。“綠色智能的照明系統”要求系統選用光效高的優質節能的照明產品(如LED照明),并通過先進的照明控制方法對照明系統進行合理控制,從而創造出一個功能合理、經濟適用、節能環保的照明環境。
LED最主要的特點就是綠色節能。它由環氧樹脂封裝,具有很高的安全性;光源的效率很高,比普通燈具節能,在達到同等的光照條件下,可以比熒光燈節省67%的能耗,且沒有頻閃照明質量高;LED光源的光衰量很小,只有3%左右,可以保證正常使用十年不用更換,維護量很低;同時,LED光源不含汞等重金屬,不會對環境造成危害,它的適應場合廣泛,不受起動點燃和再啟燃時間的限制等。基于LED的這些特點,它已經成為綠色照明的代名詞。
本文所講的綠色智能照明系統不僅要為人們的工作、學習和生活提供良好的照明條件,能夠利用燈具的造型、電光源顏色的變化營造出舒適美觀的室內環境,具有綠色環保智能的特點,同時還具有操作簡單便捷、管理智能方便以及能適應未來照明系統的發展,并留有一定的擴展空間的特點。
2 綠色智能照明系統的設計步驟
綠色智能照明系統的設計跟普通照明系統的設計步驟一樣,分為兩個步驟,第一步光照設計,第二步電氣設計。本文以教學樓為例進行設計。
2.1 光照設計
教學樓室內照明光照設計主要包括照度的選擇、光源的選用、燈具的選擇與布置等方面。在進行光照設計時,要滲透節能的設計理念:即充分利用自然光,盡量選擇節能、高效率燈具。可依據配光、光色的要求和環境條件以及起動點燃和再啟燃時間等光電特性指標來選擇光源和照明器。選用電光源時應綜合考慮照明設施的要求、使用環境以及經濟合理性等因素。要盡可能使用高效的光源,同時還應考慮顯色性、色溫等其他性能要求,以及初期投資和年運行費用等問題。
本教學樓綠色智能照明系統中選擇的燈具和電光源都屬于LED產品。常見LED的電光源(燈泡)規格3W~12W,但其亮度可達同功率的熒光燈的3倍左右。LED的燈具目前也有各種款式,更方便的是目前生產的LED燈泡跟普通燈泡的應用方式一樣廣泛,在普通燈具中應用小功率的LED光源不失為良策。
綠色智能照明系統的光照設計除了照明的電光源選擇的是LED外,其它選擇普通照明系統的光照設計基本一樣。
2.2 電氣設計
綠色智能照明系統的電氣設計是在光照設計的基礎上進行的,其主要任務是根據光照設計的要求,選擇供電電壓、配電方式;進行負荷計算,選擇導線型號、截面及控制與保護電器的規格型號;選擇控制方式;選擇保護方法;想辦法減少電氣部分的投資和年運行費。
對電氣設計最基本的要求就是安全、經濟、美觀、可靠、便利和發展。
照明系統電氣設計的步驟如下:
1)收集原始資料,主要了解電源情況,照明負荷對供電連續性的要求;2)根據照明負荷性質確定供電電源形式;3)確定照明配電系統,包括配電分區的劃分,設多少個配電箱,各配電箱供給的區域、樓層,確定配電箱的安裝位置及方式,確定電源點至各配電箱之間的接線方式;4)確定燈具的開關控制方式,以便確定開關的數量和安裝位置,要盡可能地分散控制;5)確定照明線路各級保護設備,確定照明配電系統的接地型式及電氣安全措施;6)進行負荷計算、電壓損失計算、無功功率補償計算和保護裝置整定計算;7)選擇導線型號、截面及敷設方式;8)確定電能的計量方式。
綠色智能照明系統的電氣設計和普通照明系統的光照設計基本一樣。
2.3 教學樓樓道等公共區域照明系統設計
目前的教學樓樓道等公共區域一般采用的是普通電力照明,對于需要頻繁啟動的場所,如樓梯、走廊等,只能采用耗能的白熾燈,因為節能熒光燈不適合頻繁啟動的場所,如果頻繁啟動,會大大減少其使用壽命。從最基本的節能角度來講,在以上這些區域完全可以使用LED燈泡取代白熾燈。
從更節能的角度來說,因為LED燈泡的功率低,利用太陽能轉化為電能可以滿足教學樓公共區域的照明要求。
