智能照明控制系统应用于办公大楼

1概述

建筑界已经引入“绿色”照明的概念,其中心思想是最大限度采用自然光源、设置时钟自动控制、采用照度感应和动静传感器等新技术。

办公楼不仅要有足够的工作照明,更应营造一个舒适的视觉环境,减少光污染。照明已经成为直接影响工作效率的主要因素之一,因此,越来越引起人们的高度重视。做好照明设计,加强照明控制设计,已成为现代化建筑的一个重要内容。

同时,现代电子技术已为我们和工作和管理带来无数的便利。如何让智能化电子技术实实在在的应用到我们的日常工作管理中,让我们的工作更轻松、更智能!让我们的建筑也会随心而变——建筑是永恒的,音乐是流动的,灯光是多变的!让灯光自由组合,自动控制,将办公楼变得无限智能、更加先进!

2项目需求分析

办公楼作为大量使用灯光的建筑,对于智能照明的需求具有以下特点:

控制区域类型较多,分别有:大厅、办公区、走廊、卫生间、会议室、地下车库等等;

灯光耗能量大,因此对于照明节能的要求较高,效果要求显著;

人流量和照明量存在线性比例关系,人流量越多,需要打开的光源越多;

灯光有较高的指标要求,在不同的区域、不同的场所来设置不同的场景。

根据威森腾和设计单位针对本项目的直接沟通交流,并结合以往E-BUS施中的实际经验,我们对于本项目各控制区域需要用到的控制手段分析如下:

每个区域的设备都接入该区域的网关,每个区域的网关通过TCP/IP通讯协议的智能专网进行连接。

3系统结构及安装说明

3.1系统结构图

3.2设备清单如下:

3.3智能控制模块的安装及接线

智能控制模块安装在相应区域的配电箱内,如下图:模块采用丁导轨方式安装(安装简洁方便,有利于维修),模块与模块上下之间的距离保持20cm,以便强电接线。每个控制模块都需要V电源供电;

4智能照明控制系统建议方案

4.1大堂

大堂是员工进入办公大楼的必经之路,是光临办公大楼的第一感觉,其灯具的选用和灯光布置不只是为了大堂照明的需要,更应考虑照明的气氛及照明与建筑装潢的协调。作为一个高级大楼的大堂应该最大限度地为员工提供一个舒适、优雅、端庄的光环境。对大堂灯光控制方式分为:照度控制、定时控制、现场面板控制、计算机控制等等。下图是某办公大楼大堂平面图(灯源均为金卤灯);

将大堂分成6个普通照明回路,1个应急照明回路,每种颜色代表一个回路,其中灰色部分为应急照明回路。如下图所示:

我们在保洁室内设置一个智能控制面板,用于现场控制大堂的灯光,在大堂采光效果好并且比较隐蔽的地方配置一个照度传感器,用于自动感应控制外界的灯光。

每天中午12:00-14:00,休息时间,人流量比较小,定时打开1/2灯光,如下图所示:

每天18:00—00:00打开1/4灯光,以方便加班的员工出入大楼,如下图所示:

到了到了晚上00:00后,基本上没有人在该区域活动,所以只需要打开应急照明回路,如下图:

整个大堂设置了4个应急灯,应急照明回路接入带消防干接点接口的模块,当现场出现紧急情况时,通过消防系统传输过来的干接点信号,直接就可以强行点亮应急照明回路。

4.2大办公区

由于办公区域面积大,可以将整个办公区分成多个独立的照明区域,采用智能控制面板和射频遥控器控制,根据需要开启相应区域的照明。

由于出入口多,在每个出入口都配置智能控制面板,实现办公室内多点控制,方便使用人员操作。在每个出入口都可以开启和关闭整个办公区所有的灯,这样可根据需要方便就近控制办公区域的灯。同时可根据时间进行控制比如平时在晚上八点自动关灯,如有人加班可切换为手动控制。

给每个办公区员工配置一个射频遥控器,使每个员工还能单独控制自己办公区域的照明,可根据自己不同的工作状态来调节不同的照度需要,但办公区的光源必须可以调光的。下图是办公区域的平面图,黄色填充部分是办公区的所有灯具,我们对整个办公区的控制方式有:智能控制面板场景控制、射频遥控器控制、定时控制。在办公室门口设置可编程控制面板

我们在每个出入口都配置有智能控制面板,可实现分区控制,如只打开办公区1和办公区3的照明,只需在智能控制面板内预设开启这两个区域的场景即可。每个智能控制面板能设定7种场景模式,如全开模式、办公模式、清扫模式等等。

给每个办公区员工配置一个射频遥控器,使每个员工还能单独控制自己办公区域照明的开关,如下图:

