照明控制系統越來(lái)越向著(zhù)自動(dòng)化與智能化的方向發(fā)展，其靈活性與精度越來(lái)越高，從DDC(直接數字控制)、DCS(集散控制系統)到FCS(現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統)，系統的網(wǎng)絡(luò )化程度不斷增強，逐步實(shí)現了控制系統與網(wǎng)絡(luò )系統的統一自控，對基于現場(chǎng)總線(xiàn)的智能照明控制系統的研究有著(zhù)重要的現實(shí)意義。

1照明控制的主要實(shí)現方式

1.1傳統式

傳統式的照明控制大多為手動(dòng)控制，回路系統中的通斷控制主要通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)完成，也就是說(shuō)燈具的開(kāi)關(guān)以手動(dòng)形式實(shí)現，光度的調節也要根據對回路電壓的調節實(shí)現，其調節元件為手動(dòng)形式。與其它方式相比，傳統方式具有直觀(guān)、有效、簡(jiǎn)單等優(yōu)勢，但是由于對手T操作的依賴(lài)性過(guò)強，系統呈現出較強的分散性，管理的效率較低，自動(dòng)化水平不高，無(wú)法適應當前社會(huì )的高效率需求。

1.2自動(dòng)式

DDC技術(shù)是A動(dòng)照明控制的主要技術(shù)依托，控制中心將開(kāi)或關(guān)的信號發(fā)出，然后對燈具實(shí)施遙控，供電回路內部的接觸器均由自接數字器實(shí)現控制。與傳統的照明控制相比，自動(dòng)式具有控制集中性強、管理效果強等優(yōu)勢，自動(dòng)化特征明顯。其局限在于照明設備與控制器之間以點(diǎn)對點(diǎn)的形式連接，無(wú)法有效調光。

1.3智能式

智能照明控制系統的產(chǎn)生與應用得益于現代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)以及計算機技術(shù)，照明設備可以根據用途、室內外亮度的變化、時(shí)間的變化等條件而自動(dòng)進(jìn)行調控，同時(shí)系統內的燈具能夠受到統一且集中的監控與管理。在這種控制系統的支持F，人們生活與工作環(huán)境的舒適度將很大地的增加；同時(shí)智能控制系統町以脫離樓字設備運行，并根據現實(shí)需求調整場(chǎng)景。

2基于現場(chǎng)總線(xiàn)的智能照明控制系統的基本內容

無(wú)論是傳統式還是自動(dòng)式的照明控制系統，均采取點(diǎn)對點(diǎn)的方式進(jìn)行連接，每個(gè)控制點(diǎn)都與一根控制線(xiàn)相連，這種情況導致線(xiàn)路中的電纜數量很多，施T難度很大，容易造成人力、物力、財力上的浪費，如果需要根據現實(shí)需求調整控制方法，整個(gè)線(xiàn)路都需要進(jìn)行整改。而在以現場(chǎng)總線(xiàn)為基礎的控制系統中，控制箱或照明開(kāi)關(guān)作為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)存在于現場(chǎng)總線(xiàn)當中，現場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)揮著(zhù)樞紐的作用，無(wú)論是開(kāi)關(guān)燈信號、控制信號還是電量信號，都要依托現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現通信。在控制系統中，網(wǎng)絡(luò )主機等監控節點(diǎn)能夠對系統中的設備予以必要的檢測與控制。智能照明控制系統中的主要節點(diǎn)包括智能繼電器、智能調光器、智能開(kāi)關(guān)、智能主機、上位Pc機等，其它的節點(diǎn)可能還包括圖像采集設備、聲音采集設備、照度傳感器等。各個(gè)節點(diǎn)都具備CPU，以實(shí)現對存儲、通訊、故障診斷等功能。

3可用于智能照明控制系統的總線(xiàn)類(lèi)型及通信協(xié)議

3.1C—bus

C—bus屬于兩線(xiàn)制的封閉總線(xiàn)協(xié)議，包括兩個(gè)雙絞線(xiàn)，由奇勝公司推出，一對線(xiàn)上既要實(shí)現對總線(xiàn)設備信息的傳輸，義要實(shí)現供電(DCI5V—Dc36V)，在C—bus總線(xiàn)中，總線(xiàn)設備可以不借助中央控制器而直接進(jìn)行通訊。其傳輸協(xié)議是CSMA／CD，基本單位為子網(wǎng)，拓撲結構有三種，一是總線(xiàn)形、二是樹(shù)形、三是星形。每個(gè)子網(wǎng)內部可以容納控制回路225個(gè)或單元100個(gè)，其傳輸距離可以達到1000米，而通信速率則可以達到9．6kbps。湖北仙桃體育館就應用的該協(xié)議進(jìn)行照明設計，智能控制效果良好。

