办公楼大厦项目智能照明控制系统设计方案和对策.docx

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办公楼大厦项目智能照明控制系统设计方案和对策

1.概述

大厦是100米高的办公楼，总建筑面积约为34.889平方米，其主要功能有大空间办公室，一些中小型办公室、会议室、培训室、卫生间及一些公共走廊等。

1.1目的和意义

智能照明控制系统设计与应用的目的和意义：

（1）良好的节能效果

采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的预设置控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。

此外，智能照明控制系统中对荧光灯等进行调光控制，由于荧光灯采用了有源滤波技术的可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提高了功率因数，降低了低压无功损耗。

（2）延长光源寿命。

不仅可以节省大量资金，而且大大减少更换灯管的工作量，降低了照明系统的运行费用，管理维护也变得简单了。

无论是热辐射光源，还是气体放电光源，电网电压的波动是光源损坏的一个主要原因。

因此，有效地抑制电网电压的波动可以延长光源的寿命。

智能照明控制系统能成功地抑制电网的浪涌电压，同时还具备了电压限定和轭流滤波等功能，避免过电压和欠电压对光源的损害。

采用软启动和软关断技术，避免了冲击电流对光源的损害。

通过上述方法，光源的寿命通常可延长2～3倍。

（3）改善工作环境，提高工作效率

良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。

良好的设计，合理地选用光源、灯具及优良的照明控制系统，都能提高照明质量。

智能照控制系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具，可以有效地控制各房间内整体的照度值，从而提高照度均匀性。

同时，这种控制方式内所采用的电气元件也解决了频闪效应，不会使人产生不舒适、头昏脑胀、眼睛疲劳的感觉。

（4）实现多种照明效果

多种照明控制方式，可以使同一建筑物具备多种艺术效果，为建筑增色不少。

现代建筑物中，照明不单纯地为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备多种的控制方案，使建筑物更加生动，艺术性更强，给人丰富的视觉效果和美感。

以某工程为例，建筑物内的展厅、报告厅、会议室等，如果配以智能照明控制系统，按其不同时间、不同用途、不同的效果，采用相应的预设置场景进行控制，可以达到丰富的艺术效果。

（5）管理维护方便

智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，照明预置场景的参数存储在控制模块中，这些信息的设置和更换十分方便，使大楼的照明管理和设备维护变得更加简单。

