浅谈EIB智能照明控制系统在图书馆的应用

时间：2021-08-23作者：安科瑞电气股份有限公司浏览：251

李茫茫

安科瑞电气股份有限公司  上海嘉定  201801
【摘要】EIB总线作为楼宇家居自动化控制技术的主流，具有适应性好、功能强大与可靠性高等多方面优点，能很 好地满足定时、合成照度、人体检测和手控等不同的照明控制需求。通过智能化的自动控制实现了楼宇的舒适照 明和节能照明两大目标，克服传统照明解决不了的问题。 
 
【关键词】智能照明；EIB总线技术；自动控制；节能
 
1 引言
楼宇照明系统是楼宇自动化系统（BAS）的重要组成部分，它为人们的工作、学习和生活提供了一个舒适的照明环境。但随着节能减排、低碳环保理念的深入人心，对楼宇照明系统的任务也提出了更高要求，不仅要达到舒适照明，还要实现节能照明。近年来国内智能楼宇的逐渐兴起，自动控制等技术被应用于楼宇建设中，使原本传统单一的建筑有了一些智能可控的元素。同时，这也给照明系统顺利完成两大任务带来了可能性。 
 
2 楼宇照明系统的控制需求方式
在楼宇照明中，一般有以下几种控制需求方式： 
1.定时控制：即按既定的作息时间表控制照明时间，能满足不同时段的照明需求。需事先制定作息时间表，控制方式*实现。但如突遇天气变化，临时加班等情况则灵活性较差，且不能较好地实现节能。 
2.区域控制：以区域划分来实现差异照明，不同区域实施不同的照明控制。如办公室与公共区（走廊、楼梯、卫生间）就有不同的照明需要。 
3.室内检测控制：通过移动探测传感器、红外传感器、照度传感器等检测设备作为照明控制的触发装置。例如当检测到人体发出的红外辐射，或是有人物移动时则开启照明。当自然光线较强时，降低人工照明亮度，自然光线较弱时，则加强人工照明亮度。 
总之，要实现科学合理的照明，在舒适的基础上达到节能，是一项较为复杂的任务。因此要借助一些技术手段来较好地实现照明控制。
 
 
3 EIB总线技术
EIB总线技术是引自欧洲的现场总线安装规范， 是目前在电气布线领域应用很广的一种产品标准，常被用于楼宇、家居的自动化安装，具有以下几个方面的特点。 
3.1 适应性好 
EIB总线可支持双绞线、电力线、无线电和红外线四种介质。可以很好地满足不同安装场合的需求，有很强的适应性。例如电力线可用于对旧建筑的改建，无线电和红外线用于难以敷线的场合。而双绞线则是目前应用很广泛的介质。 
3.2 功能强大 
EIB总线网络组态灵活，控制系统可大可小，拓扑结构容量惊人。以域、区、线为单位，通过区耦合器和线耦合器的连接可形成挂接设备达 15*15*64=14400个的大型网络。目前，已研制出4000多种EIB功能元件，可分为传感器，执行器和系统附件三大类，它们的出现使得EIB几乎覆盖了建筑电气控制的所有功能。并且，通过RS232接口与计算机监控中心相连，在**软件ETS的编程下，EIB系统元件还能以组地址的方式相互结合，实现复杂多变的全局控制。 
3.3 可靠性高 
EIB总线上各元件设备的控制信号具有很大的随机性，时有时无，或相继发出信号，或同时发出信 号。由于总线上各元件配备了物理地址，就了信号传输的准确性。同时，EIB 采用了CSMA/CA（具有避免冲突的载波侦听多路访问）技术，避免了信号丢失和冲突的现象，进一步提高了信号传输的质量。因各元件还配有内置的微处理器和存储器能独立工作，任何一个元件的故障都不会影响系统其它部分的正常运行，可靠性高。 
 
