《智能照明控制系統技術規程》標準解析

趙建平，林若慈，高雅春

(中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013)

引言

近年來智能照明技術快速發展，在工程領域有著大規模應用的潛力。針對智能照明控制系統應用中存在的問題，在廣泛調研和總結國內外先進技術、開展技術論證的基礎上，我們制定了《智能照明控制系統技術規程》。標準規定了智能照明控制的總則、術語、基本規定、性能要求、系統工程設計、安裝和調試、驗收、評價、運行和維護等方面，從全過程質量控制的角度，對智能照明控制系統實施的多個關鍵環節進行了規定，為智能照明的合理應用提供指導。本文從總體架構、主要技術要求、設計要點、調試要求和運行維護等方面對該標準的技術內容進行解讀。

1 總體架構

從定義來看，智能照明控制系統是利用計算機、網絡通信、自動控制等技術，通過對環境信息和用戶需求進行分析和處理，實施特定的控制策略，對照明系統進行整體控制和管理，以達到預期照明效果的控制系統通常由控制管理設備、輸入設備、輸出設備和通信網絡等組成[1]。系統控制層可分為中央控制層、中間控制層和就地控制層，各控制層之間通過通信網絡進行聯系。

圖1 智能照明控制系統構成示意圖

2 主要技術要求

1)功能要求。智能照明控制系統的功能為人服務，系統功能的設置應當以場所的活動類型、人員作息為基礎，系統安全性、可靠性為保障，以空間的需求為核心。因此，標準從分區分組控制、時鐘控制、調光調色、天然光利用、場景變換、能耗監測、故障報警、參數設置等方面對控制系統的功能作出了規定。從管理和控制便利性的角度，控制系統還可以設置遠程查詢監控、空間利用情況分析、設備資產管理、在線升級等功能，并提供人性化管理軟件。從整個智能化系統來看，照明可以與其他設備聯動控制，并預留數據采集系統接口。

2)性能要求。根據智能照明控制系統架構，設備整體上可以劃分為控制管理設備、輸入設備和輸出設備，對設備性能的要求也圍繞這三個方面展開。其中對控制管理設備要求更側重于其功能要求和對軟件的友好性、兼容性、權限、數據庫等方面的要求。輸出設備主要針對控制器進行規定，特別是對調光控制器做出了具體要求，包括光通量、光色變化、頻閃、設定值偏差以及調光函數曲線滿足人體視覺感官需求等規定。輸入設備主要針對傳感器進行規定，從傳感器類型劃分，主要涉及光電傳感器、存在感應傳感器等；從指標規定來看，主要包括測量量程、電氣參數、工作環境、準確度、功耗等方面。

3)通信網絡和協議。通信網絡是溝通智能照明系統不同節點的橋梁，其可靠性也將直接影響照明系統的運行效果。標準根據有線通信和無線通信的特點，分別其對性能做出了相關規定，包括適應性、抗擾性、擴展性、數據傳輸質量等方面的要求。目前行業內沒有通用的通信協議，有多種由相應產業鏈支持的通信協議，而且其應用層協議不一樣。關于不同應用場所，不同控制單元間的通信協議和方式，國際上標準眾多，如BACnet、ModBus、DALI、DMX512、ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth等。為保證智能照明控制系統設備具有較好的互換性和兼容性，本標準規定：對于建筑照明，應采用標準通信協議或開放專用協議；對于室外照明，推薦采用標準通信協議或開放專用協議。

4)安全性。相較于傳統照明控制系統，智能照明系統除應滿足電氣安全和電磁兼容的要求外，還需要重點考慮其網絡安全性。隨著越來越多的照明設備上網，可以在網上獲得數據，這使網絡安全性成為關系用戶隱私的重要問題。這項技術不能為用戶提供保護措施，將會置客戶于危險境地，這對消費者信心也是一個嚴重威脅。因此，標準規定了智能照明控制系統的信息安全級別不應低于信息系統安全等級三級的要求，但對于有特殊安全需求的場所需要考慮更高安全級別的控制系統。

3 設計要點

智能照明控制系統給設計師帶來更多的發揮空間，但設計時需要考慮更多的因素，也給設計增加了一定的難度。特別是需要考慮底層輸入、輸出設備的配置與布置以及基于場所特點和人行為習慣的照明系統智能運行策略等。

1)系統配置。出于設備匹配和兼容性的考慮，標準要求統一配置傳感器、控制器、人機界面、通信網絡以及相關接口。其中，傳感器由于需要準確獲取光環境現場的環境參數，因此在設計時需要特別注意。一方面，要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定，因為即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選擇，需要根據被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程大小，被測位置對傳感器體積的要求，測量方式為接觸式還是非接觸式，信號的引出方法，有線或是無線傳輸信號，傳感器的來源，價格等。然后考慮傳感器的性能指標，主要包括：靈敏度的選擇、頻率響應特性、線性范圍、穩定性以及精度等。另一方面，傳感器的布置應當做到覆蓋人員所在區域，避免出現人在燈滅的情況。此外，系統配置還涉及到協議的選擇、設備地址的標注以及開關的布置等方面要求，本文不再展開說明。

2)控制策略。在滿足軟硬件的前提下，控制策略的選擇將體現智能照明系統和環境的匹配性，因此，控制策略的選擇建立在光環境需求和環境特點的基礎之上。基本控制策略的選擇可參考表1進行。

表1 照明功能需求對應的控制方式/策略

4 調試要求和運行維護

智能照明系統高度集成，其安裝相較于傳統照明系統更為復雜，甚至一個部件的缺乏都可能使得部分系統或整個系統處于異常狀態而無法正常工作。因此，需要更為詳盡完善的文件支撐和安裝依據、更為專業的人才以及更長的施工周期。同時，在照明系統趨于智能化、復雜化之后，在安裝結束后往往需要對其進行系統調試，調整各設置參數，以使其更好地匹配相關環境，從而提高使用人員的舒適度和滿意度，減少照明系統的能源消耗，降低建筑運行和維護難度。

運行維護階段需要注意的是除一般性的檢查維護(維護保養、傳感器校準等)外，還需要對其產生的數據進行維護，確保智能照明系統的數據安全和正常運行。

5 展望

作為關于智能照明控制系統的綜合性技術標準，標準充分考慮了我國智能照明控制系統應用的實際情況，其實施將有利于指導智能照明控制系統的設計、施工、調試、驗收以及運行維護，對于促進智能照明的合理應用、提高光環境質量、降低照明能耗具有積極的作用。