1.2编制依据

根据有线输纽大厦项目组的要求，同时结合各方设计单位提供的功能需求及设计建议。

经过认真的解读和分析后设计了本套智能灯光控制系统方案。

1.3参考文件

在本次工程的设计中我方主要参考了以下文件：

1）深圳卓艺装饰设计工程公司2012年2月15日出具的设计图纸。

1.4术语及缩略语

现场总线：

是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。

主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。

照明回路：

电流通过器件或其他介质后流回电源的通路。

通常指闭合电路。

CAN总线：

CAN总线是ISO国际标准化的串行通信协议。

是国际应用最成熟与广泛的现场通信协议。

2.需求概述

2.1项目定位

本项目归属商用办公建筑照明智能化控制类别。

智能照明控制系统应是，国际通用的标准现场控制总线系统。

2.2系统要求

●国际标准总线制结构●分散、集中、对等控制

●控制模块采用标准导轨安装●控制系统模块化安装

●系统具备开放的协议●模块具有独立的CPU和储存器

●具备应急手动开关功能●系统不含带有主机性质设备

2.3系统控制

控制区域

开关控制

调光控制

窗帘控制

会议中控

动静探测

面板控制

遥控控制

时间管理

中央监控

每层前台

☆

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每层大开间

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每层卫生间

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每层走廊、电梯厅

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中、大会议室

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三、七层大开间

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大领导办公室

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每层插座控制

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2.4系统功能需求

1

需要灯光具备单回路开关、群组开关的控制功能

2

需要灯光具备单回路调光、群组调光的控制功能

3

需要灯光具备整体场景组合变化的控制功能

4

需要灯光具可编程智能触控面板控制

5

需要灯光具备无人工管理逻辑功能，定时控制

6

需要控制系统具备紧急手动开关功能

7

需要控制系统具备干接点信号，模拟量信号接入功能

8

需要控制系统具备无线遥控功能

9

需要控制系统具备对窗帘的控制与中控系统的联动功能

10

需要控制系统是高性能的现场总线型智能照明控制系统

11

需要控制系统有开放的通信接口和协议，方便与总集成联动。

开放协议：

Modbus、Opc、Lonworks或其他。

2.5系统理念需求

1

照明自动运行与人工开关相结合

2

照明亮度与应用场合相结合

3

照明以场景为基本控制单位

4

照明与第三方设备相联动

5

照明计算机集中管理控制

3.主要设计构想与实施策略

3.1系统的组成

项目采用总线型式的智能控制系统，主要用于对照明系统的控制。

也可用于环境、空调、会议中控等第三方系统联动。

3.1.1系统主要设备

系统所有的单元器件（除电源外）均有全球唯一物理地址与唯一总线地址，可通过配置软件对设备进行设置定义功能。

系统模块可分为三类：

系统单元设备、系统输入设备、系统驱动设备。

类型

设备名称

安装位置

安装方式

单元设备

电源模块

配电箱

标准导轨

通信协议模块

配电箱

标准导轨

区域通信模块

配电箱

标准导轨

场景定时模块

配电箱

标准导轨

输入设备

智能控制面板

墙壁

标准导轨

通用输入模块

配电箱

标准导轨

遥控器

---

---

红外探测器

天花

吸顶

驱动设备

智能继电器模块

配电箱

标准导轨

调光驱动模块

配电箱

标准导轨

窗帘驱动模块

配电箱

标准导轨

系统内所有模块，由控制总线（四芯控制线或网线）手递手形式依次连接成网络。

当有输入时，输入单元将其转变为信号在系统总线上广播，所有的输出驱动单元接收并做出判断，控制相应回路输出。

3.1.2系统网络拓扑

根据总线特性及其它因素考虑，每楼层设置两条或三条控制总线（根据设备数量多少而定）。

每条控制总线将区域所辖配电箱中模块与控制面板，依次手递手形式连接成总线型构造。

动静探测器通过控制线连接通用输入模块而融于总线。

