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【應(yīng)用案例】智能化照明控制在高校教室的作用

瀏覽次數(shù):716更新時(shí)間:2023-11-08

 

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1 照明背景及照明智能化的意義

1.1教學(xué)樓與圖書館照明的背景

   當(dāng)前在建設(shè)生*文明、美麗中國大環(huán)境下,作為大學(xué)也要執(zhí)行精*的能源供給,減少無效能源的供給,避免浪費(fèi),做到按需供能,智慧供能。

   北京某學(xué)院教學(xué)樓智能化照明改造就是能源供給側(cè)改革的一次嘗試。通過技術(shù)改造,在保障照度的情況下,實(shí)現(xiàn)按需提供照明,減少無效照明供給,達(dá)到節(jié)約電能目的。

   北京某學(xué)院的教學(xué)樓B座建筑面積1.1萬平米,地上五層,有165座至245座階梯教室共12間,其他大小教室共36間。教室在白天室內(nèi)照度很高的情況下,仍然普遍存在開燈作業(yè);即使室內(nèi)無人或人數(shù)很少的情況下,也是全部開啟室內(nèi)照明。夜間許多教室,即使僅有幾個(gè)學(xué)生在教室自習(xí),室內(nèi)照明全部開啟,不會(huì)有師生因?yàn)橹挥猩贁?shù)人而僅開幾盞燈。長明燈比比皆是,人走不熄燈的現(xiàn)象到處存在,可以說無效照明供給大量存在。

    改造前教學(xué)樓照明采用的是每個(gè)教室使用的是固定式的開關(guān)面板各控制每一條線路的燈;這種傳統(tǒng)照明控制方式存在共同的缺點(diǎn)。淤不夠“人性化”;于存在電能浪費(fèi)的現(xiàn)象;盂耗費(fèi)人力,管理成本高。

1.2校園智能化照明的意義

   高校校園里的照明燈具數(shù)量眾多,無效照明供給量大,人工管理難度也非常大。燈具、光源(LED)的改造并不能減少無效照明供給。隨著智能照明系統(tǒng)的發(fā)展,其在節(jié)能與管理方面優(yōu)勢突出,高校把這兩種改造(燈具和智能化)相結(jié)合才可以把照明節(jié)能和管理工作做到*佳。通過智能照明控制系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)校園公共區(qū)域及不同功能建筑物的照明和能源管理,通過不同的場景模式、定時(shí)模式、感應(yīng)模式、集中控制模式等,可以對校園內(nèi)的所有照明系統(tǒng)進(jìn)行管理,達(dá)到預(yù)期節(jié)能減排及有效人性化控制管理的目標(biāo),使校園更加“智慧”。

2 采用智能化照明系統(tǒng)的思路

   智能照明市場,存在無線式智能照明系統(tǒng)與總線式智能照明系統(tǒng)兩種主要形式,他們各有優(yōu)劣。

2.1無線智能照明系統(tǒng)介紹

   無線型智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)采用的無線協(xié)議而分為WIFI、Zigbee、ENOCEN和無線射頻燈等。無線智能照明系統(tǒng),不需要設(shè)備連接總線運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了眾多智能照明控制器與智能照明監(jiān)控管理中*的無線組網(wǎng),再通過與設(shè)備現(xiàn)場每一臺(tái)智能照明控制器在線網(wǎng)絡(luò)通信聯(lián)系。具有設(shè)計(jì)簡單,安裝、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),無線組網(wǎng)省去了布網(wǎng)絡(luò)線等各種器材和人工費(fèi)用。缺點(diǎn)是無線智能照明系統(tǒng)運(yùn)行中,其十分依賴無線協(xié)議信號(hào),在大型建筑中,由于建筑墻面多,容易造成信號(hào)干擾,導(dǎo)致運(yùn)行照明系統(tǒng)時(shí)不穩(wěn)定。

2.2總線式智能照明系統(tǒng)介紹

  總線式智能照明控制系統(tǒng)將各設(shè)備使用現(xiàn)場總線連接起來形成照明系統(tǒng)的形式對照明回路進(jìn)行智能化的控制??偩€式智能照明控制系統(tǒng),具有多種控制策略,冗余度高,抗干擾性能力強(qiáng)和工作穩(wěn)定,維修簡便化的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是施工布線工程量大,影響美觀。