4 楼宇的照明控制设计
以某校图书馆照明系统为例，应用 EIB 总线技术来实现分散管理，集中控制的智能照明系统设计。 图书馆内部功能区可分为学生自习室、图书借阅库，办公室、多功能报告厅以及公共区（走廊、楼梯、卫生间）5 部分。 
4.1 图书馆照明区域控制需求分析和设计 
（1）学生自习室、图书借阅库：主要提供给学生在课余时间自习或是借阅图书使用，使用时间为8：00-21：00。鉴于人员活动较为频繁，使用率高，常采用定时控制方式。但如只单纯依靠定时开关势必会造成浪费。例如在白天自然光线强时却仍然开启全部照明，则显得不太合理。在此可考虑定时开关与合成照度控制结合的方式来实现照明。一般办公室内人体舒适的照度值为 300lux，可以此值作为照度控制的参考值。 
以定时开关为控制**条件，再检测实际自然光照度，按照“自然光照度+人工照度=300lux”的条件来动态调节人工灯源的照度及输出功率。 
（2）办公室：包括馆长办公室、采编室等。由于此区域为个人活动空间，人员进出频率较低，所以可采用红外或移动探测器作为灯控开关。当人员进入时照明开启，离开时则延时关闭。同时配备合成照度控制，只有当人员进入且照度不足 300lux 的情况下照明开启， 并同样以自然光强度值来动态控制人工照明的输出量。且因属于个人办公场所，活动自由度大，还需配备照明独立手控开关，以手动方式强开或强关照明。 
（3）多功能报告厅：是用于学术会议、讲座、演讲、报告和颁奖礼的多功能厅。除了活动时段所需的正常照明外，在某些情况下还需灯光模式的变换。例如在报告中使用投影时，舞台灯光可能要减弱，而在颁奖礼时，则需加强舞台灯光等等。此时可根据实际需要设置多种灯光模式。如模式 A：舞台灯光减弱；模式B：舞台灯光加强；模式 C：会场灯光减弱；模式 D：会场灯光全灭，等等。或将多种模式相互组合，使用时通过手控开关自由选择。 
（4）公共区：包括走廊、楼梯、卫生间等。由于此类区域只需提供夜间可视光线，因此采用定时控制即可，在 17：00-21：00 开启照明。另外，还需安装夜间长明灯，开启时间则在 21：00-7：00。并随冬夏季节的更替，延长或缩短照明时间。 
当图书馆闭馆时，除办公室区域外其它照明定时关闭，长明灯开启。而当到24：00时，馆内灯光除长明灯外全部关闭。同时通过 EIB 总线控制不同组长明灯轮流开启，以延长使用寿命。 
4.2图书馆 EIB 总线智能照明设计 
4.2.1图书馆 EIB智能照明布线 
EIB总线以域、区、线为单位，一个域有15个区，一个区有15条线，一个区下至多可连接64个元件设备。此时可将有相同控制要求的区域照明划分为一个区，如公共区中的走廊、楼梯、卫生间和长明灯，都是以定时方式来控制，见图 1、图 2。而对自习室/借阅室、办公室和多功能报告厅而言，它们因需要加上人体检测、合成照度控制以及手控开关功能，所以在线路连接时便会增加相应的传感设备与控制开关。当一个EIB区容纳不下同一区域所有设备时，可相应增加EIB区的使用数量，直到满足为止。


在此以办公室为例，应用系统控制软件 ETS3，选择相关设备进行总线连接。元件包括 LK/S4.1 线路耦合器，SV/S30.640 电源供应器，SW/S4.5 定时控制器，6124 四键带显示智能控制面板，6131 移动探测器，6197 调光控制器，SA/S8.10.1 开关驱动器，通过配置物理地址，进行总线连接。如图 3 所示：