我们在每个出入口都配置有智能控制面板,可实现分区控制,如只打开办公区1和办公区3的照明,只需在智能控制面板内预设开启这两个区域的场景即可。每个智能控制面板能设定7种场景模式,如全开模式、办公模式、清扫模式等等给每个办公区员工配置一个射频遥控器,使每个员工还能单独控制自己办公区域照明的开关,如下图:

如果办公区的光源是可调光光源,每个人不仅能单独控制自己办公区域照明的开关,还可以根据自己不同的工作状态来调节不同的照度需要,如下图:

4.3走廊、电梯厅

下图是某办公楼公共走道平面图:将公共走大分成7个普通照明回路,1个应急照明回路,灯具比较多的回路采用隔灯控制,如下图所示:

其中蓝色部分是应急照明回路,提供走道最低基本照明亮度。

通过六个壁挂式红外探头,自动探测是否该区域有人活动,如有,则打开相应区域的灯光(平时应急照明是关闭的),如下图所示

由于我们的壁挂式红外微波探头的探测距离是可以调整的,所以从图中可以看出,当人走到相应的走廊区域后,红外探头会自动打开相应区域的灯光,而无人的区域则不会受影响,另外,我们可以通过我们的系统规定,在没有人再次来到这个区域的情况下,亮灯状态保持2分钟(时间长短可以根据业主要求更改),这样就实现了人来灯亮,人走灯灭。

当然,我们也可以根据客户的需要,把公共走廊的控制模式修改成与现场相符合的模式。每隔5层楼,我们均在走廊采光效果好的地方装1个照度传感器,当外界自然光很强的时候,照度传感器会自动屏蔽走廊的壁挂式红外传感器,这样,即使有人触发红外探头,也不会开灯。照度传感器安装位置示意图如下:

当电梯有人出来,或者有人从走廊过来乘坐电梯时,探头会及时的探测到,并实时的打开电梯厅的灯光,具体如下图所示:

4.4卫生间

卫生间区域,主要是用红外传感器控制,平面图如下:

卫生间的照明平面图如下:

卫生间共分两个回路,如图,分别用两种颜色表示,其中灯具与排气扇是接入同一回路。当有人进入洗手区,该区域的探头就会自动打开对应的灯具和排气扇,如下图:

当有人需要如厕的时候,在他进入如厕区时,红外探头会及时的把灯和排气扇打开,如下图:

我们可以把自动关灯时间设置成20分钟,即在20分钟内如果没有人触发红外探头,那系统默认卫生间没有人,自动关灯。

4.5大会议室(或多功能厅)

会议室作为办公大楼一个重要的组成部分,采用智能照明控制系统通过对各照明回路进行调光控制可预先精心设计多种灯光场景,使得会议室在不同的使用场合都能有不同的合适的灯光效果,工作人员可以根据需要手动选择场景。

智能控制面板安装在会议室门口位置,工作人员可以去按智能控制面板而达到所需的模式,也能通过射频遥控去控制场景模式,比如会议模式、演讲模式、报告模式等等,还能控制投影幕的升降。

如上图,会议室的灯光有石英筒灯和暗藏T5管灯带组成。会议室的灯光控制系统可以和投影仪设备进行联动,当需要播放投影时,会议室的灯能自动的缓慢的调暗;关掉投影议,灯又会自动的柔和的调亮到合适的效果。

会议室控制模式:

准备模式:在会议准备开始的时候,全部的筒灯逐渐点亮,当贵宾入场的时候,暗藏灯带逐渐点亮。如下图:所有灯光逐渐变亮

报告模式:会议正式开始的时候调亮全部的灯光,使会议室显得辉煌,会议进行过程中,可以调节各回路的明暗程度而改变视觉效果。如下图:中间会议桌区域灯光亮度调至%,暗藏灯带调至%的亮度,其他筒灯调至50%亮度。

投影模式:投影时将暗藏灯带关闭,前排筒灯关闭,后排筒灯调至50%亮度,投影幕自动放下(紫红色部分),如下图:

会议结束模式:当会议结束的时候,可以渐渐调亮筒灯和灯槽的亮度,投影幕自动收起,表示欢送贵宾离开,如下图:

休息模式:当会议中间休息时,可以将中间会议桌区域灯光亮度调至50%,其他灯光关闭,给来宾一个宽松的环境,放松一下心情,如下图:

领导办公室

下图是领导办公室的灯具布置图:

每种颜色代表一个回路,筒灯采用的是带磨砂玻璃的节能灯,灯带及格栅灯均采用T5灯管,其中绿色部分也是T5灯管,整个区域采用透光片盖住,从而使光线比较柔和的照到房间内。