3.2i—bus

i—bus以歐洲安裝總線(xiàn)的標準EIB為基礎，屬于兩線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。歐洲大部分家庭或者樓宇均按照EIB標準設計自動(dòng)化控制系統。ElBA組織主要負責管理EIB協(xié)議，該組織具有明顯的非盈利性與中立性，制造廠(chǎng)商只要向ElBA組織申請并同意遵守該協(xié)議就可以生產(chǎn)出相關(guān)產(chǎn)品。

3.3Dynet

Dynet系統通過(guò)Dlight軟件進(jìn)行控制，為四線(xiàn)制協(xié)議，包含雙絞線(xiàn)兩對，其巾一對雙絞線(xiàn)負責為設備提供電源(DC12V)，另一對則負責對設備信息的傳輸。為了做好全面的準備，在進(jìn)行總線(xiàn)安裝時(shí)一般建議應用5類(lèi)線(xiàn)，除4對雙絞線(xiàn)外，多余的線(xiàn)留存備用。Dynet這種傳輸議以RS485四線(xiàn)制為基礎，拓撲結構僅有總線(xiàn)形一種，主網(wǎng)與子網(wǎng)(64個(gè))之間的連接主要通過(guò)網(wǎng)橋來(lái)實(shí)現，而子網(wǎng)又與設備單元進(jìn)行連接，設備單元的數量也是64個(gè)。在該系統中，主網(wǎng)的傳輸速率至多為57．6kbps，而子網(wǎng)則為96kbps。

3.4DALL

DALL為數字化可尋址調光接口，該協(xié)議被納入到1EC60929標準當中(1994年)，自此以后，國際上的相關(guān)制造商，如夾具商、燈具商、芯片商等都對其予以了很大的支持與認可。飛利浦公司于1999年完善了該協(xié)議的部分內容，同時(shí)也在該協(xié)議的基礎上制造出了智能燈具產(chǎn)品。在DALL基礎上設計出的控制系統具有簡(jiǎn)潔、結構清晰的主要特征，室內所需的高性能照明與智能照明都能夠在該協(xié)議的基礎上實(shí)現。其功能包括狀態(tài)顯示、場(chǎng)景、調光、開(kāi)關(guān)等，鎮流器為系統中的受控對象。

3.5HBS

HBS也叫做家庭總線(xiàn)系統，日本企業(yè)提出這一協(xié)議，該協(xié)議能夠實(shí)現電話(huà)、照明設備、視頻、音頻等裝置之間的相互連接，利用同軸電纜或雙絞線(xiàn)實(shí)現這一協(xié)議的內容，實(shí)現家用電器的自動(dòng)化與綜合化HBS協(xié)議也對遠程服務(wù)的內容進(jìn)行了綜合考慮，包括家庭內部的遠程教學(xué)、遠程醫療以及購物等。該協(xié)議可以通過(guò)專(zhuān)用總線(xiàn)實(shí)現塒簡(jiǎn)單模擬量與電器開(kāi)關(guān)量的控制，其優(yōu)勢在于風(fēng)險低、抗干擾性強、成本低、反應快等。

3.6DMX512

DMX512這…協(xié)議為數字多路復用協(xié)議，既不是國家標準也不是行業(yè)標準，它由USITT提出，該協(xié)議*初用于對劇場(chǎng)或舞臺的控制器與調光器進(jìn)行兼容處理。優(yōu)勢在于實(shí)用性強、操作簡(jiǎn)單，因此國際上的很多廠(chǎng)商都認可這一協(xié)議。在設計或生產(chǎn)數字調光設備時(shí)，國內也越來(lái)越關(guān)注DMX512這一協(xié)議的應用。無(wú)論是劇場(chǎng)、舞臺，還是演播室使用的凋光器等設備，都可以在該協(xié)議系統的支持下開(kāi)展數字化控制，在主從式控制系統中該協(xié)議的作用更為突出，該協(xié)議具有可靠性高、操作簡(jiǎn)單、信息通路通暢等顯著(zhù)特點(diǎn)。

