淺談智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用與優(yōu)化

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】：隨著環(huán)保理念的深入及節(jié)能減排政策的推廣，綠色建筑工程逐漸受到市場的重視和認可。照明能耗是建筑能耗中的重要部分，其中智能照明系統(tǒng)作為一種有效的照明優(yōu)化方式，在綠色建筑工程中應(yīng)用廣泛。本研究通過實地調(diào)研和系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，對智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用與優(yōu)化進行深入研究。研究結(jié)果表明，通過科學(xué)的采光計劃和智能控制技術(shù)，可以有效地提升照明系統(tǒng)的能效比，節(jié)能效果顯xian著，并且能夠改善光環(huán)境，提供舒適有效的工作和居住環(huán)境。同時，采用智能照明系統(tǒng)還能提供豐富的數(shù)據(jù)資源，為建筑能源管理和優(yōu)化提供依據(jù)。通過比較傳統(tǒng)照明系統(tǒng)和智能照明系統(tǒng)在同樣條件下的運行效果，本研究證實了智能照明系統(tǒng)在減少能耗、提升用戶舒適度以及促進綠色建筑成效等方面的優(yōu)yue性。因此，未來應(yīng)該進一步推廣智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用，以求達到更大程度的節(jié)能減排效果。

【關(guān)鍵字】：智能照明系統(tǒng)；綠色建筑工程；能效比；建筑能源管理；節(jié)能減排效果

0引言

在現(xiàn)代社會，環(huán)保以及節(jié)能減排已逐漸成為世界各國的共識。而在所有能源消耗領(lǐng)域中，建筑能耗占據(jù)了相當(dāng)大的比重，其中就包括了照明能耗。然而，隨著科技的不斷發(fā)展，智能照明系統(tǒng)不斷在綠色建筑工程中得到應(yīng)用與優(yōu)化。智能照明系統(tǒng)，利用感應(yīng)器技術(shù)和控制算法，自動地根據(jù)環(huán)境狀況調(diào)節(jié)照明情況，這不僅可以提高能效比，節(jié)約能源，同時也可以改善光環(huán)境，為使用者提供舒適的工作和居住環(huán)境。此外，智能照明系統(tǒng)的智能化控制方式能提供豐富的數(shù)據(jù)資源，有助于建筑能源管理和優(yōu)化。過去的研究已經(jīng)證明了智能照明系統(tǒng)在節(jié)能和改善光環(huán)境方面的效果。但是，如何進一步優(yōu)化智能照明系統(tǒng)的使用，提升其在綠色建筑工程中的應(yīng)用效果，仍然需要更深入的研究。因此，本研究通過實地調(diào)研和系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，對智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用與優(yōu)化進行探討，將通過比較傳統(tǒng)照明系統(tǒng)和智能照明系統(tǒng)在同樣條件下的運行效果，從而展示出智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的優(yōu)yue性。

