淺談智能照明控制系統(tǒng)在上海某車庫中的應用

時間：2021-04-16作者：安科瑞電子商務(上海)有限公司瀏覽：323

王孟春
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801
 
摘要：以上海香梅花園 5 期車庫為例, 介紹了智能照明控制系統(tǒng)在地下車庫應用設計 , 由此既能保證車庫照明符合國家制定的照度標準, 又能夠獲得較佳的節(jié)能效率。雖然目前該系統(tǒng)尚處于設計階段, 但根據(jù)測算, 該系統(tǒng)整體性價比和節(jié)能效率較高, 一旦投入運營, 每年將可節(jié)約電費**過 17 萬元, 項目投資可在 2 年內(nèi)回收。如果這項技術獲得推廣應用, 將可為國家和企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。
 
關鍵詞：照明節(jié)能；智能照明控制；調光電子鎮(zhèn)流器；照度控制
 
 
0.前言
 
隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源緊張這一問題日益**，能源安全逐漸上升到一個國家的戰(zhàn)略高度。
國家在“十一五”規(guī)劃中特別制定了一個重要目標就是———單位 GDP 能源消耗比“十五”期末減少 20%。 較好的節(jié)能減排的措施是節(jié)電。由于照明用電占據(jù)整個發(fā)電量的 25%～30%，城市公共照明在我國照明耗電中占 30%的比例，約 439 億 kW·h，以平 均電價 0.7 元 /kW·h 計算，1 年開支 307 億元。隨著城鄉(xiāng)建設的發(fā)展，照明用電量正已每年 15 %的速度遞增，照明節(jié)能任務十分艱巨。就以上海香梅花園5期的地下車庫為例，該車庫擁有 200 多個停車位，設計安裝雙管日光燈 300 多套、單管日光燈 230 多套，共計 830 多支的日光燈。如果全部采用傳統(tǒng)的 36 W T8 熒光燈和電感式鎮(zhèn)流器，按每套日光燈消耗的功率為 48 W 計算，可以估算出每年僅車庫照明一項需要交納的電費為：48(W)×24(h)×365(d)×830(套)×0.876 (元 / 度)/1000= 305723(元) 
上海香梅花園 5 期(見圖 1)一個地下車庫每年需支付電費**過 30 萬元，如果加上前幾期的地下車庫，那每年僅地下車庫照明所需支付的電費就將**過100 萬元，照明電費已經(jīng)成為小區(qū)物業(yè)管理中一個非常沉重的負擔。因此，照明節(jié)能不僅具有良好的社會意義，還具有很高的經(jīng)濟**。 
 
圖 1 上海香梅花園 5 期地下停車庫平面圖
 
 
1 智能照明控制系統(tǒng)的設計 
根據(jù)香梅花園 5 期車庫的特點，我們與設計院共同設計出一個智能照明控制系統(tǒng)應用于 
車庫的照明管理。我們的設計思想是： 
(1)全部采用標準的 28 W T5 三基色日光燈替代傳統(tǒng)的 36 W T8 日光燈。 
(2)所有日光燈均配備可調光電子鎮(zhèn)流器。根據(jù)燈具類型，配置“一拖一”或“一拖二”可調光電子鎮(zhèn)流器。 
(3)主干道采用被動紅外移動探測器對過往車輛進行探測，當有車輛經(jīng)過時，智能照明控制系統(tǒng)自動把主干道上的日光燈功率調節(jié)到滿功率的 70%(即每支日光燈消耗功率為 19.6 W)。由于主干道全部采用雙管日光燈，因此，在這種情況下，地面照度將**過100 lx，確保能夠為用戶提供一個明亮的通行環(huán)境。 
(4)當主干道處于空閑狀態(tài)時，智能照明控制系統(tǒng)自動將日光燈調節(jié)到滿功率的 50%(即每支日光燈功率為 14 W)，確保地面照度能夠滿足國家規(guī)定的標準(地面照度不** 75 lx)。 
(5)在停車位安裝照度傳感器，智能照明控制系統(tǒng)自動將此區(qū)域的照度調節(jié)到 75 lx，滿足國家標準要求。根 
據(jù)測量，這時日光燈(單管)平均消耗功率為 18 W，加上可調光電子鎮(zhèn)流器消耗功率，每套燈具功率為 22.5W。 
(6)智能照明控制系統(tǒng)中的照度控制模塊通過 RS485通訊接口，與車庫管理中心的電腦連接，管理人員可以通過電腦掌握當前的照明狀態(tài)。一旦發(fā)生特殊情況，管理人員還可以通過電腦直接控制每個區(qū)域的日光燈照明亮度。 
 
