浅谈校园智能照明系统的设计

摘要：照明控制在楼宇控制中应用越来越广泛，本文就是这样一个设计事例。

关键词：校园 智能照明系统 楼宇控制

l　引言

　　新校园的建设要适应网络时代的发展，应引入智能化的概念。在传统的楼宇自控系统中，一般只包括了综合布线、计算机网络、安防、消防、闭路电视监控等子系统。但近年来，随着经济的发展和科技的进步，人们对照明灯具节能和科学管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在大学新校区的建设热潮中，各大高校和他们的建设者也意识到了智能照明的重要性。相对商业楼宇而言，大学校园里的大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多。使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平。笔者以广州大学城为参考，阐述自己的学校照明控制系统设计方案。

2　智能照明控制系统的优越性

2．1达到良好的节能效果，延长灯具寿命
　　节能是照明控制系统的最大优势。传统的楼宇公共区域照明工作模式，只能是白天关灯，晚上开灯。而采用了智能照明控制系统后，我们可以根据不同场合、不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，把不必要的照明关掉，在需要时自动开启。同时，系统还能充分利用自然光，自动调节室内照度。控制系统实现了不同工作场合的多种照明工作模式，在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯具的寿命。

2．2改善工作环境，提高工作效率
　　良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。合理地选用光源、灯具及性能优越的照明控制系统，都能提高照明质量。智能照明控制系统具有开关和调光两种控制方法，可以有效地控制各种照明场所的平均照度值，从而提高照度均匀性。同时，系统能根据不同的时间段，人们的不同需要，自动调节照度。

2．3实现多种的照明效果
　　多种照明控制方式，可以使同一建筑物具备多种艺术效果，为建筑增色不少。现代建筑物中，照明不单纯地为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备多种的控制方案，使建筑物更加生动，艺术性更强，给人丰富的视觉效果和美感。一栋建筑物中，室外景观照明、泛光照明可以预设为春夏秋冬四季变化，周末节假日场景，大型庆典场景；会客厅、会议室等可以预设会议、投影、会间休息等不同场景。在传统的人工控制方式下，难以实现如此多种多样的照明效果。

2．4提高管理水平
　　智能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。在一般的情况下，不需要有人的参与，照明系统自动实现开关和调光功能。既大大减少了管理人员的数量，也排除了由于人为因素而出现的不定时开关，影响学校的正常教学、生活秩序的情况出现。

2．5较好的投资收益效果
　　智能照明控制系统在节能和节省灯具使用的同时，有效节省了电费与管理费用的支出。根据一般的办公大楼运营的经验来看，节能效果能达到40％以上，一般的商场、酒店、地铁站等节能效果也能达到25％~30％；学校在这方面还没有得到具体的统计数据，但根据分析，效果还是令人满意的。

3　校园照明控制系统的基本组成部分

3．1主控中心
　　系统使甩通用计算机作为主控中心，通过RLINK通讯装置与网络实现通讯。计算机上可直接实现编程，监控，故障报警等功能。局域网上的计算机也可以通过主控中心实现监控功能。

3．2 RLINK通讯装置
　　主控中心与系统网络各单元的通讯枢纽，实现RS485／RS232信号转换，具备系统自诊断功能和自动故障报警功能。

3．3照明控制器
　　智能照明控制系统的核心部分，由控制模块电路、驱动模块电路、照明专用自锁继电器组成。每个照明控制器均可独立工作，也可以由计算机中心控制。主控中心停止工作或通讯中断不影响控制器的正常运行。控制器有多种规格，单个控制器最多可控制48个回路。一个系统内最多可连接500个控制器。

3．4可编程开关
　　智能的弱电开关，有1-8键等各种规格，开关本身使用24V安全电压，不会有漏电的危险，开关操作时也不会出现打火和拉弧，确保安全。可编程开关上的每一个按键所控制的回路均由计算机编程设定，单键可控制多个回路，可根据情况变化随意更改组合，使用起来灵活、方便。

3．5动态传感器
　　利用红外线或超声波的原理，自动识别房间内是否有人存在而给控制器发送信号，实现“人来灯亮，人走灯灭”的动态控制功能。

3．6照度传感器
　　核心部件是光电耦合器，通过感应外部自然光源的照度来调节室内照明的亮度，实现智能探测和智能调节的功能。

3．7电话通讯装置
　　电话控制所需的附加设备。用户直接拨打电话，根据提示音操作，控制照明开关。

4　校园照明控制的特点

　　照明控制在楼宇自控、景观照明领域已经在国内外有许多工程实践。大学城的设计也参考了原来楼宇自控的设计原则和设计思路。设计的目标还是要突出照明控制系统智能化、科学管理和节省能源、节省运营费用的特点。合理细分控制回路，合理设置回路的控制方式和系统的运行方案。

　　照明控制系统可以与BA系统集成。提供与BA系统连接的接口协议和软件协议，集成到BA系统中，便于楼宇智能化的集中管理和子系统间的联动。照明控制系统也可以单独建立一个系统，使用专门的通讯装置和编程监控软件，以便设置更理想、更灵活的控制方案。一般的商业楼宇，系统集成是一个不错的选择。但对学校而言，把照明控制系统独立出来，一方面更便于整个校区各楼字照明控制的通讯和统一管理；另一方面，控制系统也可以把一些小功率用电设备(如电扇、通风口等)的控制纳入其中，简化设计。

5　各类建筑物的具体设计方案

5．1教学楼

　　广州大学城各学校的教室，灯光照度设计标准为室内平均照度300lx，讲台点照度5001x，如此高的照度要求，如果没有合理控制方案，能源上将造成巨大的浪费。因此，智能照明控制系统，不但用于控制公共楼道的灯光，普通教室、阶梯教室、投影室的应用也具有相当的实际意义。对于学校而言，使用调光控制显然造价过高，难以接受，而且教学楼的灯具大多选择了日光灯，调光控制需要专用的调光镇流器，比较烦琐。因此，开关控制是主要的控制方式。