教學樓樓道等公共區域照明系統的設計構成原理如圖2 所示。太陽能光伏組件用來把太陽能轉化成電能, 一般安裝或集成在太陽能豐富的地方,如無遮蔽的建筑物頂部,有時也可以根據需要安裝在建筑物的南立面。蓄電池組最主要的功能是存儲太陽能轉換的電能,輔助功能有管理蓄電池的充電情況、控制負載的工作狀態等。目前的蓄電池組還要一些擴展功能,如延長蓄電池的使用壽命、提高充電效率、防止負載或系統無效工作狀態的發生。逆變器主要用來轉換電壓,將蓄電池組中輸入的直流電轉換為交流電,供給交流負載使用。
關鍵詞:智能照明;超前調節;電壓預測;照度
中圖分類號:TP
文獻標識碼:A
文章編號:1672-3198(2010)09-0335-02
1 背景
隨著我國體育事業的蓬勃發展,全國各地每年都要新建和改造大量的體育建筑,并在其中大量應用智能照明系統。它是根據某一區域的功能、每天不同的時間、館內外光亮度或該區域的用途來自控制照明。其中最重要的一點就是可進行預設,即具有將照明亮度轉變為一系列設置的功能。可由調光器系統或中央建筑控制系統自動調用智能照明系統。智能照明系統在體育建筑中具有重要的地位,可以比喻為體育建筑中的照明控制的“中樞神經”系統。
2 總體方案設計
2.1 照明光源的選擇
高壓鈉燈可以進行調光,只要采用合適的措施保證燈在交流的每半個周期能重復點火,高壓鈉燈的光輸出就可以調低至正常值的10%。通常是調到正常值的一半。這時,系統的功耗減少到正常值的65%。所以,針對場館照明的特點和要求,在本研究中采用的燈具為高壓鈉燈。
2.2 控制設備的選擇
目前國內照明節能主要的途徑有兩種。一是采用高效的節能型光源,也就是使用發光效率高的燈泡或燈管,二是在現有照明系統上加裝節能控制設備。從實際應用的角度來看,第一種方案適用于新設計的照明回路。對于已有的照明系統,因需更換所有燈具,初期投入資金和人力比較大,在不能分批分次更新燈具的照明場所,這樣做一次性投入太大。對現有照明系統的節能改造,一般采用加裝節能設備較為經濟和實用。目前國內銷售的照明節能設備很多,其中照明控制調控裝置所占比例最大。從工作原理上大致分為可控硅斬波型照明節能裝置、自耦降壓式調控裝置和智能照明節電器。
智能照明調控裝置采用微電腦控制系統,實時采集輸出、輸入電壓信號與最佳照明電壓比較,通過計算進行自動調節,從而保證輸出最佳的照明系統工作電壓。這類照明節電產品成本略高于前兩種,可實現智能照明調控、有效保護電光源、降低電能消耗的功能,使用的經濟性和可靠性遠遠好于前兩種產品,是目前國際上比較成熟的照明控制解決方案。
3 總體方案
由于高壓鈉燈傳遞函數具有慣性特性,基于這一特點可以對電壓波動進行預測。使得調壓控制有了提前量,既能減少電壓波動對燈具的影響,又達到節能目標。控制器CPU選擇為51單片機。調壓部分選擇自耦變壓器進行二進制調壓。調壓范圍為0-30V,調壓最小幅度為2V。由單片機控制晶閘管的導通與關斷來選擇是否接入自耦變壓器。出于對電網無功的考慮,還需進行功率因數的補償。由電壓電流采樣值計算功率因數,單片機決定是否投入補償電容。以下是系統工作框圖1。
控制器的核心部分是采樣調壓電路。它采用二進制調壓方式,由自耦變壓器和晶閘管組成。晶閘管組相當于矩陣式開關。單片機通過計算判定接通哪幾個晶閘管來控制自耦變壓器的接入,實現調壓功能。以下是采樣調壓部分工作框圖2:
圖2 調壓部分框圖
4 調壓電路設計
控制電路的核心是二進制調壓器,這是穩壓和節能的主要功能部件,包含三個三相變壓器。變壓器原邊額定電壓相等,均為240V,副邊額定電壓按2的整數倍遞增,分別為2V、4V、8V、16V,因此又叫做二進制變壓器組,該穩壓器也叫做二進制穩壓器。穩壓器的副邊串聯在負載中,對電網電壓起補償作用,當電網電壓大于穩壓值或小于穩壓值時,控制器根據偏離穩壓值的大小,決定該投入的變壓器組合。例如,穩壓值為220V,當電源電壓為234V時,控制器檢測到輸出電壓升高,然后通過控制繼電器的關斷、導通,改變接觸器開關,接觸器控制著變壓器的工作或者短路,此時讓2V、4V、8V變壓器投入,剛好可以調整輸出值到220V。