举例：

CAN8总线

每条总线通过通信协议模块与楼层交换机相连接，形成子网形式。

凭借楼宇的主干网络，将各楼层的子网形成统一的智能照明控制网络。

举例：

CAN8、CAN9总线楼层汇集

此网络架构能有效地控制各子网和主干网之间的信息流通、信号整形、信号增强和调节传输速率，提高系统工作的可靠性、有助系统设备的拓展性。

3.1.3第三方设备集成连接

1、关于DALI总线

DALI灯具配置DALI可寻址镇流器，通过DALI总线，手递手连接。

DALI镇流器上配置DALI亮度感应器，做到单灯调光。

三层，分为两条DALI总线，七层分为一条DALI总线。

分别进入本楼层的*ALU配电箱。

通过DALI主控模块与智能照明设备进行232协议对接。

使DALI总线挂在CAN总线下，由CAN总线与BA系统通信对接。

2、关于会议中控

相关布置了会议中控的重要会议室，均在本配电箱内布置了智能照明通信协议模块，与本会议室会议中控系统通过协议对接。

使得，会议中控与智能照明结合。

照明前端驱动设备继电器模块、调光模块、窗帘模块等均可被会议中控所控制。

智能照明作为会议中控的下属环节。

3、关于系统管理与集成

项目设计中是将智能照明控制系统作为BA系统的一个子系统，有开放的通信接口和协议，方便与总集成联动。

开放协议：

Modbus、Opc、Lonworks或其他。

并与BA系统实现集成，将相关的信息返回给楼宇管理系统，作为维护管理信息系统的数据。

　在总控室设置智能照明的最高权限管理计算机。

分楼层可设具备一定控制权力的监控计算机。

方便日常的控制管理。

3.2系统的应用

本次设计智能照明控制系统，对大厦内的大开间办公区域、走廊卫生间电梯厅等公共区域、高层领导办公室、大型会议室等类型区域进行综合管理控制。

包括对照明管理、遮阳管理、会议中控联动等。

以及对整栋楼的插座进行智能化管理控制。

3.2.1整楼的插座用电管理

通过横向对比，空调、照明、插座并列为办公大楼的能耗大户。

其中插座的能耗管理往往容易疏忽，而造成能源的极大浪费。

本次设计插座管理根据实际用电用途需要分为“被控”与“非控”两种类型。

即传真机、实验设备、保温设备、部分重要电脑、楼等需要长期通电的用电器，列为非控插座；饮水机、灯具插座、日常办公插座、日常用电插座等在非办公时间不需要长期工作的，列为被控插座。

结合时间管理与中控调度管理进行合理开关管理。

仅用插座给饮水机供电这一个应用来举例。

饮水机作为公用设备体积较小，容易被忽视，很少有办公楼能做到下班关机断电，往往24小时不断电，饮水机不停反复加热，即白白浪费电能，又因反复加热水质不利于健康。

普通的有热胆饮水机的热胆功率为450~550W，如果每天24小时开机，那么它的日耗电量为1.08~1.32kWh。

如取1.2kWh中间值，那么年耗电量即438kWh。

每层楼仅按10台饮水机计算，8层楼年耗电量即3.5万度电。

3.2.2大办公区

在三层、七层大开放式办公区，采用DALI荧光灯单灯控制模式。

通过DALI主控模块对DALI总线上的接口DALI单灯控制器（具备DALI接口电子镇流器）进行操作控制。

在结合DALI感应器，根据室内实际照度，照明系统单灯自动调光控制，保持室内恒定的照度值。

即满足室内办公光环境需要，又最大限度节约能源。

整个办公区分成若干独立照明区域，采用可编程开关，根据需要开启相应区域的照明。

满足加班等特殊照明需要。

由于出入口较多故采用办公室内多点控制，方便人员操作，实现在每个出入口都可以开启或关闭整个办公区所有的灯具。

根据各个区域各种功能特点和不同的时间段，可预设多种照明场景，由时间管理器自动运行；同时，工作人员也可进行手动编程，能方便地选择或修改照明场景。

DALI总线通过与CAN总线的通信协议模块对接，DALI灯具与其它灯具均由照明系统采集信号，并通过控制系统发布管理命令。

通过DALI感应器的亮度传感，在DALI总线上进行调光的自动控制功能，可使系统反应精度提高，即达到最佳调光效果，又合理运用总线资源。

3.2.3办公室

领导办公室是领导办公与会客的主要区域，是对外展示形象的窗口，因此智能化设备的集中控制凸显重要。

功能的多样性必然需要多样性的灯光来配合。

因此领导公室根据实际使用需要，通过系统预设照明回路的不同明暗搭配，产生各种灯光视觉效果，使总经理办公室始终保持最符合使用需求的灯光环境（如办公、会客、休闲等多种灯光场景）。

电动窗帘通过窗帘驱动器的控制，容纳在控制系统之下，操作时只需按动某一个场景按键即可调用所需的灯光与窗帘配合应用场景。

房间内配置高档控制面板、遥控器。

预设多个场景，办公模式、会客模式、休息模式、离开模式等一按键执行模式。

3.2.4会议室

会议室作为办公大楼一个重要的组成部分，采用智能照明控制系统通过对各照明回路进行调光控制可预先精心设计多种灯光场景，使得会议室在不同的使用场合都能有不同的合适的灯光效果，工作人员可以根据需要手动选择或实现定时控制。