3 FLCS智能化照明的系統(tǒng)原理及特點(diǎn)

   北京某學(xué)院出于穩(wěn)定的角度*終選擇總線式智能照明系統(tǒng),通過招標(biāo),*終選擇FLCS(Flexible Lighting Control Sys原tem,柔性智能燈光系統(tǒng))

3.1FLCS智能化照明的系統(tǒng)原理

   FLCS智能照明系統(tǒng)是在RS485基礎(chǔ)上研發(fā)的總線式智能照明系統(tǒng),可以單獨(dú)自組解決方案的同時(shí),也可以與市場上不同通訊協(xié)議(包含DALI,KNX,MODBUS-TCP)的系統(tǒng)搭配,實(shí)現(xiàn)靈活多樣的行業(yè)智能化照明控制解決方案。

   FLCS智能照明系統(tǒng)包括開關(guān)驅(qū)動(dòng)器、調(diào)光驅(qū)動(dòng)器、場景面板、光照度傳感器、人體感應(yīng)器等各種硬件設(shè)備,還有可實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)可圖形化編程組態(tài)的軟件界面,及通過云服務(wù)可以遠(yuǎn)程下載和調(diào)試的服務(wù)。

   FLCS智能化照明是一套利用程序控制系統(tǒng),通過通訊傳輸技術(shù),信息智能化處理及電器控制等技術(shù)組成的分布式控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對燈光具有高度的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)、場景設(shè)置、定時(shí)設(shè)置的功能。從照明的舒適度和控制的精細(xì)度兩方面提高建筑物的照明質(zhì)量。

3.2 FLCS智能化照明的特點(diǎn)

  FLCS智能化照明具有安全可靠、性能優(yōu)良、系統(tǒng)成熟、維保簡捷等特點(diǎn)。

4 智能化照明系統(tǒng)形成機(jī)理

4.1教學(xué)樓智能化照明系統(tǒng)

   教學(xué)樓五層分別各用一個(gè)網(wǎng)關(guān)經(jīng)總線將各個(gè)教室的智能照明設(shè)備連接起來,再由監(jiān)控室的電腦通過后臺(tái)FLCS智能照明控制軟件進(jìn)行監(jiān)控。如圖1所示。

圖1北京某學(xué)院智能照明系統(tǒng)

技術(shù)人員由一鍵智能面板時(shí),智能網(wǎng)關(guān)會(huì)將該按鍵已編寫程序內(nèi)容數(shù)據(jù)發(fā)送到開關(guān)模塊處,然后實(shí)現(xiàn)程序效果。

4.2教學(xué)樓的智能照明控制方式

對于教室控制燈的方式,F(xiàn)LCS用了多個(gè)模塊的功能來制定嚴(yán)格的判斷開關(guān)燈創(chuàng)新綜合性方案。

(1)按人數(shù)控制

(2)按朝向、采光控制。

(3)FLCS系統(tǒng)的智能面板控制。

(4)時(shí)間控制。

(5)后臺(tái)計(jì)算機(jī)的監(jiān)控。

5 實(shí)施智能化照明后節(jié)能分析

  自北京某學(xué)院教學(xué)樓使用FLCS智能照明控制系統(tǒng)以來,取得了非??捎^的節(jié)能效果。教學(xué)樓在改造智能照明之前,2個(gè)月共61天時(shí)間里總計(jì)消耗了65785kW·h。智能照明改造前后耗電量見表1。在智能照明改造之后,同期節(jié)省用電量效果總計(jì)消耗42256kW·h。北京某學(xué)院每一度電的價(jià)格為0.52元/度。所以在去年未改造前同期產(chǎn)生電費(fèi)65785伊0.52=34208.2元,改造后同期產(chǎn)生電費(fèi)42256伊0.52=21973.12元,同期智能照明改造投資*報(bào)率高達(dá)0.35。

表1北京某學(xué)院教學(xué)樓B座智能照明改造前后耗電量

6 智能化照明的不足之處及解決問題的辦法思路

6.1智能化照明的不足

(1)因人體計(jì)數(shù)器在使用時(shí)過于機(jī)械化,模塊對判定人流增減有硬性要求,這種情況下會(huì)使計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一點(diǎn)人數(shù)統(tǒng)計(jì)上的誤差,從而導(dǎo)致影響控制燈

