淺談智能照明控制系統在上海某車(chē)庫中的應用

摘要：以上海香梅花園 5 期車(chē)庫為例, 介紹了智能照明控制系統在地下車(chē)庫應用設計 , 由此既能保證車(chē)庫照明符合國家制定的照度標準, 又能夠獲得更佳的節能效率。雖然目前該系統尚處于設計階段, 但根據測算, 該系統整體性?xún)r(jià)比和節能效率較高, 一旦投入運營(yíng), 每年將可節約電費超過(guò) 17 萬(wàn)元, 項目投資可在 2 年內回收。如果這項技術(shù)獲得推廣應用, 將可為國家和企業(yè)帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟效益和良好的社會(huì )效益。

 

關(guān)鍵詞：照明節能；智能照明控制；調光電子鎮流器；照度控制

 

 

0.前言

 

??隨著(zhù)中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源緊張這一問(wèn)題日益突出，能源安全逐漸上升到一個(gè)國家的戰略高度。

??國家在“十一五”規劃中特別制定了一個(gè)重要目標就是———單位 GDP 能源消耗比“十五”期末減少 20%。 更好的節能減排的措施是節電。由于照明用電占據整個(gè)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(jià) 0.7 元 /kW·h 計算，1 年開(kāi)支 307 億元。隨著(zhù)城鄉建設的發(fā)展，照明用電量正已每年 15 %的速度遞增，照明節能任務(wù)十分艱巨。就以上海香梅花園5期的地下車(chē)庫為例，該車(chē)庫擁有 200 多個(gè)停車(chē)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。如果全部采用傳統的 36 W T8 熒光燈和電感式鎮流器，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(chē)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(jiàn)圖 1)一個(gè)地下車(chē)庫每年需支付電費超過(guò) 30 萬(wàn)元，如果加上前幾期的地下車(chē)庫，那每年僅地下車(chē)庫照明所需支付的電費就將超過(guò)100 萬(wàn)元，照明電費已經(jīng)成為小區物業(yè)管理中一個(gè)非常沉重的負擔。因此，照明節能不僅具有良好的社會(huì )意義，還具有很高的經(jīng)濟價(jià)值。 

 

圖 1 上海香梅花園 5 期地下停車(chē)庫平面圖

 

 

1 智能照明控制系統的設計 

??根據香梅花園 5 期車(chē)庫的特點(diǎn)，我們與設計院共同設計出一個(gè)智能照明控制系統應用于 

車(chē)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的 36 W T8 日光燈。 

??(2)所有日光燈均配備可調光電子鎮流器。根據燈具類(lèi)型，配置“一拖一”或“一拖二”可調光電子鎮流器。 

??(3)主干道采用被動(dòng)紅外移動(dòng)探測器對過(guò)往車(chē)輛進(jìn)行探測，當有車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)，智能照明控制系統自動(dòng)把主干道上的日光燈功率調節到滿(mǎn)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，地面照度將超過(guò)100 lx，確保能夠為用戶(hù)提供一個(gè)明亮的通行環(huán)境。 

??(4)當主干道處于空閑狀態(tài)時(shí)，智能照明控制系統自動(dòng)將日光燈調節到滿(mǎn)功率的 50%(即每支日光燈功率為 14 W)，確保地面照度能夠滿(mǎn)足國家規定的標準(地面照度不低于 75 lx)。 

??(5)在停車(chē)位安裝照度傳感器，智能照明控制系統自動(dòng)將此區域的照度調節到 75 lx，滿(mǎn)足國家標準要求。根 

據測量，這時(shí)日光燈(單管)平均消耗功率為 18 W，加上可調光電子鎮流器消耗功率，每套燈具功率為 22.5W。 

??(6)智能照明控制系統中的照度控制模塊通過(guò) RS485通訊接口，與車(chē)庫管理中心的電腦連接，管理人員可以通過(guò)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(guò)電腦直接控制每個(gè)區域的日光燈照明亮度。 

 

2 節能效率測算 

??按照上述設計，假設主干道每天有車(chē)輛來(lái)往的時(shí)間為 8 h，可以測算出采用智能照明控制系統后的節能效率。

??(1)主干道每天有車(chē)輛來(lái)往時(shí)，照明設備需消耗電能為：每支日光燈功耗為 19.6 W，每個(gè)“一拖二”可調電子光鎮流器功耗為 8 W，一套雙管日光燈每小時(shí)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(shí)，照明設備需消耗電能為： 每支日光燈功耗為 14 W，每個(gè)“一拖二”可調光電子鎮流器功耗為 8W，一套雙管日光燈每小時(shí)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(chē)區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(gè)“一拖一”可調光電子鎮流器功耗為 4.5W，一套單管日光燈每小時(shí)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后，整個(gè)車(chē)庫每天耗電：113.28+172.8+124.2=410.28 (kW·h/d) 

??(5)采用傳統 36 W T8 日光燈和電感鎮流器時(shí)，整個(gè)車(chē)庫每天耗電： 48W×24(h)×830(套)/1000=956.16 (kW·h/d) 