会议室的灯光控制系统可以通过RS232接口与中控设备相连，当需要开启会议模式时，会议室的灯能变化，窗帘、投影幕、升降投影仪自动下降；结束会议模式时，灯切换合适的效果，窗帘、投影幕、升降投影仪自动上升；会议室可根据其使用功能不同设立多种模式。

大型会议室

3.2.5公共区域

电梯厅、卫生间、走廊、接待区等公共区域采用自动照明控制，正常工作时间全开，非工作时间改为自动照明，节假日无人时可以只亮局部照明。

各入口处都有手动控制开关，便于现场手动控制。

电梯厅，照明配合时间管理与感应器起到有人灯亮，无人灯灭的节能效果。

并且给来访者或员工以人性化的照明感受。

卫生间，照明与排风均在智能照明控制范围之内。

卫生间排风在特定时间周期性开关循环，达到清晰空气而节约能源的效果。

配合男女卫门口感应器，人来门口处照明开启，排放开始运转，人走后排放延时关闭。

走廊，采用定时控制，分时段进行定时。

白天把动静感应器禁用，晚上系统自动开启感应器，实现人来灯亮人走延时关灯的节能效果。

前台接待区，配置遥控器与电脑界面控制。

起到楼层分管照明的目的，有效的在楼宇整体运作下，对本楼层的照明实现单独控制。

以满足实际场合的需求。

系统配置了时钟控制模块,对大厦的照明定时控制,按时开、关灯，节省人力、电费，提高效率和管理。

例如，早晨上班前一小时可定时开启走廊1/2灯具，给清洁人员做清洁照明；工作时间开启走廊全部照明；深夜休息时间通过红外仅开启1/3灯具，做基本照明。

每个楼层的公共区域照明的控制回路近50路，每路按1KW计，每小时的用电量为50度。

利用设计的1/3模式,（上班前模式只开1/3灯具一小时）与（下班后模式只开1/3灯具一小时）节约电能为50*2*2/3即65度.大厦总共有8层,这样商场每天节电为520度。

按商品用电电费1元计，每年节约超过18万元RMB。

而此仅仅为公共区域设置的模式其中一项而已，其他各种节能某式，如巡更模式、值班模式等等可营造出节能价值更为惊人。

此处不予逐项推算。

模式举例

在上班高峰期，灯光全开；人少时启动动静感应器，感应到有人来往才启动灯具；子夜时段可设置长明灯加动静感应器控制。

3.3系统的环境要求

3.3.1物理位置

各种控制模块均置于配电箱中，明箱或暗箱均可。

不需另设配电箱，配电箱子尺寸需根据模块数量而核定。

控制面板安装于相应控制灯光回路附近墙面上，与传统开关面板安装方式一致，安装位置可根据装饰效果而定，无特定需求。

详见系统3.1.1系统主要设备。

3.2.2强电需求及初步设计

整套照明控制系统为分布式照明监控系统。

1、各照明区域均设有强电配电箱，智能照明模块安装此处。

2、配电箱内应有与回路相匹配的断路空开、导轨、线排等附件。

3、所以受控照明灯具回路的强电线（火线、零线），均引入配电箱内。

按图纸进行回路线标的标记。

4、注意三项电负载平衡，非调光模块上，可以接不同相序。

调光模块上，同一个模块的所有回路应为同一项。

3.2.3需要其它系统或专业配合事项

1、调光灯具的选型。

灯具为可调亮度型灯具。

2、配电箱尺寸的制作，需与智能照明控制模块尺寸相符合，并有余位。

3、强电线缆、空开规格尺寸按电气规范进行选取。

4、强弱电布线。

所有强电线均采用设计院要求型号电缆敷设，强电线（负载的火线、零线）都拉至配电箱内，所有弱电线均采用RVVP4*0.5（四芯带屏蔽软线）或UTP5（超五类网线）线敷设，以手拉手方式将每个面板与模块连通。