考慮到一個十進制數總可以用有限位二進制表示,如:
10=8+2=(1010)2
15=8+4+2+1=(1111)2
28=16+8+4=(11100)2
這樣,如果有副邊額定電壓為20、21…的變壓器可供選擇投入,那么對所有的電網電壓Ui,都能投入相應的變壓器,使輸出U0不變。投入的變壓器選擇原則是將Ui、U0的偏差轉化為二進制,1所代表的就是投入相應的變壓器。主電路(單相)電路圖如圖3所示:
圖3 調壓器主電路
工作原理為:
U0=Ui=S0(S1×2+S2×4+S3×8+S4×16)
其中,Si(i=1,2,3,4)=1,0。當Ui≥U0時,Kn閉合,Km常開,S0=1;當時,Km閉合,Kn常開,S0=-1。1表示導通,0表示斷開。
為了吸收晶閘管動作時產生的瞬時能量和短暫的電壓沖擊,在每一相反并聯的晶閘管上并聯上緩沖電路,緩沖電
路由電阻和電容串聯組成,緩沖電路同時能夠減小晶閘管
器件的電壓上升率dV/dt,從而防止誤觸發及保護晶閘管不被損壞。
晶閘管組K1、K5控制2V變壓器的投入,K2、K6控制4V變壓器,K3、K7控制8V變壓器,K4、K8控制16V變壓器。取1表示投入,取0表示短接。如當Ui高于額定電壓U0時,各系數的取值和晶閘管狀態如表1。
表1 Ui≥U0時觸發狀態表S0=1
調整電壓S1S2S3S4KmKnK1K2K3K4K5K6K7K
由表1可知:
(1)穩壓系統可調電壓2V、4V、6V、8V、10V、12V、14V、16V、18V、20V、22V、24V、26V、28V、30V,允許電網電壓為:220±30V,變化幅度為額定電壓的13.6%,完全可以適應低壓照明系統的電壓變化。
(2)最大偏差2V,小于額定電壓的1%,精度高。
(3)電壓調節不是連續調節,是在電壓變化達到一定幅度時才動作
(4)晶閘管的閉合、打開,由單片機直接控制,因此控制準確,可靠性非常高。
參考文獻
[1]陳白瑤,劉啟彬.體育場的電氣設計與智能化[J].照明工程學報,2008,(4):45-47.
關鍵詞:智能 建筑照明 控制系統
隨著現代建筑科學技術的不斷進步和發展,人們物質文化和精神生活水平迅速的提高,智能化已經成為當今建筑發展的主流技術,涵蓋從空調系統、消防系統到安全防范系統以及完善的計算機網絡和通信系統。但是長期以來,智能照明在國內一直被忽視,大多數建筑物仍然沿用傳統的照明控制方式,部分智能大廈采用樓宇自控系統來監控照明,但也只能實現簡單的區域照明和定時開關功能。相比之下,智能照明系統體現出強大的優越性,它在智能建筑中的應用越來越廣泛【1】。
一、智能照明系統在智能建筑中的應用效果
(一)實現照明控制智能化
采用智能照明控制系統,可以使照明系統工作在全自動狀態,系統將按先設定的若干基本狀態進行工作,這些狀態會按預先設定的時間相互自動地切換。例如,當一個工作日結束后,系統將自動進入晚上的工作狀態,自動并極其緩慢地調暗各區域的燈光,同時系統的移動探測功能也將自動生效,將無人區域的燈自動關閉,并將有人區域的燈光調至最合適的亮度。此外,還可以通過編程隨意改變各區域的光照度,以適應各種場合的不同場景要求。智能照明可將照度自動調整到工作最合適的水平【2】。
(二)改善工作環境,提高工作效率
傳統照明系統中,配有傳統鎮流器的日光燈以100Hz的頻率閃動,這種頻閃使工作人員頭腦發脹、眼睛疲勞,降低了工作效率。而智能照明系統中的可調光電子鎮流器則工作在很高頻率(40~70kHz)不僅克服了頻閃,而且消除了起輝時的亮度不穩定,在為人們提供健康、舒適環境的同時,也提高了工作效率。
(三)可觀的節能效果