3.7X一10

X一10協(xié)議廣泛應用與北美地區，它依托電力線(xiàn)載波技術(shù)進(jìn)行控制，具有較高的實(shí)用性。其傳輸工作是否可以順利展開(kāi)主要依賴(lài)于120kHz脈沖信號，當電力信號從零點(diǎn)處通過(guò)時(shí)觀(guān)察脈沖信號是否產(chǎn)生，然后確定信號能夠進(jìn)行傳輸。在傳輸的過(guò)程中，1110為信號幀頭所顯示的以真值形式存在的標識符，而其它的信號于交流點(diǎn)中進(jìn)行傳送，在零相位以補碼或真值的形式存在。該協(xié)議的優(yōu)勢在于使用便捷、可適用于改建項目。

4安科瑞智能照明控制系統

4.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線(xiàn)技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩定。開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時(shí)預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿(mǎn)足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數據交換。

4.2應用場(chǎng)所

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控制需求。

4.3系統結構

4.4系統功能

1）實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線(xiàn)狀態(tài)，反饋現場(chǎng)受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來(lái)瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)設備掉線(xiàn)或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì )發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個(gè)照明回路實(shí)現開(kāi)關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應的模塊控制開(kāi)關(guān)和樓層控制開(kāi)關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現開(kāi)關(guān)控制。

4）開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長(cháng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個(gè)照明回路可以預設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時(shí)，開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器會(huì )自動(dòng)切換到預設的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調光控件，照明設備從0%到100%進(jìn)行調光，可以對單個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，調光總控可以對一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現調光控制，也可以對多個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，通過(guò)圖標的亮滅狀態(tài)反饋現場(chǎng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開(kāi)或者關(guān)閉對應場(chǎng)景設置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過(guò)圖標的亮滅顯示對應的場(chǎng)景狀態(tài)是打開(kāi)還是關(guān)閉。

8）設置定時(shí)時(shí)間，確認時(shí)間點(diǎn)后，對該事件點(diǎn)執行的動(dòng)作進(jìn)行設置，設置燈在設定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統可以通過(guò)預設的當地經(jīng)緯度信息，自動(dòng)計算每天的日升日落時(shí)間；根據天文時(shí)鐘控制照明開(kāi)關(guān)，實(shí)現日落開(kāi)燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計劃均可下發(fā)保存至驅動(dòng)模塊；當上位機系統故障或模塊離線(xiàn)時(shí)，驅動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線(xiàn)結構；系統內各元件不依賴(lài)于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過(guò)程序的設定實(shí)現功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設備選型

5結語(yǔ)

智能照明控制系統是科技發(fā)展的產(chǎn)物，與傳統的照明控制設計相比，依現場(chǎng)總線(xiàn)為基礎的照明控制系統具有較強的優(yōu)勢，使用便捷、適應性強，系統內的燈具能夠受到統一且集中的監控與管理。當前市場(chǎng)上的相關(guān)協(xié)議種類(lèi)很多，如C—bus、i—bus、Dynet、DALL、HBS、DMX512、X一10等，雖然種類(lèi)繁多、優(yōu)勢顯著(zhù)，但是各協(xié)議適用的環(huán)境與條件存在一定的差異，為了擴大系統的應用范圍，應當制定統一的行業(yè)標準與相關(guān)規范。

參考文獻

[1]陳世棟，樊霽，曹宇，等．基于DevieeNet總線(xiàn)的智能照明控制器設計[J].照明工程學(xué)報，2016(03)．

[2]趙運婷，賈文民．智能樓宇DDC照明控制系統設計[J].電腦知識與技術(shù)，2016(07)．

[3]馮國柱，呂偉，段宏全，于躍，林彤．火電廠(chǎng)總線(xiàn)式智能照明節能控制系統開(kāi)發(fā)及應用[J].內蒙古電力技術(shù)，2015(s2)．

[4]樊軒睿.工業(yè)照明系統中嵌入式智能網(wǎng)關(guān)的研究與應用[D].大連理工大學(xué)，2015．

[5]孔祥春，陳曉陽(yáng)．基于CAN總線(xiàn)的LED智能控制系統在隧道照明中的應用研究[J]．公路交通技術(shù)，2014(O4)．

[6]孔雅．基于CAN總線(xiàn)的隧道照明系統的研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2014．

[7]黃曉廷．基于KNX協(xié)議的智能燈控系統的研究與實(shí)現[D].上海交通大學(xué)，2014．

[8]羅杰.基于現場(chǎng)總線(xiàn)的智能照明控制系統分析與應用

[9]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05．