??(6)節能效率：(956.16-410.28) / 956.16×100%= 57.1% 

??(7)每年可節約電費：305 723 ×57.1%= 174 567 (元 / 年) 

從上述分析可以看出，通過(guò)技術(shù)革新，采用新的智能照明控制系統后，上海香梅花園 5 期地下車(chē)庫 

每年支付的電費將從 30.5 萬(wàn)元下降到 13 萬(wàn)元，節約電費 17.5 萬(wàn)元。這不僅可以為企業(yè)節省大量電費支 

出，還由此帶來(lái)的一系列社會(huì )效益。

 

3 智能照明控制系統特點(diǎn) 

??(1)控制方式比較：傳統控制采用人工控制方式， 必須一路一路地開(kāi)或關(guān)。對于很多地下車(chē)庫而言，不 

管有人無(wú)人，都處于打開(kāi)狀態(tài)。有些企業(yè)節能措施做得好的，也就是到晚上 6：00 或 7：00 以后，人工關(guān)閉 部分照明燈具，其余部分即使沒(méi)人，照樣一直打開(kāi)。嚴重浪費電能，而且這個(gè)問(wèn)題是無(wú)法解決的。 智能照明控制系統，能夠通過(guò)傳感器探測，感知是否有人使用。當有人使用時(shí)，通過(guò)低壓小信號控制，將相應區域調亮。無(wú)人使用時(shí)又調節到國家規定的低照度，大幅度提高電能使用效率。 

??(2)照明方式比較：傳統控制方式單一，只有開(kāi)和關(guān)。傳統的電感式鎮流器由于工作頻率低，產(chǎn)生頻閃，據調查日光燈頻閃也是造成我國青少年近視的一個(gè)重要原因。智能照明控制系統采用調光方式，避免開(kāi)關(guān)操作硬啟動(dòng)對燈具壽命的影響。同時(shí)，電子鎮流器工作頻率高，解決頻閃問(wèn)題，照明舒適度大大高于傳統的電感式鎮流器。燈具壽命也將延長(cháng) 2～4 倍，降低物業(yè)管理中的維護費用。 

??(3)管理方式比較：傳統控制對照明的管理是人為化的管理，無(wú)法實(shí)現科學(xué)化管理。智能照明控制系統可實(shí)現能源管理自動(dòng)化，通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò )，只需 1 臺計算機就可實(shí)現對整幢大樓的管理。操作人員只需輕敲鍵盤(pán)，就可以對每個(gè)區域的照明進(jìn)行控制，同時(shí)還可以通過(guò)電腦及時(shí)掌握整個(gè)系統的照明狀態(tài)。并能輕而易舉地實(shí)現定時(shí)控制、場(chǎng)景控制等多種智能方式，把照明節能效率發(fā)揮到更佳狀態(tài)。 

??(4)節能方式比較：未采用智能照明控制系統的車(chē)庫，大部分采取拆卸日光燈的作法來(lái)實(shí)現照明節能。 采用這種的問(wèn)題是，車(chē)庫地面照度遠遠低于國家規定的標準，有的車(chē)庫地面照度甚至低于 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后，車(chē)庫保持 合適的照度。當車(chē)輛來(lái)往時(shí)，主干道會(huì )非常明亮，避免事故的發(fā)生，節能效率還高于拆卸燈具的方式。 

??(5)設備性?xún)r(jià)比：很多人不愿意采用智能照明控制系統的重要原因是擔心系統的價(jià)格過(guò)高。實(shí)際上這種擔心是多余的，根據測算，當上海香梅花園 5 期車(chē)庫建設完成后，每年可以節約電費為 17.4 萬(wàn)元，而采用智能照明控制系統所增加的費用不到 34 萬(wàn)元，也就意味著(zhù)系統運行 2 年后，僅僅通過(guò)電費的節約，就可以收回全部建設投資。 

 

 

 

4.安科瑞智能照明控制系統

??4.1系統簡(jiǎn)介

??Acrel-BUS智能照明控制系統，是基于KNX總線(xiàn)技術(shù)設計的控制系統。KNX總線(xiàn)技術(shù)起源于歐洲，是在EIB，Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線(xiàn)控制技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的，其中EIB（European Installation Bus,歐洲安裝總線(xiàn)）是該總線(xiàn)技術(shù)的主體。

??Acrel-BUS智能照明控制系統采用標準的2*2*0.8EIB BUS總線(xiàn)（即KNX總線(xiàn)）作為總線(xiàn)線(xiàn)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，既可實(shí)現照明燈具的遠程集中控制，又可實(shí)現就近控制功能。該系統理論可連接控制模塊數量達580000多個(gè)。

??安科瑞智能照明產(chǎn)品種類(lèi)齊全，方案完善。用戶(hù)可通過(guò)控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實(shí)現靈活多樣的智能控制，特別適合于各類(lèi)智能小區、醫院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機場(chǎng)、隧道、車(chē)站等大型公建項目的照明系統。

??4.2系統工作原理示意圖

 

4.3產(chǎn)品選型

4.3.1開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器

用于對設備進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制的驅動(dòng)器，具有延時(shí)、預設、邏輯控制、場(chǎng)景、閾值開(kāi)關(guān)等功能，電氣參數如下：