2 節(jié)能效率測算 
按照上述設計，假設主干道每天有車輛來往的時間為 8 h，可以測算出采用智能照明控制系統(tǒng)后的節(jié)能效率。
(1)主干道每天有車輛來往時，照明設備需消耗電能為：每支日光燈功耗為 19.6 W，每個“一拖二”可調電子光鎮(zhèn)流器功耗為 8 W，一套雙管日光燈每小時功耗為：19.6 W×2+ 8 W= 47.2 W 
300 套雙管日光燈，1 d 消耗的電能為： 47.2 W ×8(h) ×300(套) / 1000=113.28 (kW·h/d) 
(2)主干道每天空閑時，照明設備需消耗電能為： 每支日光燈功耗為 14 W，每個“一拖二”可調光電子鎮(zhèn)流器功耗為 8W，一套雙管日光燈每小時功耗為：14 W×2+8 W= 36 W 
300 套雙管日光燈，1 d 消耗的電能為： 36 W×16(h)×300(套)/1000=172.8 (kW·h/d) 
(3)停車區(qū)域照明設備每天需消耗電能為： 每支日光燈功耗為 18 W，每個“一拖一”可調光電子鎮(zhèn)流器功耗為 4.5W，一套單管日光燈每小時功耗為：18 W+4.5 W= 22.5 W 
230 套單管日光燈，一天消耗的電能為： 22.5 W×24(h)×230(套)= 124.2 (kW·h/d) 
(4)采用智能照明控制系統(tǒng)后，整個車庫每天耗電：113.28+172.8+124.2=410.28 (kW·h/d) 
(5)采用傳統(tǒng) 36 W T8 日光燈和電感鎮(zhèn)流器時，整個車庫每天耗電： 48W×24(h)×830(套)/1000=956.16 (kW·h/d) 
(6)節(jié)能效率：(956.16-410.28) / 956.16×**= 57.1% 
(7)每年可節(jié)約電費：305 723 ×57.1%= 174 567 (元 / 年) 
從上述分析可以看出，通過技術革新，采用新的智能照明控制系統(tǒng)后，上海香梅花園 5 期地下車庫 
每年支付的電費將從 30.5 萬元下降到 13 萬元，節(jié)約電費 17.5 萬元。這不僅可以為企業(yè)節(jié)省大量電費支 
出，還由此帶來的一系列社會效益。
 