(2)紅外感應(yīng)器有會(huì)出現(xiàn)無人誤觸發(fā)開燈現(xiàn)象,這種情況屬于感應(yīng)器靈敏程度過高導(dǎo)致。計(jì)數(shù)設(shè)備的功能是基于功能需求做出,寫入的公式只判定加減,在判斷數(shù)據(jù)上會(huì)受一些特殊情況影響其統(tǒng)計(jì)功能。同時(shí)感應(yīng)設(shè)備受環(huán)境影響,因觸發(fā)條件或許不是人為的,但設(shè)備依然滿足到了觸發(fā)條件,從而出現(xiàn)誤觸發(fā)現(xiàn)象。

6.2解決問題的辦法思路

在分析人體計(jì)數(shù)器問題上,發(fā)現(xiàn)了其問題所在,主要是學(xué)生同時(shí)出入門但只計(jì)算一個(gè)人數(shù),還有就是因聯(lián)動(dòng)人體計(jì)數(shù)器的紅外對射安裝在腿部位置,在學(xué)生出入門時(shí)有概率在擺動(dòng)雙腿過程中1人計(jì)算成2人的小部分情況;我們通過技術(shù)上不斷地測試,嘗試解決這種誤差,但都沒有取得非常好的減少誤差效果。因此,想出另一個(gè)思路,利用教室安裝的紅外感應(yīng)器,將誤差后導(dǎo)致的教室無人,計(jì)數(shù)器仍有少量人數(shù)統(tǒng)計(jì)使教室不關(guān)燈的情況解決。其思路是通過紅外感應(yīng)器,感應(yīng)到教室無人的情況下,系統(tǒng)將人體計(jì)數(shù)器的人數(shù)統(tǒng)計(jì)清零,從而實(shí)現(xiàn)教室燈全關(guān)的效果。

(1)人體計(jì)數(shù)器不可避免會(huì)產(chǎn)生誤差,目前新型的存在感應(yīng)器,只要人呼吸或微小的活動(dòng)就能感知人的存在,是解決教室人數(shù)和人數(shù)變化的*佳設(shè)備,他的產(chǎn)生可以準(zhǔn)確的判斷教室的人數(shù)。

(2)用電量控制:FLCS智能照明控制系統(tǒng)可根據(jù)使用方提出的合理化降低用電量的需求,通過一系列的數(shù)據(jù)分析,從燈具功率到1間教室的耗電量做出相應(yīng)的節(jié)能方案,方案實(shí)施后耗電量可在軟件上、實(shí)際電表數(shù)上體現(xiàn)出來。

(3)學(xué)校計(jì)劃將對教室的分體空調(diào)的控制融入到FLCS智能照明系統(tǒng)中,策劃的方案理念符合節(jié)能、智能并且便于管理。

7安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

7.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù),技術(shù)成熟可靠,安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力,適用于一些中小型的項(xiàng)目;模塊化設(shè)計(jì),可以任意拼接擴(kuò)展,同時(shí)預(yù)留I/O口以及Modbus接口,還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

7.2應(yīng)用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店,以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。

7.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

7.4系統(tǒng)功能

1)實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài),反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài),監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

2)當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警,并將故障報(bào)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(xiàn)開關(guān)控制;每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān),也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。

4)開關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過零觸發(fā)功能,負(fù)載(燈具)的分合操作僅在交流電過零時(shí)進(jìn)行;可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊,延長燈具與控制裝置的壽命。

5)對每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài),當(dāng)照明電源掉電時(shí),開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài);確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6)拖動(dòng)調(diào)光控件,照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光,可以對單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制,調(diào)光總控可以對一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制,也可以對多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制,通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7)點(diǎn)擊場景控件,打開或者關(guān)閉對應(yīng)場景設(shè)置,軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能,通過圖標(biāo)的亮滅顯示對應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8)設(shè)置定時(shí)時(shí)間,確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后,對該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置,設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9)系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息,自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間;根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開關(guān),實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10)所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊;當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí),驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)劃的正常執(zhí)行,不影響日常的照明控制效果。

11)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu);系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作;系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

12)預(yù)留BA或第三方集成平臺(tái)接口,采用modbus、opc等方式。

7.5設(shè)備選型

 

 

 

 

 

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