 

4.3.2調光驅動(dòng)器

2路0-10V調光器，可對每路進(jìn)行回路開(kāi)關(guān)控制并輸出 0-10V 調光信號對具有 0-10V 調光接口的燈具進(jìn)行調光,具有開(kāi)關(guān)、場(chǎng)景、狀態(tài)反饋等功能，電氣參數如下：

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(dòng)）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(kāi)關(guān)驅動(dòng)器），電氣參數如下：

 

4.3.4總線(xiàn)電源

KNX/EIB 系統標準供電電源，為總線(xiàn)提供電壓640mA 輸出電流，至多可以為 64 個(gè)設備供電，帶總線(xiàn)復位、 過(guò)流指示和短路保護。標準導軌安裝，電氣參數如下：

4.3.5智能面板

用于接受按鍵觸動(dòng)信號，可通過(guò)區分短按與長(cháng)按并結合不同參數配置實(shí)現開(kāi)關(guān)、調光、場(chǎng)景、窗簾控制、調溫、報警等功能，電氣參數如下：

 

4.3.6干接點(diǎn)輸入模塊

用于接受外部干接點(diǎn)信號輸入，可通過(guò)不同參數配置實(shí)現開(kāi)關(guān)、調光、場(chǎng)景、窗簾控制、調溫、報警等功能，電氣參數如下：

4.4系統功能

??（1）光照度（需要配照度傳感器）監測，對利用自然光照明區域，根據自然光照度變化，進(jìn)行照明控制和調節，滿(mǎn)足照明和節能要求；

??（2）公共區域、走廊、通道、門(mén)廳、電梯廳等的照明，應設置紅外或微波類(lèi)人體感應器，并結合智能控制面板，實(shí)現各種場(chǎng)景照明控制，盡可能較少燈具點(diǎn)亮時(shí)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(guān)等照明采用光照度控制結合時(shí)控的集中控制方式；

??（6）監控系統界面友好，畫(huà)面美觀(guān),實(shí)時(shí)顯示各區照明工作狀態(tài)；

??（7）應具有完善的用戶(hù)權限管理功能，避免越權操作；

 

4.5系統應用領(lǐng)域

4.6系統的控制優(yōu)勢

??（1）系統可通過(guò)、觸摸屏、電腦對現場(chǎng)的燈光、空調及窗簾等進(jìn)行遠程集中控制，使得控制更加方便智能，用戶(hù)體驗更好；

??（2）系統中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下，用戶(hù)操作更加安全、舒適；

??（3）系統在實(shí)施過(guò)程中，充分結合自然光及人員的活動(dòng)規律來(lái)自動(dòng)控制燈光，減少能源消耗，達到很好的節能效果；

??（4）系統采用分布分布式KNX總線(xiàn)結構，搭建簡(jiǎn)單靈活，系統內各模塊互不影響，可獨立工作，可靠性更高；

??（5）多種控制方式可供選擇，如本地控制，自動(dòng)感應控制，定時(shí)控制，場(chǎng)景控制和集中控制等，控制方式更靈活；

??（6）系統的自動(dòng)控制、遠程集中控制等功能，在實(shí)現自動(dòng)化的同時(shí)，大量減少了值班人員，提高了管理水平和工作效果；

??（7）升級系統內控制模塊或更改系統功能時(shí)，無(wú)需增加連接線(xiàn)，不需關(guān)閉整個(gè)系統，只需更改設備參數即可實(shí)現，維護方便，操作簡(jiǎn)單；

??（8）系統可與消防系統聯(lián)動(dòng)，在出現消防報警時(shí)，強制打開(kāi)應急回路，方便人員疏散，從而降低了人員傷亡的風(fēng)險，提高了建筑的安全性。

4.7安科瑞組網(wǎng)方案

??智能照明控制系統組網(wǎng)方式靈活，擴展方便，當系統模塊數量較少、距離較近、范圍較小時(shí)，各設備以樹(shù)形枝狀延伸，構成支路系統智能照明控制系統；當系統模塊數量較多、距離較遠、范圍較大時(shí)，用支線(xiàn)耦合器組成多條支路，構成區域智能照明控制系統；當系統模塊數量很多、距離很遠、范圍很大時(shí)，用支線(xiàn)耦合器、區域耦合器等構成樓群智能照明控制系統。

 

 

 

5.結語(yǔ)

??“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”。在國家不斷倡導節能降耗的今天，這句話(huà)就顯得尤為重要。只有勇于進(jìn)取，敢于采用新技術(shù)、新成果，才能獲得更佳的節能效率。實(shí)踐將會(huì )證明，在采用了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)后，不僅可以實(shí)現大比例節電，還能為企業(yè)節約了大量的資金，一舉多得。 

 

參考文獻

［1］王煒.ABB i-bus EIB 智能照明控制系統在智能建筑中的應用[J].電工技術(shù)雜志,2003(9):42-44. 

［2］史洪偉.智能照明控制系統在上海某車(chē)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產(chǎn)品選型手冊.2018.8版