4.2.2 图书馆 EIB智能照明控制软件设计 
在 ETS3 的编程下，图书馆 EIB 智能照明控制可实现定时、红外/移动、调光、手动控制（模式选择）等功能。其总体工作流程如图 4 所示。其中在多功能报告厅中如以手控方式选择了某种照明模式，如模式A：舞台灯光减弱，则后续控制将继续对会场照明有效；如模式 C：会场灯光减弱，后续控制将只对舞台照明有效；如同时对舞台和会场照明都进行了手动控制，后续控制将无效。 


 
5安科瑞智能照明控制系统
5.1系统简介
Acrel-BUS智能照明控制系统，是基于KNX总线技术设计的控制系统。KNX总线技术起源于欧洲，是在EIB，Batibus和EHS这三种住宅和楼宇的总线控制技术上发展起来的，其中EIB（European Installation Bus,欧洲安装总线）是该总线技术的主体。
Acrel-BUS智能照明控制系统采用标准的2*2*0.8EIB BUS总线（即KNX总线）作为总线线缆，将所有的智能照明控制模块连接到一起并组成一套完整的控制系统，既可实现照明灯具的远程集中控制，又可实现就近控制功能。该系统理论可连接控制模块数量达580000多个。
安科瑞智能照明产品种类齐全，方案完善。用户可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能控制，特别适合于各类智能小区、医院、学校、酒店，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明系统。
5.2系统工作原理示意图


5.3产品选型
5.3.1开关驱动器
用于对设备进行开关控制的驱动器，具有延时、预设、逻辑控制、场景、阈值开关等功能，电气参数如下：


5.3.2调光驱动器
2路0-10V调光器，可对每路进行回路开关控制并输出0-10V调光信号对具有0-10V调光接口的灯具进行调光,具有开关、场景、状态反馈等功能，电气参数如下：
 


5.3.3传感器
传感器是一种能感受外界信号、物理条件（如光、移动）的设备装置，并将感应的信息传递给其它设备装置（如调光器、开关驱动器），电气参数如下：


5.3.4总线电源
KNX/EIB系统标准供电电源，为总线提供电压640mA 输出电流，至多可以为 64 个设备供电，带总线复位、 过流指示和短路保护。标准导轨安装，电气参数如下：


 
5.3.5智能面板
用于接受按键触动信号，可通过区分短按与长按并结合不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能，电气参数如下：


5.3.6干接点输入模块
用于接受外部干接点信号输入，可通过不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能，电气参数如下：
 


5.4系统功能
（1）光照度（需要配照度传感器）监测，对利用自然光照明区域，根据自然光照度变化，进行照明控制和调节，满足照明和节能要求；
（2）公共区域、走廊、通道、门厅、电梯厅等的照明，应设置红外或微波类人体感应器，并结合智能控制面板，实现各种场景照明控制，尽可能较少灯具点亮时间；
（3）楼梯间照明采用人体感应探测控制；
（4）设备房、设备房走道采用分组就地控制；
（5）室外路灯、景观等照明采用光照度控制结合时控的集中控制方式；
（6）监控系统界面友好，画面美观,实时显示各区照明工作状态；
（7）应具有完善的用户权限管理功能，避免越权操作；
5.5系统应用领域


5.6系统的控制优势
（1）系统可通过、触摸屏、电脑对现场的灯光、空调及窗帘等进行远程集中控制，使得控制更加方便智能，用户体验更好；
（2）系统中控制模块均工作在直流30V安全电压下，用户操作更加安全、舒适；
（3）系统在实施过程中，充分结合自然光及人员的活动规律来自动控制灯光，减少能源消耗，达到很好的节能效果；
（4）系统采用分布分布式KNX总线结构，搭建简单灵活，系统内各模块互不影响，可独立工作，可靠性更高；
（5）多种控制方式可供选择，如本地控制，自动感应控制，定时控制，场景控制和集中控制等，控制方式更灵活；
（6）系统的自动控制、远程集中控制等功能，在实现自动化的同时，大量减少了值班人员，提高了管理水平和工作效果；
（7）升级系统内控制模块或更改系统功能时，*增加连接线，不需关闭整个系统，只需更改设备参数即可实现，维护方便，操作简单；
（8）系统可与消防系统联动，在出现消防报警时，强制打开应急回路，方便人员疏散，从而降低了人员伤亡的风险，提高了建筑的安全性。
5.7安科瑞组网方案
智能照明控制系统组网方式灵活，扩展方便，当系统模块数量较少、距离较近、范围较小时，各设备以树形枝状延伸，构成支路系统智能照明控制系统；当系统模块数量较多、距离较远、范围较大时，用支线耦合器组成多条支路，构成区域智能照明控制系统；当系统模块数量很多、距离很远、范围很大时，用支线耦合器、区域耦合器等构成楼群智能照明控制系统。