进门口装有一个智能控制面板,在休息间进门处以及床头也各装有一个智能控制面板,方便工作人员现场控制

办公模式:(办公桌顶端灯管全部打开,墙缝处暗藏灯带打开,靠窗处筒灯打开,接待区灯槽关闭,进门口筒灯关闭,如下图:

会客模式:(只打开会客区的灯光),如下图:

另外,领导办公室还配备了射频遥控器,只要按动遥控器上的相关按钮就可以实现对灯光的控制。

4.7贵宾休息室

贵宾休息室在整个办公楼中,是比较高档的场所,是领导接待贵宾的地方,因此对贵宾休息室的灯光控制也非常重要,不同灯光的亮度能直接影响贵宾的心情。在贵宾休息室进门处配置彩色触摸屏,可预置多种灯光场景,以适应不同场合的灯光需求,供工作人员任意选择,即方便管理又节约能源。

对贵宾休息室灯光控制方式分为:场景控制、调光控制等等。下图是贵宾休息室平面图:

将贵宾休息室分成4个回路,每种颜色代表一个回路,如下图所示:

通过智能控制面板就地场景控制(调光控制),在贵宾休息室进门的控制面板内预存多控制模式根据用户需求,可以任意调节各个回路的亮度。

迎宾模式:(所有回路调置%亮度)

休息模式:(槽灯回路调置关闭,其它回路30%亮度)

清扫模式:(打开一个筒灯回路到50%,其它回路关闭)

通过彩色触摸屏的可视化界面,能对每个回路进行现场调光控制,请看下图;

5威森腾对智能照明控制优势

5.1总控室控制增加了产品安全性能

5.2开关控制模块都采用机械自锁继电器

主要优点:

自锁型继电器平时不消耗电流

由于电感线圈平时不通电,没有工作电流和工作噪音

没有弹簧机构,工作寿命长

平时工作状态下几乎不产生热量

体育场、机场、车站内部有大量密集的金卤灯、高压钠灯光源,大功率气体放电灯有个工作特点,就是一般要预热10分钟时间,并且中途熄灭后,需要5-15分钟才能重新点亮,要想中途不熄灭,停电时间不能大于20ms。但是,使用智能照明模块后,4ms切换的EPS系统会导致单片机的重新启动;

(1个时钟周期的掉电就会重新复位),启动的时间为64ms,会导致普通继电器的断开和闭合间隔64ms,从而导致气体放电灯的熄灭。

5.3电流检测技术

定制专用混合信号芯片,配合以核心自主知识产权的计量算法和专用电流互感器,实现了:1的计量动态;

l倍超宽量程,计量范围:0.02A~A;

l有功电能脉冲、有功电能方向输出;

l可提供电压、电流、有功功率、周波等瞬时电测量数据;

5.4坏灯检测技术

在体育场、机场内部有大量密集的金卤灯、高压钠灯光源,单凭肉眼很难判断是否损坏,但威森腾智能照明控制系统能从软件上轻松找到,坏灯检测技术的基础是电流检测技术。

5.5过零断开技术

过零点的概念:

继电器在将要闭合的瞬间,由于存在一定的电阻(还未完全吸合),因此如果存在的电流,就会产生很大的热量,烧蚀继电器触点。同样,在继电器断开的瞬间,如果还存在电压,会产生电弧,电弧一直到下一个过零点才会熄灭。电弧同样会减少触点的寿命。交流电的周期是50赫兹,即每隔10ms就有一个过零点,建筑中经常需要应付大功率回路,为了延长继电器的寿命,将普及归零点断开技术。我们进行10万次的测试,继电器开关10万次的时候,使用过零检测技术的继电器完好如新,但是没有使用这个技术的继电器触点已经严重烧蚀。

5.6通讯总线保护技术

l实时检测线路电压,并在主控站显示;

l实时监测总线的短路、断路情况;

l通讯口隔离技术,防止电浪涌烧毁通讯芯片;

l抗雷击功能,防止雷电烧毁通讯芯片;

5.7中央监控软件

通过智能照明控制软件,能够计算出每个回路通断的时间和次数,并将各个回路的实际电流值存储在数据库中,这样不仅能够算出每天的用电量,还能预测未来的耗电量,可以分别计算出节能比、投资比、回本期(多长时间能将投入的费用,通过节约用电的电费收回成本),软件界面如下图所示:

