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智能照明控制系统与楼宇自控系统集成的实现

 

首先介绍了智能照明控制系统发展的三个阶段,针对DALI 系统提出见解,并给出工程中适合智能照明控制系统与楼宇自控系统的集成方式,最后以军事博物馆改扩建工程为例进行分析。

随着节能意识和舒适性要求的增强,智能照明控制系统与楼宇自控系统越来越多地应用在公共建筑中,在设计之初设计师就需要考虑: 智能照明控制系统采用何种形式才能与楼宇自控系统更好地实现数据交互及联动,中小型公共建筑中照明系统控制简单、回路较少,采用何种方式不是问题,但在大型或超大型公共建筑中控制复杂、回路众多,这个问题值得探讨。

智能照明控制系统的三个阶段智能照明控制系统一般由信号输入、控制单元及系统主机三部分组成。信号输入是将外界控制信号转换为系统信号,包括各类控制面板或触摸屏、智能传感器和遥控器等; 控制单元执行系统命令实现照明控制,包括各类控制模块及调光模块等; 系统主机包括监控软件及通信接口等。

智能照明控制系统多采用总线结构,有三个发展阶段。第一代及第二代智能照明控制系统均为集中式控制系统,各模块及控制面板只作为执行机构,被动地执行主控 CPU 发出

的指令,所有的控制面板需要单独的专用电源进行供电,系统的平稳运行对 CPU 的依赖性很大。随着现代单体建筑规模越来越大,控制系统网络也随之不断增大,一旦主控 CPU 运行不稳定,很容易造成整体系统或某整个分支系统的瘫痪,给大楼的整体平稳运行及维护带来巨大的隐患。

在总结与汲取前两代智能照明控制系统优缺点的基础上,出现了第三代分布式智能照明控制系统,采用全分布式结构 ( 集散控制系统结构) ,每台控制模块、控制面板及网桥均自带CPU,可实现现场控制、中控计算机集中控制,控制系统的可靠性、扩展性及兼容性都得以提高。

目前一些厂家的照明控制系统采用数字式可寻址灯光接口 ( Digital Addressable Lighting Interface,DALI) 系统,DALI 是一个数据传输协议,它定义了电子镇流器与设备控制器之间的通信方式。

DALI 是数字照明控制国际标准,不归属任何一家公司。DALI 提供了一种简单的数字通信方式,控制简单灵活,还可以混搭不同厂家符合DALI 标准的 LED 照明和镇流照明设备,一个系统中可以有多个控制器,可以单独存储数据。DALI系统具有数字式可寻址、多通道控制、自通断控制及双向控制等特点。

DALI 系统虽然具有很多优点,但个人认为短期内不太可能大规模推广,主要原因在于:

1) 初期投入费用太高,费用回收周期太长。

2 ) 技术上还有待提高( 例如很多灯具不仅仅是一个光源,目前 DALI 系统的镇流器一般最多是一拖三,如果一个灯具有十几个光源甚至更多的话将配很多个镇流器即地址,这将大大增加工程费用) 。

个人认为 DALI 系统想得到大规模推广,需在控制策略上进行调整,不应该是单纯的单灯控制,而是分组、分区与单灯控制相结合的控制方式。一个照明回路可带多组灯具,一组灯具设一个镇流器即地址 ( 目前产品还不能满足此要求,厂家需进行改进) ,这样大大减少地址数量,也就大大降低了工程造价。

早期,楼宇自控系统采用接触器方式实现照明控制,由于存在不便于实现场景控制、灵活性差等缺点,所以随着智能照明控制系统的发展,采用接触器方式基本被智能照明控制系统取代。

目前,智能照明控制系统与楼宇自控系统集成主要通过 OPC ( OLE for Process Control) 方式和协议转换接口两种方式。OPC 方式 ( 结构形式如图 4 所示) 很容易实现两系统集成,但在实际工程运用中会出现数据遗漏问题,而且不能发现哪些数据丢失。若楼宇自控系统不对照明系统发出指令,仅接受照明控制系统数据,在上位机显示工作状态,尽可放心采用此方式; 若楼宇自控系统需要对照明控制系统发出指令,采用 OPC 方式就不是很稳妥,主要担心数据遗漏对系统的影响。

通过协议转换接口或干簧触点接口等方式能可靠地实现照明控制系统与楼控、消防及保安等系统联动,根据具体需要实现整个照明系统配合其他系统实现对每个照明控制点和具体某个照明控制区域进行控制。由于其可靠性、性价比均很高,所以该方式值得在大型公共建筑中推广。

实例分析

军博改扩建工程建筑规模约15万m2,地下二层、地上四层、局部七层,是典型的大型公共建筑,共设计18个电气竖井。

按照现代化、数字化博物馆标准开展设计,坚持 “技术先进、适当超前”的设计理念。为便于用户管理、加强节能环保措施,照明部分采用智能照明控制系统与楼宇自控系统集成的实现 智能照明控制系统,实现集中控制和就地控制相结合。本工程水暖设备众多且分散,为此楼宇自控系统采用三层集散控制系统,整个系统依托内部局域网、采用数字传输方式。

本工程在每个电气竖井为照明控制模块和DDC 均配置网络控制器,将不同厂家设备转变为统一的通信协议,依托内部局域网实现整个系统的组网。该方案具有以下优点:

1) 系统集成程度高。用网络控制器将不同厂家产品转换为统一的通信协议,很好地组成一个系统,实现了楼宇自控系统与照明控制子系统的互操作性。

2) 系统布线方便。系统依托内部局域网传输数据,每个电气竖井均有综合布线系统,不用再单独敷设通信线路。

3) 系统可靠性高。系统各设备具有唯一的 IP地址,降低了系统的差错率。

4) 系统通用性好、可操作性强。由于系统依托内部局域网,所有供应商的设备 uplink 端口均设为标准以太网,有利于日后的维护和标准品的更换,减少对单一供应商的依赖,系统集成时具有很强的可操作性。

结束语

智能照明控制系统与楼宇自控系统的集成方式可根据建筑物控制复杂程度选择,可采用 OPC方式、协议转换接口两种方式。控制简单、回路较少的公共建筑可以采用 OPC 方式进行集成; 控制复杂、回路众多的大型或超大型公共建筑则适合采用协议转换接口进行集成。本文是个人对两系统集成的认识,仅供同行参考。

参考文献

[1] 华北地区建筑设计标准化办公室,北京市建筑设计标准化办公室. 建筑电气通用图集 09BD10 建筑设备监控 [M]. 北京: 中国建筑工业出版社,2009.

作者:侯加全/ 苗 健 来源:建筑电气·2013 年第 32 卷第 10 期 点击数: 发布时间:2013年09月25日
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