3 智能照明控制系統(tǒng)特點 
(1)控制方式比較：傳統(tǒng)控制采用人工控制方式， 必須一路一路地開或關。對于很多地下車庫而言，不 
管有人無人，都處于打開狀態(tài)。有些企業(yè)節(jié)能措施做得好的，也就是到晚上 6：00 或 7：00 以后，人工關閉 部分照明燈具，其余部分即使沒人，照樣一直打開。嚴重浪費電能，而且這個問題是無法解決的。 智能照明控制系統(tǒng)，能夠通過傳感器探測，感知是否有人使用。當有人使用時，通過低壓小信號控制，將相應區(qū)域調亮。無人使用時又調節(jié)到國家規(guī)定的低照度，大幅度提高電能使用效率。 
(2)照明方式比較：傳統(tǒng)控制方式單一，只有開和關。傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器由于工作頻率低，產(chǎn)生頻閃，據(jù)調查日光燈頻閃也是造成我國青少年近視的一個重要原因。智能照明控制系統(tǒng)采用調光方式，避免開關操作硬啟動對燈具壽命的影響。同時，電子鎮(zhèn)流器工作頻率高，解決頻閃問題，照明舒適度大大**傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器。燈具壽命也將延長 2～4 倍，降低物業(yè)管理中的維護費用。 
(3)管理方式比較：傳統(tǒng)控制對照明的管理是人為化的管理，無法實現(xiàn)科學化管理。智能照明控制系統(tǒng)可實現(xiàn)能源管理自動化，通過分布式網(wǎng)絡，只需 1 臺計算機就可實現(xiàn)對整幢大樓的管理。操作人員只需輕敲鍵盤，就可以對每個區(qū)域的照明進行控制，同時還可以通過電腦及時掌握整個系統(tǒng)的照明狀態(tài)。并能輕而易舉地實現(xiàn)定時控制、場景控制等多種智能方式，把照明節(jié)能效率發(fā)揮到較佳狀態(tài)。 
(4)節(jié)能方式比較：未采用智能照明控制系統(tǒng)的車庫，大部分采取拆卸日光燈的作法來實現(xiàn)照明節(jié)能。 采用這種的問題是，車庫地面照度遠遠**國家規(guī)定的標準，有的車庫地面照度甚至** 30 lx。照度不足容易導致駕駛員誤判，引發(fā)事故發(fā)生，并容易激起物業(yè)管理人員與業(yè)主之間的矛盾。采用智能照明控制系統(tǒng)后，車庫保持 合適的照度。當車輛來往時，主干道會非常明亮，避免事故的發(fā)生，節(jié)能效率還**拆卸燈具的方式。 
(5)設備性價比：很多人不愿意采用智能照明控制系統(tǒng)的重要原因是擔心系統(tǒng)的價格過高。實際上這種擔心是多余的，根據(jù)測算，當上海香梅花園 5 期車庫建設完成后，每年可以節(jié)約電費為 17.4 萬元，而采用智能照明控制系統(tǒng)所增加的費用不到 34 萬元，也就意味著系統(tǒng)運行 2 年后，僅僅通過電費的節(jié)約，就可以收回全部建設投資。 
 
4.安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
4.1系統(tǒng)簡介
Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)，是基于KNX總線技術設計的控制系統(tǒng)。KNX總線技術起源于歐洲，是在EIB，Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術上發(fā)展起來的，其中EIB（European Installation Bus,歐洲安裝總線）是該總線技術的主體。
Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)采用標準的2*2*0.8EIB BUS總線（即KNX總線）作為總線線纜，將所有的智能照明控制模塊連接到一起并組成一套完整的控制系統(tǒng)，既可實現(xiàn)照明燈具的遠程集中控制，又可實現(xiàn)就近控制功能。該系統(tǒng)理論可連接控制模塊數(shù)量達580000多個。
安科瑞智能照明產(chǎn)品種類齊全，方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能控制，特別適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統(tǒng)。
4.2系統(tǒng)工作原理示意圖
 
4.3產(chǎn)品選型
4.3.1開關驅動器
用于對設備進行開關控制的驅動器，具有延時、預設、邏輯控制、場景、閾值開關等功能，電氣參數(shù)如下：
 
4.3.2調光驅動器
2路0-10V調光器，可對每路進行回路開關控制并輸出 0-10V 調光信號對具有 0-10V 調光接口的燈具進行調光,具有開關、場景、狀態(tài)反饋等功能，電氣參數(shù)如下：
4.3.3傳感器
傳感器是一種能感受外界信號、物理條件（如光、移動）的設備裝置，并將感應的信息傳遞給其它設備裝置（如調光器、開關驅動器），電氣參數(shù)如下：
 
4.3.4總線電源
KNX/EIB 系統(tǒng)標準供電電源，為總線提供電壓640mA 輸出電流，至多可以為 64 個設備供電，帶總線復位、 過流指示和短路保護。標準導軌安裝，電氣參數(shù)如下：
4.3.5智能面板
用于接受按鍵觸動信號，可通過區(qū)分短按與長按并結合不同參數(shù)配置實現(xiàn)開關、調光、場景、窗簾控制、調溫、報警等功能，電氣參數(shù)如下：
 
