基于DALI 總線技術的景觀照明低壓配電智能控制設計

于振東 瞿大成 魏立明

（吉林建筑大學 電氣與計算機學院 長春 130118）

引言

隨著科技發展及快速進步，社會對于綠色能源及節能能源越來越關注，因此在建筑領域節約能源也越來越被應用，對新建小區景觀照明也越來越關注，景觀照明傳統的照明控制方式太單一，隨著時代發展，對其控制方式出現了多元化、智慧化；人們對提高照明系統的控制和管理水平和減少照明系統的維護成本成為主要關注點，因此智慧照明在新建小區景觀照明的應用越來越廣泛。本文所介紹的新建小區的景觀照明選用了基于DALI總線控制系統的智能照明[1]。

1 DALI 智能照明控制系統的工作原理

1.1 DALI 總線協議簡介

DALI 協議是滿足智能化燈光控制需要而進行通信所必須共同遵守的規定或規則，是一種定義了實現現代電子鎮流器與控制模塊雙方之間共同遵從的一組約定。基于DALI 協議系統由各個基于DALI 控制模塊組建的，各個基于DALI 控制的智能模塊都具有遠程控制和信號通信能力，并且各個DALI 模塊的具有存儲能力，基于DALI 的各個鎮流器地址都存儲于此。燈的遠程開啟、燈光照度調節、電子鎮流器或燈的狀態等功能僅需依賴DALI 模塊中DALI 總線的傳輸指令信息的反饋。因此，在改變DALI 控制器的位置時，燈具的主供電線路并不發生改變[2]。DALI 協議的基本工作原理是通過計算機、主控制器、各個基于DALI 整流器之間實現的數據通信系統，通過計算機控制主控制器可以實現對整個園區照明系統的控制。主控制器通過連接到2 芯總線控制線上的DALI 鎮流器進行尋址來對景觀燈具進行調光及開啟控制，因此可以通過主控器對每個熒光燈進行相應開啟、關閉及亮度的調節。

1.2 DALI 協議可實現的功能

1）開啟功能：可以通過計算機遠程控制鎮流器而實現單燈及區域照明的開啟和關閉；

2）調光功能：根據相應需求進行DALI 電子鎮流器尋址，控制鎮流器，調節燈光的亮度，從而實現對燈具燈光的單一控制；

3）狀態監測反饋：利用DALI 協議可以實現監測反饋電子鎮流器或燈的狀態。

因此DALI 總線系統不僅僅能夠實現任意時間對燈具調光控制,二期還能非常有效的實現遠程對單點之間的控制[3]。

2 新建小區景觀照明特點及控制要求

2.1 新建小區景觀照明特點

近些年，新建小區景觀照明的設計出現可調光、節能、及符合小區的個性化效果的趨勢，因此居民對景觀照明的關注也更加趨于常態化，景觀照明是居民更好地享受居住生活的要點，可以讓居民更好地融入小區居住生活，以達到放松、休閑的目的。

隨著時代的發展，人們對小區燈光的要求不僅僅局限于照明，更多的是對小區居住環境的體驗，尤其是當夜幕降臨的時候，更容易吸引人們的關注。

住宅園區在提供給居民一個良好夜間光照環境的同時，還需滿足居民對園區光線環境以及夜生活的需求。在達到美觀與實用的雙重功能的前提下，吸引小區居民及外來人員的目光，引人入勝，加強對整體住宅的良好印象。

景觀照明設計需結合白天景觀和夜晚照明整體進行思考，在滿足基本需求的基礎之上進行藝術創作，通過人性化的設計讓居民更好地感受園區的魅力，讓人流連忘返。

因此住宅小區景觀照明在滿足實用性的條件前提下，更要滿足觀賞型的需求。

2.2 住宅小區景觀照明控制要求

正常照明性能及觀賞性是新建小區景觀照明設計的著重考慮點。當照明系統為滿足現場實際情況需進行復雜的控制設計時，系統對燈光的時間及亮度控制也將具備一定的復雜功能，進而實現對燈光的復雜變化需求[4,5]。

現代小區的燈光需滿足照明、美觀及節能等需求時應該滿足以下條件:

