某辦公建筑中智能照明應(yīng)用對比分析

朱亮亮

(重慶市設(shè)計院有限公司，重慶 400015)

0 引言

隨著經(jīng)濟和高新技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對生活環(huán)境的要求越來越高，在建筑的安全性、舒適性、節(jié)能性、自動化與信息化等方面均提出更高要求。在此背景下，智能照明控制系統(tǒng)已經(jīng)走進大眾視野，廣泛應(yīng)用于各類場所。本文通過對基于電力載波技術(shù)和基于總線技術(shù)(RS485、CAN、KNX等)兩種智能照明控制系統(tǒng)進行分析對比，從而對工程設(shè)計應(yīng)用中兩種控制系統(tǒng)的選擇應(yīng)用提供一定的參考。

1 基于電力載波技術(shù)的智能照明控制系統(tǒng)

基于電力載波技術(shù)的智能照明控制系統(tǒng)(以下稱為“系統(tǒng)一”)可以做到照明控制器與光源之間供電與控制回路安全高效二合一(即沒有控制線路，將照明控制信號通過電力線和改變的交流電信號波形，傳送至被控制的燈具)，控制信號穩(wěn)定傳輸距離可達到1 000m以上，而且可以實現(xiàn)現(xiàn)場開關(guān)、手機APP、后臺電腦等全方位傳輸控制，控制回路分配也可以在不更改任何物理線路的條件下按需隨意更改控制照明LED燈具組，同時無需鋪設(shè)控制線，控制設(shè)備模塊化、簡潔化。

該系統(tǒng)主要由主控制器(智能照明控制器)、多個解碼控制器(導(dǎo)軌控制器)和與解碼器相連的燈具(帶解碼芯片的LED燈具)構(gòu)成。主控制器的輸入端與電力線的進線端相連，輸出端通過電力線與多個解碼控制器連接，每個解碼控制器均連接有與電力線相連的需要控制的燈具。

其控制原理：主控制器收到從遠程控制終端傳來的照明控制信號：(1)按照約定協(xié)議對照明控制信號進行編碼；(2)按照數(shù)據(jù)序列的內(nèi)容依次控制交流電信號的波形段發(fā)生改變，形成一組代表控制信號的波形數(shù)據(jù)組；(3)將該波形數(shù)據(jù)組通過電力線傳給解碼控制器；(4)解碼控制器接收到從主控制器傳來的波形數(shù)據(jù)組后，對波形數(shù)據(jù)組中每個波形所代表的數(shù)據(jù)進行解析，并按照波形數(shù)據(jù)組中波形的排列順序?qū)⒔馕龀龅臄?shù)據(jù)進行編碼，形成與波形數(shù)據(jù)組對應(yīng)的接收數(shù)據(jù)信號。解碼器從數(shù)據(jù)信號中獲得照明控制信號中所需要控制的燈具位置的地址位數(shù)據(jù)和控制燈具亮度的亮度位數(shù)據(jù)，對照約定的通信協(xié)議，只有燈具地址位的數(shù)據(jù)與解碼控制器所對應(yīng)燈具的位置數(shù)據(jù)相一致時，解碼控制器才向燈具發(fā)出照明亮度控制信號，改變燈具的亮度，實現(xiàn)照明控制(燈具帶讀碼芯片)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 電力載波系統(tǒng)拓撲圖

2 基于總線技術(shù)的智能照明控制系統(tǒng)

基于總線技術(shù)的智能照明控制系統(tǒng)(以下稱為“系統(tǒng)二”)以弱電總線通訊的方式控制強電末端設(shè)備，系統(tǒng)全部元件都通過一條總線連接，所有元件都可以相互交流信息，主要功能為燈光控制、窗簾控制、安全防范、AV設(shè)備及HVAC設(shè)備控制等，可對燈光進行各種控制(如開關(guān)控制、調(diào)光控制、分散集中控制、遠程控制、延時控制、定時控制、光線感測控制、紅外線遙控、移動感測控制、與其他設(shè)備系統(tǒng)的聯(lián)動控制等)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)拓撲圖