5、智能控制面板安装，所有面板采用86底盒预埋安装方式，安装高度保持面板下沿离地1.5米左右；所有控制模块安装于配电箱内，控制模块是35mm标准导轨安装方式。

3.4系统的设备选型

3.4.1选型原则及依据

1、由于本项目的重要性与特殊性。

因此工程的设计要求也非常高，一般的普通总线技术绝对不能满足它的要求。

因此国际通用的CAN总线技术，保证其先进性和稳定性。

2、本项目建设中所有的产品采用CAN总线技术，该项技术符合国际潮流及建筑发展方向的强、弱电分离式布线。

强电走天花板或墙体，让人体所能接触的全为弱电。

照明系统进行智能化设计后，只需采用电脑、弱电开关或其他控制方式就能控制整个系统，安全系数非常高。

3、系统设计考虑到本项目的整个智能系统所涉及的各个子系统的信息共享，确保智能系统总体结构的先进性、合理性、兼容性和可扩展性。

在设计上遵循全面规划和分步实施原则，并能随技术的发展不断升级。

设计全面、周到、预留充分的预埋余量，以适应未来发展的需要。

4、在设计中涉及的设备产品，均采用高可靠性设计。

主要设备的系统模块，如继电器模块、场景定时模块、电源模块等均有冗余备份。

5、本案采用智能面板、计算机控制、模块手动开关作为控制方式。

任何一种控制方式都可以独立控制，不受另一种控制方式影响或制约。

使本案达到最高安全稳定级别。

6、考虑到本项目负载回路灯具数量多，灯光启动瞬间冲击电流会较大，结合实际现场通风环境与电压的影响，选用抗击灯性负载电流优良的磁保持型继电器模块，并运用软启动技术以保证电路稳定与用电器安全。