智能照明控制系統使用了先進的電力電子技術,能對大多數燈具(包括白熾燈、日光燈,配以特殊鎮流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等)進行智能調光。當室外光較強時,室內照度自動調暗,室外光較弱時,室內照度則自動調亮,使室內的照度始終保持在恒定值附近,從而能夠充分利用自然光實現節能的目的。除此之外,智能照明的管理系統采用設置照明工作狀態等方式,通過智能化管理實現節能。
(四)提高管理水平,減少維護費用
智能照明控制系統將普通照明人為的開與關轉換成了智能化管理,不僅使大樓的管理者能將其高素質的管理意識運用于照明控制系統中去,而且將大大減少大樓的運行維護費用,并帶來較大的投資回報。
二、智能照明控制系統的重要性
智能照明控制系統是為了適應各種建筑的結構布局以及不同燈具的選配,從而實現照明的多樣化控制。現有的智能照明控制系統主要分為中央集中控制系統及分布式控制系統兩種。
對于一個完整的辦公樓智能照明控制系統來說,辦公區是辦公樓的主要組成部分,采用智能照明控制系統,可使其照明系統工作在全自動狀態。通過配置的“智能時鐘管理器”可預先設置若干基本工作狀態,通常分為白天、晚上、清掃、安全、午飯等,根據預先設定的時間段可自動的在各種狀態之間進行轉換。智能照明控制系統還能保證辦公區域和公共區域協調的工作。如:辦公區域有員工值班時,電梯廳、走廊等公共區域的燈就保持基本的亮度,只有當辦公區域的人走完后,才將燈降低到安全狀態或關掉,避免不必要的能源浪費。
三、智能照明控制系統的優點
智能照明控制系統與傳統照明控制系統相比,在控制方式、照明方式、管理方式以及節能方面等均有不少優點。
首先在控制方式和照明方式上,傳統照明控制采用手動開關,只有開和關,而且只能一路一路地開和關。而智能照明控制采用調光模塊,通過燈光的調光在不同使用場合產生不同的燈光效果,營造出不同的舒適的視覺氛圍。其次,智能照明控制系統由于使用了自動化照明控制,智能利用光照以及通過網絡,只需一臺計算機就可對整個大樓的照明實現合理的能源管理自動化,不僅減少了不必要的耗電開支,同時也降低了用戶的運行維護費用。另外,在智能照明控制系統中,由于可通過系統人為地設置電壓限制,可以避免或降低電網電壓以及浪涌電壓對燈具的沖擊,從而起到保護燈具,延長燈具使用壽命的作用。
四、智能照明控制系統的設計方法和步驟
智能照明控制系統的設計一般都是在燈光設計和照明電氣設計部分完成之后來進行的。其設計一般可分為:
第一步:編制照明回路負載清單。在這過程中應注意:首先每條照明回路的燈具應該為同類型的燈具,這樣才便于調光模塊的選擇和配置。而且每條照明回路的燈具控制性質應該是相同的,是普通供電或同為應急供電。其次,應核對每條照明回路的最大負載功率是否在需要選擇的調光器允許的額定負載容量之內。最后,還要對一些照明回路的劃分作適當的調整,使其更適合場景配置的需要,使各路燈光可組合構成一個優美的照明藝術環境。
第二步:按照明回路的性能選擇相關的調光器調光器是智能照明控制系統的主要部件,而對于不同類型的燈具應該選用不同適合他們的調光器。比如對于冷陰極燈(發光、霓虹、充氣),這類燈采用電壓變壓器工作,所以應采用前沿相控調光器。而對于包括金屬鹵化物燈在類的各種氣體放電燈則應該選用正炫波電壓調光器。
第三步:按照明控制要求選擇控制面板和其他相關控制部件。
第四步:選擇附件和集成方式。
第五步:編制系統設備配置表。
五、結語
從以上對智能照明控制系統的介紹,我們知道智能照明控制系統不僅可以滿足和實現不同的燈光效果要求,實現照明的高層次智能管理,改善工作環境,提高工作效率,還可節約能源,延長燈具壽命,減少用戶維護費用。隨著建筑和照明技術的進步,照明和建筑融為一體,照明已成為建筑藝術的一部分,讓我們大家共同努力,將更多、更好的智能照明控制系統應用到智能建筑的設計中去,營造出藝術、智能化的光環境,賦建筑與生命。