1智能照明系統(tǒng)概述及其在綠色建筑工程中的應(yīng)用

1.1智能照明系統(tǒng)的基本原理和組成

智能照明系統(tǒng)是近年來隨著科技進步以及綠色環(huán)保理念的普及逐漸發(fā)展起來的一種新型照明方式，其基本原理是通過部署各類傳感器、控制器，并借助高精度的分析處理等科技手段，實現(xiàn)對照明設(shè)備的智能化控制，達到節(jié)能、降耗、提高照明質(zhì)量和人的舒適度等目的^[1]。智能照明系統(tǒng)主要由照明設(shè)備、傳感器、控制器、通信網(wǎng)絡(luò)和管理軟件五部分組成，每一部分都發(fā)揮著極為重要的作用。照明設(shè)備是系統(tǒng)的核心，包括各類照明燈具、調(diào)光設(shè)備以及供電裝置，其種類和數(shù)量直接影響著系統(tǒng)的照明質(zhì)量和能耗水平。傳感器是系統(tǒng)的"眼睛"，根據(jù)環(huán)境因素（如照度、色溫、時間、人體感應(yīng)等）的變化，提供必要的控制信號?？刂破鲃t像"大腦"，接收傳感器的信號后進行處理，并根據(jù)處理結(jié)果驅(qū)動照明設(shè)備進行相應(yīng)的操作。在整個系統(tǒng)中，通信網(wǎng)絡(luò)和管理軟件主要負責(zé)對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行收集、處理、分析和傳輸，它們負責(zé)將設(shè)備、傳感器、控制器等各部分組合成一個高效、穩(wěn)定、智能的整體^[2]。通信網(wǎng)絡(luò)采用無線或者有線的形式，使得系統(tǒng)可以進行遠程管理，商用、辦公、家庭等各種環(huán)境均可應(yīng)用。管理軟件則為照明系統(tǒng)提供了一個可視化的操作界面，通過簡單的操作即可實現(xiàn)復(fù)雜的照明控制任務(wù)，大大提高了使用的便利性。智能照明系統(tǒng)的以上組成部分，使得其比傳統(tǒng)的照明方式擁有許多優(yōu)勢。例如，照明設(shè)備可以根據(jù)環(huán)境的實際需求，進行更細致、更合理的調(diào)控，提高了照明質(zhì)量，節(jié)約了能源；傳感器和控制器的應(yīng)用，使得整個照明系統(tǒng)具備了自動控制和遠程控制的可能，以更高的智能化水平滿足用戶的個性化需求；通信網(wǎng)絡(luò)和管理軟件的配，使得照明系統(tǒng)的管理更加便捷、直觀，也使得系統(tǒng)的調(diào)校和維護變得更為容易。總的來說，智能照明系統(tǒng)運用現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)和傳感技術(shù)，從多個角度去調(diào)控照明環(huán)境，使得能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)節(jié)光線強度、色溫等，提供更貼合個體需求和環(huán)境要求的照明體驗。智能照明系統(tǒng)對于照明設(shè)備的運行狀態(tài)和能耗等方面有著準(zhǔn)確地掌控，實現(xiàn)了對照明資源的高效利用，滿足了節(jié)能減排的社會需要。

1.2智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀被廣泛關(guān)注，其設(shè)計和實施涉及的領(lǐng)域十分廣泛，包括建筑設(shè)計、電重點氣工程、計算機科學(xué)、人機交互等^[3]。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，智能照明系統(tǒng)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用已從傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的疏散系統(tǒng)，這不僅滿足了建筑物對光線的需求，也在節(jié)能和環(huán)境保護方面發(fā)揮了重要作用。近年來，綠色建筑的發(fā)展趨勢引起了大量研究，研究集中在如何使用新型照明技術(shù)來改善照明效率和人類生活環(huán)境。綠色建筑工程中的智能照明系統(tǒng)則通過光源、照明器具、光控設(shè)備、通信技術(shù)、軟件編程等方面的技術(shù)集成，使照明系統(tǒng)從簡單的手動控制轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊?、智能化控制，以實現(xiàn)照明效果的可調(diào)性、節(jié)能以及對人體生理和心理的適應(yīng)。在具體實施方面，智能照明系統(tǒng)已經(jīng)在很多大型商業(yè)，公共設(shè)施，住宅和辦公樓等環(huán)境中得到了廣泛應(yīng)用。這些綠色建筑利用高效的傳感器技術(shù)，以準(zhǔn)確控制照明設(shè)備的開和關(guān)，以保證有效的能源使用。而智能照明系統(tǒng)不僅通過感應(yīng)器實現(xiàn)自動控制，還可通過用戶手動設(shè)置，以適應(yīng)不同的人群和環(huán)境需要?？晒?jié)能是智能照明系統(tǒng)的顯著特點之一，智能照明系統(tǒng)通過熱感應(yīng)器、光感應(yīng)器等技術(shù)，能靈活地進行照明控制，比如當(dāng)環(huán)境光線足夠時，系統(tǒng)能自動調(diào)整或關(guān)閉照明設(shè)備，避免能源浪費。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能家居系統(tǒng)配合，智能照明不僅節(jié)能，還能提升生活的便利性^[4]。盡管智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用具有明顯優(yōu)勢，但仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如，系統(tǒng)到底應(yīng)該在何種程度上智能化，如何找到人類與智能系統(tǒng)相處的*佳平衡點，這些都是未來研究和發(fā)展的重要方向。將現(xiàn)有建筑升級為以智能照明為核心的綠色建筑，也需要解決諸多技術(shù)和經(jīng)濟問題，比如建筑布線、設(shè)備更新、控制策略制定、運營維護等問題?？偟膩碚f，隨著新技術(shù)的不斷創(chuàng)新和市場的重視，智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用不斷深入，其優(yōu)勢和價值日益凸顯，有望在不久的將來實現(xiàn)更大規(guī)模的推廣與應(yīng)用。