1）節約園區照明系統的能源使用，減少整體的管理維修成本；

2）實現智能控制，照明燈光效果設計更趨于可控制及智能控制方式。

3 基于DALI 總線技術景觀照明智能控制系統

3.1 DALI 的優勢-舒適調光

1）單燈單控：對單個燈具可獨立尋址，不要求單獨回路，與強電回路無關。可以方便控制與調整，修改控制參數同時不改變已有布線方式。

2）控制信號不失真：所有數字式鎮流器接收到相同的控制信號。

3）亮度能在（0～100）%的任一刻度調節。調光過程中光線連續、平滑、均勻地變化，光線不會突變和閃爍。如圖1 所示。

圖1 亮度能在（0～100）%的任一刻度調節效果圖

4）調光效果完美—對數曲線調光，符合人眼對光線的敏感度，因而更加舒適。

3.2 案例分析

某新建小區景觀照明DALI 總線技術智能照明控制系統。如圖2 所示，在18:00～22:00 之間控制景觀燈回路為全壓，后8 h開始改變照度，降低能耗。它的節電原理如下，一是景觀照明的亮燈功率可控制，根據不同區域需求改變功率實現智能調光，因此可實現整個園區只有部分區域處于高功率，對于其他區域實現節能；二是由于深夜用戶用電量巨減，用電負荷降低，這時電網電壓會高于常規電壓，這樣額外產生消耗電能，因此采用基于DALI 智能控制的景觀照明會自動設置調節電壓。因此在保持相同照度情況下，可以實現節約由于電網電壓變化產生的額外耗能，而且還能夠避免由電網電壓變化帶來對于燈具的損壞。工作過程如圖3 所示。

圖2 基于DALI 總線的燈光控制系統

圖3 基于DALI 總線技術的景觀照明控制原理結構圖

1）正常情況下，主控制器尋址DALI 鎮流器集成電路，實現控制燈具的開啟及關閉。

2）改變燈具功率以達到節能效果。通過外部電壓降功率電感，主控制電路通過DALI 鎮流器電路開路，使園區內燈具電路感性負載增加，降低工作電流，進而實現燈具的節能效果。

3）當電壓產生的變化低于220 V 時或者燈具燈珠運行狀態不平穩，通過降低功率將可能燈具燈光頻閃，因此這時通過主控制電路尋址DALI 鎮流器IC 來自動控制調節燈具，避免燈具運行出現故障或熄滅。不同時間段需要的照度不同，功率需求也不同，通過不同的控制方法實現園區燈光變化的多樣性。

3.3 DALI 系統典型接線

電子鎮流器與DALI 主機（集成總線電源）之間形成數字通信，定義DALI 協議，相比于使用能過于復雜的線路，可建立一個結構更加清晰、簡單的智能化建筑系統進行操作。相比于基本線路，DALI 調光會在照明線路上增加2 條 DALI 信號線，但由于DALI 信號線不分正負（所有 DALI部件上有“DA”標識的端口就表示DALI 信號線的接入口），故一般了解各部件所需的供電線路后，就不容易接錯了。由上可知，DALI 照明系統對線路材料無特殊要求，每個DALI 單元僅需2 條控制線及主控制線，且接口器件安裝簡單方便。

將所有驅動、面板、旋鈕及感應器的DALI 信號線并聯接入主機DALI 信號供電端口。主機及控制面板接入開關電源輸出端24 V 輔助供電線，驅動電源輸出端（LED+/LED-）接入燈具輸入端，開關電源及所有驅動電源接入市電。圖5 為DALI 總線技術的照明控制系統典型接線圖。（圖中青藍/粉色線為DALI 信號線路，圖中紅色/黑色線路為24 V 供電線路，圖中標注AC 的紫色/靛藍線路為市電，圖中紅色/黑色線路為24 V 供電線路。

圖5 基于DALI 總線技術的照明控制系統線路圖

3.4 智能照明控制系統設計原理

針對不同時間段的場景的景觀照明, 可以通過DALI 總線技術控制選擇不同照度,對每盞燈具的點亮及調光進行控制,可以實現點對點控制.主程序流程圖如圖6 所示。

圖6 主程序流程圖

4 基于DALI 總線技術控制系統節能效果分析

某新建小區建筑面積38 萬平方米，容積率為1.3的新建小區，其景觀照明中含600 盞55 W 庭院燈；400 盞38 W 草坪燈；300 盞28 W 照樹燈，對其進行了一天的照明耗電量的估算與統計，分兩種情況，一種是普通運行每天耗電，另一種是基于DALI 變照度運行每天耗電。

景觀照明每天用電耗能量每天按照（17：00～5：00）12 h 運行，（17：00～21：00）前4 h 處于正常照明狀態，后8 h 處于照度為50 %節能照明狀態，然后每盞燈平均照明時間乘以燈具總數乘以燈具功率計算。節能統計結果見表1 各功率光源節能效果統計表。

表1 各功率光源節能效果統計表

通過對比表1 中的數據，基于DALI 運行景觀照明與普通的景觀照明相比，每天可節約能耗226.4 kWh，節約用電量占比為33 %，因此使景觀照明耗能降低，達到節能的效果。

5 結論

本文對新建小區的照明控制進行相應的節能分析，基于DALI 總線智能控制技術分析結果顯示每天可節約能耗226.4 kWh，節約用電量占比為33 %，證明在節約能源的問題上是切實可行的；其二控制方式也更加靈活多變，因此此方案滿足節約能源。