參考文獻
[1]楊力群.照明設計與節能分析.資源節約與環保.2010.(01):59—60
關鍵詞:智能電氣;消防;照明;
中圖分類號: R857.13文獻標識碼: A 文章編號:
1.前言
現代都市的建筑逐漸向高層化、大型化、多功能化及復雜化發展,這就導致了建筑物的通道更長、更復雜。而對于消防疏散來說,在火災發生時如何使逃生更安全、更迅速,就成了擺在面前的一大課題。
2.智能應急照明系統的組成及應用
2.1智能應急照明系統的組成
新修訂的《民用建筑電氣設計規范》規定:“疏散照明宜在消防控制室或消防值班室集中手動、自動控制。”使用智能應急照明及疏散指示系統能很好地實現應急照明的集中手動、自動控制。同時智能應急照明及疏散指示系統和報警系統聯動,在火災發生時調整應急指示方向,使逃生者得到生存的機會。
某工程為綜合性會議中心,是市區一個意義重大、人員相對密集的場所,本工程采用中央智能數字點式監控消防應急疏散照明指示燈系統。該應急疏散照明指示燈系統由智能終端(T1,T2,……TN),數據傳輸網絡(RS485)和服務器三部分構成。其中數據傳輸網絡由485總線、載波傳輸、無線局域網構成。不同傳輸模式的總線能驅動的終端數量不一樣,因本工程網絡比較龐大,所以采用集中器(C1,C2,……CK)組成多層網絡的方式來擴大系統的容量,如圖(1-2)所示。
2.2智能應急照明系統的服務器
智能應急照明系統中,服務器主要用來管理設備數據,自動分配終端通信地址, 險情信息,定期打印維護報表。一下是對服務器各個模塊的介紹。
2.2.1顯示器
智能應急照明系統采用液晶顯示屏作為顯示操作界面。系統設置、功能操作等完全中文菜單化。用戶可在菜單上查看系統中任意設備的數據,以了解系統的運行情況和操作整個系統。
2.2.2指示燈
指示燈控制面板上分為信號指示燈,命令控制按鈕和打印機。
信號指示燈:指示各個設備是否正常工作,終端是否異常,系統是否發生故障,是否處應急狀態。
面板上的信號指示燈描述如下表:
主電 220V供電的情況下,指示燈亮;
220V斷電,指示燈滅,并應急指示燈亮,燈具進入應急狀態,蜂鳴器報警
充電 控制器內部電池電壓不夠的情況下(默認設置是低于13.1V),會啟動充電,指示燈亮;
應急 系統進入應急狀態時,燈亮;系統恢復正常,燈滅。
Ups
故障 1、當接電池的線路短路時,該指示燈立即亮;
2、當接電池的線路開路時,該指示燈2分鐘內亮(可配置);
3、電池無開路和短路故障時,指示燈滅
燈具
故障 1、燈具有故障時,燈具故障燈亮,蜂鳴器報警,打印機打印對應的故障,在“終端實時故障”查詢中,查詢終端故障現象。
2、燈具故障恢復正常時,燈滅,蜂鳴自動停止報警。
聯動
通訊 與火災報警系統通信的過程中,燈亮;與火災告警器通訊斷開時,燈滅
命令控制按鈕:發送相應的命令指示,指示系統或終端操作。
面板上的控制按鈕描述如下表:
2.3智能樓宇集中器模塊
智能樓宇集中器模塊內部安裝了兩個RS-485集線器,RS-485集線器提供4-8口RS-485信號集中功能,它能夠把一路RS-485總線分割為4路RS-485總線,或者把四路RS-485信號匯集到一路RS-485總線上來,并且每個端口都具有光隔、短路、開路保護功能。在系統發生故障的時候,內置的控制器能夠及時的切斷有故障的端口。使RS485集線器保證每一端口都起到獨立工作,達到互不干擾的效果。以下是集中器中的各個分模塊。
智能電源:其內部安裝了一個蓄電池。當系統主電斷電后,該電池為系統提供電源。蓄電池飽合時,能供應系統正常工作兩個小時。
智能主機:它除了一個計算機主板之外,另安裝了一個UPS穩壓器,起穩壓作用。智能主機是上位機中最重要的部分,它與顯示器共同顯示圖形界面,控制系統,處理用戶指令,并發送指令。