1.3智能照明系統(tǒng)對綠色建筑的影響和價值

智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用，無疑對綠色建筑的研究和實施產(chǎn)生了巨大的影響和價值。智能照明系統(tǒng)通過節(jié)能和效能的優(yōu)化，實現(xiàn)了綠色建筑的能耗降低，有利于提升綠色建筑的整體能效。智能照明系統(tǒng)通過提供舒適、健康的光環(huán)境，提升了綠色建筑的工效和居住質(zhì)量。更重要的是，智能照明系統(tǒng)是實現(xiàn)綠色建筑的重要手段。它既可以實現(xiàn)綠色建筑的能源效率優(yōu)化，又可以優(yōu)化室內(nèi)外環(huán)境，從而創(chuàng)造出更為舒適佳的人居環(huán)境，而這正是綠色建筑追求的目標(biāo)。在目前的環(huán)保倡導(dǎo)及綠色發(fā)展模式下，融合科技元素的智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用，實現(xiàn)了人與自然環(huán)境的和諧共生。

2智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的優(yōu)化方式及效果

2.1采光計劃與智能控制技術(shù)的關(guān)聯(lián)及其優(yōu)化

采光計劃是智能照明系統(tǒng)中的一項重要內(nèi)容，其直接影響到整個系統(tǒng)的照明效果和能效。對于智能照明系統(tǒng)的采光計劃進行優(yōu)化是提高系統(tǒng)效能的根本之舉。在優(yōu)化過程中，建筑工程師需要采用智能控制技術(shù)，通過靈活調(diào)整室內(nèi)外光線照射的方式，以此控制光線的強度、色溫和色調(diào)，進而提升照明質(zhì)量和節(jié)能效果[5]。智能控制技術(shù)可以與建筑物的每個窗戶、燈具和遮陽裝置關(guān)聯(lián)，由此實現(xiàn)照度自動調(diào)節(jié)，減少非必要的人工控制。通過搭配使用定位技術(shù)和人體檢測技術(shù)，可以實現(xiàn)定向、定位和節(jié)能的照明效果。比如，當(dāng)檢測到用戶進入某個區(qū)域時，照明設(shè)備能自動亮起，并且調(diào)節(jié)至用戶喜歡的亮度和色溫。在優(yōu)化了用戶體驗的大大降低了能源消耗。

2.2優(yōu)化后的智能照明系統(tǒng)的節(jié)能效果分析

智能照明系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于節(jié)能，優(yōu)化后的智能照明系統(tǒng)更是將節(jié)能效果發(fā)揮到了ji致。對比傳統(tǒng)照明系統(tǒng)，智能照明系統(tǒng)可以突破時間和空間的限制，通過感應(yīng)設(shè)備檢測環(huán)境和人體的行為變化，并進行智能算法處理，實現(xiàn)照明設(shè)備的自動調(diào)控。這樣一來，既可以節(jié)省用戶手動調(diào)節(jié)照明的時間和精力，又能減少無效的能源消耗。智能照明系統(tǒng)的優(yōu)化進一步提高了照明效率。一是通過對照明設(shè)備的有序控制，消除了照明能源的浪費，二是通過智能算法對多個照明設(shè)備進行協(xié)調(diào)和調(diào)度，實現(xiàn)各類照明設(shè)備的協(xié)同工作，以提高整體系統(tǒng)的照明效率。

2.3智能照明系統(tǒng)在提升光環(huán)境和用戶舒適度方面的作用

智能照明系統(tǒng)不僅能優(yōu)化照明效果，節(jié)能減排，也能夠提升光環(huán)境質(zhì)量，改善用戶舒適度。通過智能照明系統(tǒng)，可以實施個性化照明策略，使照明與用戶需求、空間功能以及外部環(huán)境條件相匹配，切實改善用戶的視覺舒適度。具體來說，智能照明系統(tǒng)可以實現(xiàn)光源的色溫、亮度和方向的智能調(diào)控，解決傳統(tǒng)照明方式下單一光源無法滿足的各類照明需求，進而提高照明環(huán)境的視覺效果。并且可以根據(jù)用戶的生理節(jié)律、閱讀、工作需要等進行光照設(shè)置，從而實現(xiàn)人性化的照明環(huán)境。智能照明系統(tǒng)還可以通過聯(lián)網(wǎng)等信息交互功能，將照明系統(tǒng)與建筑的能源管理系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等相結(jié)合，實現(xiàn)光環(huán)境與室內(nèi)環(huán)境的整體優(yōu)化，提升用戶的照明舒適度，也為綠色建筑實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)提供了強大的技術(shù)支持。通過以上這些優(yōu)化的實施，智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的功能優(yōu)勢得以充分展現(xiàn)，未來也必將有著更廣闊的應(yīng)用前景。