3 工程應(yīng)用對比

下文以某辦公建筑標準層為例，對比分析兩種智能照明的具體工程應(yīng)用情況。某公司裝飾功能平面以及燈具布置如圖3所示，平面功能包括會議室、資料室、經(jīng)理室、辦公室、業(yè)務(wù)區(qū)、走道、儲藏間、衛(wèi)生間等，燈具數(shù)量統(tǒng)計見圖3中統(tǒng)計表,總控制分組數(shù)88路，就地控制面板開關(guān)30個。

圖3 裝飾功能平面以及燈具布置

分別采用“系統(tǒng)一”“系統(tǒng)二”后的配電箱設(shè)計，對比分析可知，“系統(tǒng)一”由于讀碼芯片設(shè)置在末端燈具上(解碼器集中在控制器上)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，物理回路分配極大減少，且不受控制軟分組要求的限制，如果不是受到《民用建筑電氣設(shè)計標準》GB 51348-2019“照明系統(tǒng)中的每一單相分支回路電流不宜超過16A，光源數(shù)量不宜超過25個”的限制，該系統(tǒng)每一物理回路可以帶更多的燈具，大大減少配電箱的物理回路出線。同時“系統(tǒng)一”可以不額外增設(shè)調(diào)光設(shè)備，實現(xiàn)對各分組燈具調(diào)光調(diào)色功能，整體調(diào)節(jié)亮度(不需要關(guān)閉部分燈具)，在節(jié)能的同時實現(xiàn)照度均勻性，從而避免了以往通過關(guān)閉部分燈具節(jié)能帶來的照度不均勻的弊端。

另外，“系統(tǒng)一”可以大大減少平面的電氣管線敷設(shè)，特別是可以直接取消控制回路所有管線，各處面板開關(guān)均可采用無線傳播，節(jié)約了大量管線及施工成本。對比該辦公樓層兩種智能照明控制系統(tǒng)的具體設(shè)備清單及價格統(tǒng)計，如表1～2所示(電腦和網(wǎng)絡(luò)交換機均利用該公司已有設(shè)備，不另外計價)。

由表1～2可知，“系統(tǒng)一”照明箱及各類元件總價2.15萬元，“系統(tǒng)二”照明箱及各類元件總價8.41萬元，再考慮上文已經(jīng)對比分析的在平面電力管線、控制管線以及相應(yīng)施工成本的差別，對比情況如表3所示。

電力載波技術(shù)智慧照明設(shè)備明細及造價統(tǒng)計表 表1

總線制智能照明設(shè)備明細及造價統(tǒng)計表 表2

兩種控制系統(tǒng)管線費用對比表 表3

由表1～3可知，“系統(tǒng)一”的經(jīng)濟性優(yōu)勢非常突出，本文示例的項目“系統(tǒng)一”造價測算僅為“系統(tǒng)二”的24%，這僅是常規(guī)辦公項目的造價差別，如果在一些調(diào)光需求大的場所(如會議室、宴會廳等)，“系統(tǒng)二”還需增加大量調(diào)光模塊，而“系統(tǒng)一”無需增加任何設(shè)備，該經(jīng)濟性會更加突出，“系統(tǒng)一”造價甚至可以僅為“系統(tǒng)二”造價的20%以內(nèi)，由此可見電力載波技術(shù)智能照明系統(tǒng)經(jīng)濟性能的優(yōu)越性。

4 結(jié)束語

通過以上對比分析，基于電力載波技術(shù)的智能照明控制系統(tǒng)在辦公類場所中具有明顯的經(jīng)濟性優(yōu)勢(造價僅為總線式智能照明控制系統(tǒng)造價的20%～25%)，且該系統(tǒng)不受后期辦公分隔或工位的改動影響，不需要更改物理線路，只需根據(jù)新要求重新分配系統(tǒng)控制軟分組即可，具有很大的靈活性；當然，該系統(tǒng)目前存在的一個市場問題就是末端讀碼芯片需與燈具整合安裝生產(chǎn)，雖然其燈具價格和市場上同類燈具持平甚至略低于其他燈具，但是燈具類型有限，不能滿足所有功能場所需求，部分場所燈具需要和其他燈具產(chǎn)品方合作定制，但是隨著市場的需求和該技術(shù)產(chǎn)品不斷的推廣應(yīng)用，相信一定能夠通過市場調(diào)節(jié)，多方合作發(fā)展，以滿足市場的應(yīng)用需求。