傳輸網絡是終端和服務器之間采用的有線和無線兩種網絡通信方式。智能終端是具有動態通訊地址和可變向指示功能的消防應急指示燈。消防應急照明燈將建筑內的所有應急燈與智能消防報警系統聯動起來,利用報警信號作為智能消防應急疏散指示系統的輸入信息,由智能消防應急疏散指示系統對信息進行處理,最后智能控制消防應急標志燈指示方向,應急照明燈開啟,幫助人群選擇最佳逃生路線。
2.2.智能應急照明系統的應急疏導功能
表(1)(2)為層樓宇的智能疏導示意圖,假設表(1)中E2位置發生火警(表中紅色背景單元),每個應急指示燈在收到火警廣播后,按照黃色箭頭指示方向閃爍指示燈,指導逃生人員到達安全出口。表(2)中由于火勢蔓延到E2,E3,F2,G2位置,每個智能應急指示燈在收到火警廣播后,重新調整逃生路徑,如圖(2)黃色箭頭指示的方向閃爍指示燈。
表(1)智能疏導系統火警發生時刻疏導示意圖
表(2)智能疏導系統火警擴大后疏導示意圖
智能應急終端定期進行自動檢測,檢測項目包括電池的電量,充放電時間和溫度以及LED燈的狀態,每次檢測的結果通過網絡發送到服務器,服務器軟件自動將智能終端的設備狀態制作成報表,列出故障設備。系統維護人員只需參考報表就能得到故障終端位置和所有終端設備的老化程度,從而快速高效地進行系統維護。
3.結束語
智能應急照明系統全面地考慮到了消防應急系統的實際情況,可以靈活拓展,采用系統重組解決火災現場的疏散照明和指示問題,為使用方提供解決方案。隨著社會的不斷進步,科技的不斷發展,智能應急照明系統將會逐完善其功能,順應市場及用戶的需要,使其在火災發生時發揮更大的作用。隨著智能應急照明系統的不斷發展,越來越多的新興建筑內將會使用該系統。
參考文獻
在愛迪生發明電燈的兩百多年后的今天,照明已經與人類的生活密不可分。不論是為了滿足夜間視線需求路燈,到商店的吸引人目光招牌,照明在不同情境下都扮演重要的角色。隨著人們對光線的需求越來越多樣化,調控的方式也越來越多元。以往對于電燈的控制只需要開與關,發展到現在,電燈可以調暗調亮,甚至改變顏色等等,大大的豐富了人們生活的情境。
照明不僅在控制型態上發展的更為復雜,燈具本身也有很大的進步。由于近年來能源危機議題持續發燒,而照明與空調耗電就占了整體民生用電的79%,若是能改善燈具的發光效率,對于節約能源有相當的幫助。近年來各國已訂定政策與時程,將逐漸地淘汰較為耗電的白熾燈,進而鼓勵民眾使用較為環保、耗電量低的節能燈具。
在眾多節能燈具中,LED燈具一直是受到注目的產品。根據市場預測分析,到2013年的LED照明市場產值將達137億美元。目前全球的照明大廠如飛利浦(Philip)、毆思朗(Osram)以及奇異(GE),均已積極投入開發。從應用技術面來說,照明網絡化與智能化是LED照明產業的重要趨勢。所謂照明網絡化代表著每個燈具都具有被尋址的能力。透過尋址的方式,讓每個燈具都可以下達命令到網絡來控制各個燈具,并隨時的監測燈具的使用狀態。要實現這樣的功能必須要有良好的通信接口來處理網絡配置的需要,在眾多的通信標準中,ZigBee可說是一個極位適合的選擇。
ZigBee與LED智能照明
ZigBee是由ZigBee Alliance所提出的無線通信標準,這個標準是建構在IEEE 802,15.4之上,所使用的是2.4GHz頻段。ZigBee標準的應用主要定位在短距離(10m以內),低速率(250kbps以下)的數據傳輸。此外,ZigBee具備星狀(start)、樹狀(tree)以及網狀(mesh)的網絡拓撲型態,能夠滿足許多應用情境的需要。而近年來有許多的應用情境以成為未來的趨勢,ZigBeeAlliance也為這些應用領域制定了相關規范(profile),其中包含了Building Automation (BA)、SmartEnergy(SE)、Home Automation(HA)等9種類別,其中與照明相關的定義在HA的范圍里。