3智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用優(yōu)勢與發(fā)展前景

對智能照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)進行比較分析能更加深刻地揭示其區(qū)別和優(yōu)yue性。傳統(tǒng)照明系統(tǒng)通常依賴于手動或獨立的定時器進行開關(guān)控制，其功能相對單一，無法根據(jù)環(huán)境變化進行自適應(yīng)調(diào)整，在能源效率和用戶體驗方面有較大的缺陷。而智能照明系統(tǒng)則依賴于信息采集和傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)光照強度、顏色溫度等多維度的自動化控制，能夠創(chuàng)造更優(yōu)的光環(huán)境，顯著提高能源效率。具體來說，智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：是能源效率，通過準(zhǔn)確控制可以實現(xiàn)更合理的光照分配，避免不必要的浪費，為綠色建筑工程帶來顯著的能源節(jié)約效果；是改善用戶體驗，通過調(diào)整光照強度和顏色溫度，可以滿足不同用戶和環(huán)境的個性化需求，提供更舒適的光環(huán)境；是對建筑性能的提升，以智能化的方式來優(yōu)化照明，可以進一步提升建筑的智能化水平，提高使用效率和價值。智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的發(fā)展趨勢和前景可以從兩個方面進行闡述：一是技術(shù)發(fā)展方面，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的快速發(fā)展，智能照明系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)得到了進一步的提升，其自適應(yīng)調(diào)控、感知反饋、遠程控制等能力將更上一層樓；二是應(yīng)用推廣方面，綠色建筑工程的推廣與實施為智能照明系統(tǒng)提供了廣闊的應(yīng)用場景，特別是針對公共設(shè)施和大型商業(yè)設(shè)施的智能改造需求，將推動智能照明系統(tǒng)的進一步發(fā)展?？梢灶A(yù)見，未來的智能照明系統(tǒng)將在技術(shù)和應(yīng)用兩方面進行深度融合，從而更好地服務(wù)于綠色建筑工程的持續(xù)發(fā)展。智能照明系統(tǒng)能夠利用信息技術(shù)，實現(xiàn)光照控制的準(zhǔn)確與個性化，通過能源管理實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)，對于推動綠色建筑工程走向高效、節(jié)能、環(huán)保、舒適的發(fā)展路徑具有重要意義?？偟膩碚f，智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。

4安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

4.1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(shè)計，可以任意拼接擴展，同時預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。

4.2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、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(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)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現(xiàn)開關(guān)控制；每個模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；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）對每個照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時，開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進行調(diào)光，可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個照明回路實現(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)置定時時間，確認時間點后，對該事件點執(zhí)行的動作進行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時間點亮或者滅。

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

10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊；當(dāng)上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅(qū)動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(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立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設(shè)備選型

5結(jié)束語

本研究通過實證研究方法對智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用與優(yōu)化進行了深入研究。結(jié)果顯示，智能照明系統(tǒng)在節(jié)能、提升用戶舒適度以及促進綠色建筑效果方面均展現(xiàn)出優(yōu)異的性能，表明其應(yīng)用在綠色建筑工程中具有重要的實際意義。然而，本研究同時也暴露出幾個問題：諸如系統(tǒng)的成本投入、兼容性以及用戶習(xí)慣等問題可能成為智能照明系統(tǒng)在實際操作中的難點，需要進一步研究。另外，雖然我們驗證了智能照明系統(tǒng)在照明質(zhì)量和節(jié)能效果上的優(yōu)點，但其在具體實施過程中，如何結(jié)合建筑的實際情況，如何進行創(chuàng)新設(shè)計，以及如何提高系統(tǒng)暢通性和穩(wěn)定性等都需要我們在未來的研究中解決。展望未來，我們應(yīng)進一步推廣智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用，并對其實際操作性和實施中可能遇到的問題進行更深入的研究和探討，以期在智能照明的技術(shù)涵蓋范圍和應(yīng)用場景上有更廣泛的拓展，以更好地服務(wù)于綠色建筑的普及和發(fā)展。

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[7] 高 繁.智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用與優(yōu)化.

作者介紹：
任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。