4.3.6干接點輸入模塊
用于接受外部干接點信號輸入，可通過不同參數(shù)配置實現(xiàn)開關、調光、場景、窗簾控制、調溫、報警等功能，電氣參數(shù)如下：
4.4系統(tǒng)功能
（1）光照度（需要配照度傳感器）監(jiān)測，對利用自然光照明區(qū)域，根據(jù)自然光照度變化，進行照明控制和調節(jié)，滿足照明和節(jié)能要求；
（2）公共區(qū)域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明，應設置紅外或微波類人體感應器，并結合智能控制面板，實現(xiàn)各種場景照明控制，盡可能較少燈具點亮時間；
（3）樓梯間照明采用人體感應探測控制；
（4）設備房、設備房走道采用分組就地控制；
（5）室外路燈、景觀等照明采用光照度控制結合時控的集中控制方式；
（6）監(jiān)控系統(tǒng)界面友好，畫面美觀,實時顯示各區(qū)照明工作狀態(tài)；
（7）應具有完善的用戶權限管理功能，避免越權操作；
 
4.5系統(tǒng)應用領域
4.6系統(tǒng)的控制優(yōu)勢
（1）系統(tǒng)可通過、觸摸屏、電腦對現(xiàn)場的燈光、空調及窗簾等進行遠程集中控制，使得控制較加方便智能，用戶體驗較好；
（2）系統(tǒng)中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下，用戶操作較加安全、舒適；
（3）系統(tǒng)在實施過程中，充分結合自然光及人員的活動規(guī)律來自動控制燈光，減少能源消耗，達到很好的節(jié)能效果；
（4）系統(tǒng)采用分布分布式KNX總線結構，搭建簡單靈活，系統(tǒng)內(nèi)各模塊互不影響，可獨立工作，可靠性較高；
（5）多種控制方式可供選擇，如本地控制，自動感應控制，定時控制，場景控制和集中控制等，控制方式較靈活；
（6）系統(tǒng)的自動控制、遠程集中控制等功能，在實現(xiàn)自動化的同時，大量減少了值班人員，提高了管理水平和工作效果；
（7）升級系統(tǒng)內(nèi)控制模塊或更改系統(tǒng)功能時，*增加連接線，不需關閉整個系統(tǒng)，只需更改設備參數(shù)即可實現(xiàn)，維護方便，操作簡單；
（8）系統(tǒng)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動，在出現(xiàn)消防報警時，強制打開應急回路，方便人員疏散，從而降低了人員傷亡的風險，提高了建筑的安全性。
4.7安科瑞組網(wǎng)方案
智能照明控制系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活，擴展方便，當系統(tǒng)模塊數(shù)量較少、距離較近、范圍較小時，各設備以樹形枝狀延伸，構成支路系統(tǒng)智能照明控制系統(tǒng)；當系統(tǒng)模塊數(shù)量較多、距離較遠、范圍較大時，用支線耦合器組成多條支路，構成區(qū)域智能照明控制系統(tǒng)；當系統(tǒng)模塊數(shù)量很多、距離很遠、范圍很大時，用支線耦合器、區(qū)域耦合器等構成樓群智能照明控制系統(tǒng)。
 
5.結語
“科學技術是**生產(chǎn)力”。在國家不斷倡導節(jié)能降耗的今天，這句話就顯得尤為重要。只有勇于進取，敢于采用新技術、新成果，才能獲得較佳的節(jié)能效率。實踐將會證明，在采用了**的科學技術后，不僅可以實現(xiàn)大比例節(jié)電，還能為企業(yè)節(jié)約了大量的資金，一舉多得。 
 
參考文獻
［1］王煒.ABB i-bus EIB 智能照明控制系統(tǒng)在智能建筑中的應用[J].電工技術雜志,2003(9):42-44. 
［2］史洪偉.智能照明控制系統(tǒng)在上海某車庫中的應用
［3］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2019.11版
［4］安科瑞智能照明控制系統(tǒng)產(chǎn)品選型手冊.2018.8版

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