一般來說,在需要照明的場所中,燈具與燈具間的距離都不會太遠,而控制命令與燈具狀態的的信息量都不會太大,所以很適合利用ZigBee作為通信及控制的接口。ZigBee還有一項計大的好處就是能自動地產生互連的網絡。只要連上電源,各個節點就會嘗試互相溝通,最后達到一個能互相通信的網絡環境。這樣一來,就可以大大的減少在網絡設定上的負擔,也降低了導入整個照明系統的門坎。而照明系統在結合ZigBee之后,便有更多的控制選項來滿足不同情境需求。而智能照明系統不僅可以在光線不足的情況下提供照明,同時也達到供安全指引,環保節能及有效管理的目的。近年在一般的建筑內的場所,逐漸開始使用智能照明系統來涵蓋室內的照明需要,例如在辦公室或會議室,透過感測網絡監測室內外的光線明暗,進而控制燈具的亮度達到節能的目的。而照明系統也能針對用戶所需要的情境做出正去的反應,像是簡報開會的時候,自動關閉部分電燈,增加簡報的布幕效果等等,這些都提升了智能照明應用的價值。
應用案例:停車場路燈管理系統
除了在室內,室外也有很多場景需要照明設備,停車場就是一個極為適合導入LED智能照明系統的好例子。以傳統停車場為例,不管是在建筑物內或是露天的型態,照明的功能還有許多可以改進的地方。接下來從信息通信、應用情境及管理等面向,分析結合ZigBee的智能照明系統有什么樣的優勢。
通信接口
ZigBee具有良好的網絡架構,在燈具上直接將上模塊后就可以互通,但在設備尋址上要先做一些設定,但這些設定遠比拉通信控制線來的容易而且便宜。另外,由于一盞燈劇照明的面積通常不會太大,所以燈具布建的密度較高,彼此的距離不會太遠,正好適合短距離的ZigBee。一般停車場大多是空曠寬敞的場所,所以不會有遮蔽的問題。此外,為了得知環境的狀態,也須布建一些光傳感器及紅外線動作傳感器,藉此來掌握停車場的狀況信息。這些傳感器同樣可以使用ZigBee的標準溝通接口,可以減少系統建置的硬件成本。對于傳感器來說,需要回傳到后端的數據就是感測到的信息。光傳感器偵測到的就是環境的照度值,動作傳感器則是在區域內有無物體移動等等。而燈具部份的通信則是雙向的,除了需要回傳開關的狀態以及用電量等數據,還要能接收系統所發出的控制命令來調整照明的狀態。另外,當有一些特別的情況,可以考慮一些其他的通信方式。舉例來說,在停車塔的情境,有時會有要跨樓層通信的需要,這時無線信號有時會有遮蔽的情況,這時可以考慮使用電力線通信(Power LineCommunication),來確保各個設備間有穩定的通信。
應用情境
在停車場所,照明情境分為引導和無人兩種。當有車進入時,也就是當紅外線傳感器偵測到有車時,車道需要較為明亮的照明。車在停入車位的時候,車位的照明也要提高。動態的燈光調整可以讓使用者更清楚行徑的動線,也可以降低不必要的能源浪費。在攝影機或紅外線傳感器都偵測到無人的情況時,全部的燈光就可以調低亮度,但仍需維持一定亮度,以避免系統發生誤判,影響到使用人安全的情況。管理
傳統上管理停車場多半都是靠人工,透過定時巡察或從監視器觀看現場的情況。除了停車場的人員安全外,還要檢查燈具或其他設備是否損壞。在停車場的燈具常會造成使用者的擔心,如果能迅速的發現燈具故障,實時派員更換,或是在即將發生故障前就更換燈具,就能加強使用者的安全感。在燈具的故障偵測上,由于LED燈具上加裝的電表的模塊,并透過ZigBee將用電信息傳回后端,用電的信息便可以做為故障分析依據。當系統下了控制命令,但從電表看不到變化,光傳感器的量測值也沒有變。或是用電狀態突然改變,這都代表有故障的可能,需要派人去察看維修。這樣一來,就可以提高人員的工作效率。也就是說,桶能從收集到的電力語感測信息,分析出更多有用的信息,這多歸因于ZigBee間單易用的通信,能幫助系統穩定收集信息的結果。