6节省能源分析

采用智能照明控制器,对电源及其他系统进行总控、TimeSchedule定时控制,场景效果控制,照度控制,远程控制。

l未采用照明控制系统

每天需要管理人员提早出发,一片区域一片区域打开。

l采用照明控制系统

系统按照预先设置的程序,不但节能人工成本,而且准时、全自动运行。每天物业管理人员上下楼开关灯费时费力,浪费能源

每天管理人员上班开灯时间为一个小时v每天管理人员下班关灯时间为一个小时v平均每个回路每天少运行一个小时v每回路每天运行10小时计算,实际节省

l未采用照明控制系统中午休息时间,人员外出就餐,电灯仍然全部打开。

l采用照明控制系统系统按照预先设置的程序,中午灯光关闭50%。每天中午自动关闭50%灯光

每天中午休息时间为一个小时v平均每个回路每天少运行0.5个小时v每回路每天运行10小时计算,实际节省v电力为5%

l未采用照明控制系统每天下午日照充足,靠窗区域的灯光白白浪费

l采用照明控制系统设置照度传感器,自动跟踪外部自然光线的变换,打开或关闭临窗灯光回路。每天中午自动关闭50%灯光

每天光线充足时间为3个小时v平均每个回路每天少运行1.5个小时每回路每天运行10小时计算,实际节省v电力为15%

l未采用照明控制系统检修站需要开启灯光,离开及没人在的时候容易忘记关闭。

l采用照明控制系统系统按照预先设置的程序,每隔一定时间电脑巡查所有灯光回路状态,自动关闭无需使用的回路,也可以实现人来灯亮,人走灯灭的节能效果,每天晚上启动巡检灯光回路

每天晚上洗手间、走廊开启时间为3个小时平均每个回路每天少运行2.5个小时,每回路每天运行10小时计算,按照30%回路为公共区域回路计算,实际节省电力为10%

实际节省能源总量为40%实际投资回收期2.5年

投资回报分析

每个额定电流为10A回路的实际负载为3A

每天每个回路工作10小时,节省电能为:V*3A*10H*40%=2.64度

平均每年工作天,每度电0.6元人民币计算,实际每年节省电费元

每个智能照明回路投资0元人民币,投资回报时间为2.5年

7系统核心技术优势

7.1模块化设计系列全部采用模块化设计:

l总线上每个设备均为对等设备,无需专门的主控制器,各模块就能正常工作;

l各模块内部设置CPU,可直接处理来自总线的场景命令(每个模块存储个场景,刚好符合标书要求),按照场景列表控制各个回路的输出值;

l每个子网通过带RJ45口的网关(又称总线耦合器)直接接入以太网,即成熟又简单;全部继电器或小功率调光器、网关、网桥、电源、接口模块全部采用国际通用DIN导轨式结构,可以无限制叠加安置在现有的配电箱内。

7.2红外传感器功能

l红外传感器是最新科技的高性能探测器,由不易老化的超长寿命微波模块,高精度移动红外探测装置和模糊辑数码核心组成,外壳采用工程尼龙制作,造型优美;

l微波与被动红外复合探测,并经模糊逻辑数码(专利)分析,排除种种普通探测器无法克服的干扰,只对真实人体移动作出感应,杜绝误报漏报,情能远远超出无微波功能的各种红外探测器;

l采用享有专利的全范围精密温度补偿,无论环境温度如何变化,探测灵敏始终一致,没有温度死区(一般探测器在32℃~40℃度,灵敏度大幅度下降,或在其它温区极易误报);

l微波探测稳定可靠,抗干扰能力强。

7.3中央监控软件

l图形界面应为图形与文字相结合的全中文界面.界面形象,功能丰富,操作方便。

l可对每个模块进行配置

l可统计每个回路的运行时间和开关次数

l可进行坏灯检测(需要相应型号模块配合)

l对每个模块进行状态监控并报警

l内置OPC软件模块,可与BMS进行集成

l能进行整个系统中每一个照明回路的时间程序或逻辑条件动作设定,工作状态显示,回路电流实时显示。(需要相应型号模块配合)

l如果有光源损坏,回路断电故障,系统故障,能实时具体显示及报警。

l能被其他系统方便集成(如安保、消防报警系统),实现照明回路与其它系统的联动控制。

l照明控制器和服务器能接收BMS系统发出的统一时钟校时信号。

l主控站,监视智能照明系统的运行状态,用于备份数据库,已备数据库造破坏时进行恢复。

l提供动态画面功能,可在一个画面上进行所有的编程设定作业以及对系统进行监控。

l提供二次开发工具,支持平面图设计,采用拖放方式编辑平面图。

l具有报表功能,并可根据需要灵活设定。

7.4APP控制软件

l全面支持IOS、ANDROID系统,IPAD、IPHONE、安卓系列显示界面自适应。




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