6 EIB总线照明控制的优势
6.1 传统照明的特点 
（1）一般是依靠机械开关进行简单的手动控制，管理不灵活，不能实现准确控制，人员工作量较大，同时也易造成浪费，节能效果不佳。 
（2）需安装较多控制开关。由于控制开关处于负载回路，当远距离控制时，电缆和布线量大。且随着负载的变大，开关容量也要变大。 
6.2 EIB 照明控制的特点 
（1）集中管理模式降低了人员工作量，通过修改控制指令能实现自动控制。结合传感器应用不仅能有多种控制模式，还能让控制更为准确，减少能源浪费。 
（2）所有的输出设备安装在一条总线上，布线量少，即便远距离控制，也只需增加总线长度。负载容量变大时，只需加大输出单元容量，而与控制开关无关。
总之，实践证明，EIB 照明控制系统具有很大优势。以 EIB 总线技术设计的照明系统不仅节约了大量的人力物力，还便于管理，能够实现多种控制需求，是楼宇照明智能化的优良选择。
 
 
【参考文献】
［1]任占强．建筑工程智能照明控制系统技术应用（电子版）［J］．城市建设理论研究，2014（1）．16-22．
［2]赵立琼.基于 EIB总线的图书馆智能照明控制.
［3]安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版.

安科瑞电气股份有限公司专注于4G计量表,多用户表,分表计电,建筑能耗系统,蓝牙电表,马达保护器,配电房运维系统,配电列头柜,手机抄表系统,温度监测方案,线路保护器,银行安全用电,远程抄表系统等, 欢迎致电 13774416974

• 词条

  词条说明

• 浅谈面向智能电网应用的电力大数据关键技术

  李茫茫安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801 摘要：作为城市建设发展必须的资源资源之一，电力能源供应的稳定性至关重要，而电力系统可靠运行，才是保持电能持续稳定供应的根本性**，随着电气工程及其自动化技术的发展，电力系统逐渐迈向智能化、自动化，在运行稳定的前提下，运行效率会有所提升。在智能电网中，大数据分析是必不可少的，而其中又包含了分析、处理，以及集成技术，只有**每项技术可以为

• 【电瓶车充电桩】充电桩的种类

  充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费

• 朝阳**能耗监测系统

  李茫茫             安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定 201801  摘要：公共建筑是节能大户，做好公共建筑节能工作，对促进和带动全社会节能工作，实现节能减排目标，落实“转方式、调结构”重大战略具有重要意义。本文以Acrel-5000能耗监测系统

• 苏州新港B31商贸中心电力监控与电能管理系统的设计与应用

  苏州新港B31商贸中心电力监控与电能管理系统的设计与应用基本信息：项目名称：苏州新港B31商贸中心电力监控与电能管理系统的设计与应用项目地点：苏州实施时间：2011年2月项目简介：苏州新港B30商贸中心，位于狮山苏州乐园的南侧。规划以地铁一号线为纽带，通过站点的结合设计，将项目地块与苏州乐园的狮山广场、绿宝广场等商圈形成一个沿着长江路两侧的综合商业功能带，逐步形成苏州新区的城市动力核心区。该系统总