　　以350座位阶梯教室为例，每个教室安装一个照明控制器。教室内的灯具以区域和隔灯划分回路，既可以根据教室的上课人数开部分区域的灯光，也可以实现整个教室1／3、2／3、3／3的照度。教室窗边设置照度传感器，控制窗边灯光和电动窗帘，充分利用室外自然光。前后门口和讲台上都安装可编程开关，任何一个开关都可以控制室内的所有灯具。同时，控制器也对教室内的其它电器进行开关触电控制，并且与灯光联动。例如投影联动模式：事先设定一个情景模式，老师只需按一下按钮，投影仪自动打开，投影幕自动放下来，电动窗帘关上，讲台的灯光关闭，座位席上方的大部分灯光关闭，保留一些必要的照明，以方便学生作笔记。通过这一系列的控制手段达到了最佳的节能效果，同时也提高了教学管理的质量。

5．2图书馆

　　大学城某学校图书馆，共六层，每层均分为A、B、C三个大区。首层是计算机中心、书库，并有一个150座位报告厅；二至五层是图书阅览室，六层的A、B区是阅览室，c区是资料库。

　　大阅览室照明使用三管日光灯，阅览区平均照度3001x，藏书区照度200Ix。照明控制方式采用开关控制方式，根据区域和隔灯方式划分回路。每个阅览室设一个照明控制器，与照明配电箱一起安放在服务台旁，以便管理。门口安装可编程开关，开关控制的回路由编程确定，其中每个开关均设定其中一键控制整个阅览室灯具。书库和计算机中心考虑到书籍保护和计算机使用的要求，照度相对较低，控制方法与大阅览室相同。

　　报告厅使用了两种灯具，正常照明使用日光灯，投影和演示时使用筒灯，为人员进出提供方便。筒灯照明不计算正常照明的照度。日光灯和筒灯采用逻辑联动控制方式，会议演讲时使用正常照明，筒灯关闭。开启投影演示时，系统自动关闭所有日光灯，开启筒灯。照明控制箱和控制开关安装在报告厅的控制室，控制开关上的指示灯实时指示回路的状态。整个图书馆由大约20个控制器连成一个RS485控制网络，由一台主机控制。主机通过校园局域网与其它网络联系。

5．3体育馆

　　体育馆照明控制的主要目的不在于节能，而在于有效管理场馆内的所有灯具，配合多种比赛的需要，实现自动控制。比赛场馆灯具选用斜照型和深照型灯具，考虑到灯具的功率都较大(一般在500W至2000W左右)，照明控制设计上采用一回路控制一个灯位的方式，一个控制回路的容量为4400W，确保了有足够的余量。控制回路一般采用开关控制方式，部分采用调光。控制回路的组合联动根据比赛项目、比赛场地大小和灯位的情况来设定。采用逻辑控制方式，通过编程设置篮球、排球等各种比赛模式，各种模式的开启和切换均由一键完成。同时，照明控制系统应该与音响控制系统和消防系统联动。当现场音乐响起。灯光马上会出现一些变化效果作为配合。如开球、进球得分都会由不同的场景。消防联动的作用是确保火警时应急照明启动，方便人员的疏散。

5．4行政中心

　　行政中心会议室采用智能场景开关为控制方案。该场景开关内已含有控制电路，可独立工作，无需照明控制器。一个开关可控制两个开关回路和一个调光回路，每回路最大功率2000W。一个会议室可用多个场景开关，开关之间可通讯。场景模式直接在开关面板上设定，无需计算机编程。通过使用场景开关，可方便的实现各种场景，提供多种场合(如开会、投影、中场休息等)所需的照度。这种把控制芯片集成到开关的控制方式对一些小型的室内环境(如会议室、家庭非常适合)。需要指出的是，这种开关在布线上与传开关有六线与其连接。可认为开关本身就是一个小功率用电器，市电和灯具均有N线与开关连接。

5．5学校园区

　　除了各种建筑物以外，学校户外的景观照明也是整个校园照明控制系统的重要部分。景观照明的目的不光是夜间道路照明，也是美化学校环境，为各种节日和庆典活动增添色彩的需要。利用日志编程和特殊日设置的功能，可在一年内设置不同季节，不同月份，某个节日的照明效果。另外，由于一年四季有不同的日照时间，系统将具备自动识别功能。其识别功能通过传感器和软件两种手段实现。照度传感器可自动感应户外光线，为控制器提供开关信号。但为了避免一些外界因素的影响，如阴雨天气，或是传感器的探头被灰尘覆盖，不能正确识别光强度等，系统软件能根据当地的日出日落资料数据，自动调整开关时间。两种形式相结合，达到了最佳的节能效果。

6　结束语

　　以上谈到的建筑和场景的照明控制系统，是各自独立的系统。如果通过校园局域网把各自的系统主机联系起来，就可以组成整个校园乃至整统开关有所不同，接线示意图如下：

　　如图，普通三键开关只有四线连接，而场景个大学城内的统一的控制系统。你只要是合法的管理员，就能在其中一台主机上监控整个系统。智能照明控制系统广泛应用在学校照明，大大提高了学校照明电力的管理水平，为校方节省了大量的电费支出，同时，也为学校师生提供了一个更舒适、明亮和高效的学习和工作环境。

参考文献

1　朱明海<大学校园智能化系统设计>

2　《MRTLC-Total IjgIldng Controls照明控制系统》

3　唐海主编《建筑电气设计与施工》中国建筑工业出版社