7、系统操作功能具有高度灵活方便性，维护与编程人员可在控制系统总线上的任意控制点进行监控、场景修改，场景修改方便简单且无需使用烧写器等工具。

3.4.2主要技术指标

序号

项目内容

主要功能及技术指标

1

控制系统

1、具备单回路开关、群组开关的控制功能

2、具备单回路调光、群组调光的控制功能

3、具备DALI单灯控制接入功能

4、具备整体场景组合变化的控制功能

5、具可编程智能触控面板控制

6、具备无人工管理逻辑功能，定时控制

7、具备紧急手动开关功能、磁保持功能

8、具备干接点信号，模拟量信号接入功能

9、具备无线遥控功能

10、具备对窗帘的控制与中控系统的联动功能

11、高性能的现场总线型智能照明控制系统

12、有开放的通信接口和协议，方便与总集成联动。

2

控制方式

智能面板控制、遥控控制、定时控制、感应控制、模块手动开关控制，电脑集中控制控制、第三方设备联动控制等。

3

产品设备

电源模块

功能说明：

为智能照明系统提供优质的24VDC电源，与普通的AC/DC电源模块不同，它增加了抗EFT、浪涌等功能，并支持电源的冗余切换。

性能参数：

工作电压：

220VAC±10%

输出电压

24VDC，1A

环境条件：

工作温度0℃－45℃，工作相对湿度20%－90%

安装使用：

标准35mm导轨安装

外型尺寸（长×宽×高）108×88×66（mm）

应用场合：

为智能照明控制系统提供24V直流电源

端子定义

L火线N零线G地线

24V+电源输出正GND电源输出负

通信协议模块

功能说明：

智能照明的通信转换模块。

支持IP、CAN总线、RS232/485三方转换，支持CAN总线通过IP网络延伸功能，其中IP支持TCP/UDP

工作电压：

工作电压：

24VDC，20MA

信号接口：

1个以太网口10/100M自适应双全工

1个CANBUS通信口

2个RS232/485/422通信口

环境条件：

工作温度0℃－45℃，

工作相对湿度20%－90%

安装使用：

标准35mm导轨安装

外型尺寸（长×宽×高）108×88×66（mm）

应用场合：

1、CAN总线需要连接LAN/WAN时

2、CAN总线需要通过RS232/485与第三方系统进行数据交换时

3、CAN总线需要借助以太网延长通信距离时

场景定时模块

功能说明：

可存储500条规则，用于实现不同的场景、周期、定时功能等功能。

性能参数：

工作电压：

24VDC，20MA

通信方式：

CAN总线

每个场景最多255个规则，可以嵌套。

环境条件：

工作温度0℃－45℃，

工作相对湿度20%－90%

安装使用：

标准35mm导轨安装

外型尺寸（长×宽×高）108×88×66（mm）

应用场合：

1、需要实现场景定义控制时

2、需要定时进行场景控制时

端子定义

24V+电源输入正GND电源输入负

CAN-H总线高输入CAN-L总线低输入

智能LCD控制面板

功能说明：

是一款多功能控制面板，采用电容式触摸按键可与其他的模块配合使用，能控制灯光，调光，窗帘，空调，音响，电视，DVD，红外等多种设备，同时设备的状态能实时在LCD液晶翻页显示

性能参数：

工作电压：

24VDC，20MA

通信方式：

CAN总线

按键数量

4个固定，8页×4个自定义按键，内容可以是文字或图片，通过CAN总线下载；

按键模式：

4种功能模式设定，32个按键模式

环境条件：

工作温度0℃－45℃，工作相对湿度20%－90%

安装使用：

标准86底盒安装

外型尺寸（长×宽×高）86×86×34（mm）

应用场合：

一个LCD智能面板可替代多个触模式智能面板，以实现在单一面板上对整个照明控制系统的全部操作。

同时，LCD智能面板的显示内容可以自定义，因此，能更广泛地适用不同的应用场合。

端子定义

24V+电源输入正GND电源输入负

CAN-H总线高输入CAN-L总线低输入

4路继电器控制模块

功能说明：

提供4路16A继电器输出控制模块

工作电压：

24VDC

工作频率：

47Hz-63Hz

工作电流：

20mA

工作环境：

温度0℃－45℃;相对湿度20%－90%

安装使用：

标准DIN导轨安装（35mm）

外形尺寸：

长108（mm）×宽88（mm）×高66（mm）（6个模数）

用户控制：

数据检测开关、总线定义开关、旁路手动开关

控制回路：

4路

额定负载：

16A/路64A/控制器

瞬间峰值：

80A/路

诊断LED：

运行/停止

保护功能：

具备过压、低压、浪涌保护；不具备断路保护

产品功能特性：

◇具备4路16A继电器控制输出功能

●◇具备通信状态、电源状态、负载状态实时显示功能

●◇具备软件设定继电器互锁功能

●◇具备软件设定逻辑关系功能

●◇具备系统断电，继电器保持原有状态功能

●◇具备停电后恢复供电，设定来时回路状态功能

●◇具备单回路的手动开关功能

4路调光模块

功能说明：

提供4路调光输出控制模块

工作电压：

24VDC

工作频率：

47Hz-63Hz

工作电流：

30mA

工作环境：

温度0℃－45℃;相对湿度20%－90%

安装使用：

挂壁安装

外形尺寸：

长108（mm）×宽88（mm）×高66（mm）（6个模数）

用户控制：

数据检测开关、总线定义开关、旁路手动开关

控制回路：

4路

诊断LED：

运行/停止

保护功能：

具备过压、低压、浪涌保护；不具备断路保护

产品功能特性：

◇具备4路1A调光控制输出功能

●◇具备通信状态、电源状态、负载状态实时显示功能

●◇具备软件设定继电器互锁功能

●◇具备软件设定逻辑关系功能

●◇具备单回路的手动开关功能

5、◇具备软启动功能

6、◇具备无级循环调光功能

4.配置清单及图纸

4.1智能照明系统清单

（详见《智能照明配置点位清单》）

4.2智能照明系统图纸

（详见《智能照明系统图》）

5.系统测试及验收

（详见《系统测试方案》）

6.人员培训

（详见《商务条款》）

7.售后服务承诺

（详见《商务条款》）