李 剛

（廣東省建筑設計研究院，廣東廣州510006）

0 引言

隨著科學技術的發(fā)展，人們越來越多地把智能控制策略應用到照明控制系統(tǒng)中來，從而形成了當今照明控制的主流——智能照明控制系統(tǒng)。EIB就是歐洲安裝總線（European Installation Bus），為了便于在全球推廣，又叫做電氣安裝總線（Electrical Installation Bus）。

與傳統(tǒng)的工業(yè)控制現(xiàn)場總線相比，EIB更適合家庭、樓宇自動化領域的應用。其通信協(xié)議遵循OSI（開放式系統(tǒng)互連參考模型）協(xié)議，提供了OSI模型所定義的全部七層服務，是一個開放的、分布式、面向樓宇和家庭控制的網絡總線協(xié)議。

EIB系統(tǒng)采用分層分布式網絡拓撲結構。系統(tǒng)的基本單元是線，每條線上最多可接入255個設備；線的上一層為區(qū)，最多15條線經線耦合器組成區(qū)；EIB的頂層為域，可通過區(qū)耦合器構成復雜的系統(tǒng)。EIB總線網絡組態(tài)靈活，控制系統(tǒng)可大可小，拓撲結構容量驚人。以域、區(qū)、線為單位，通過區(qū)耦合器和線耦合器的連接可形成掛接設備達15×15×64=14 400個的大型網絡[1]。采用EIB總線的智能照明系統(tǒng)，根據一般辦公樓運營經驗統(tǒng)計，其節(jié)能效果可達30%以上。

1 EIB總線技術特點

作為引自歐洲的現(xiàn)場總線EIB，是目前電氣工程上應用較廣的產品標準，其具有以下幾個特點：

1.1 較好的適應性

EIB總線可支持雙絞線、電力線等四種介質，滿足不同安裝場合的需求，有很強的適應性。

1.2 完備的功能

網絡組態(tài)靈活，拓撲結構多樣，可連接大數(shù)量的設備組建網絡，實現(xiàn)多變的控制。

1.3 具有較高的可靠性

EIB采用了CSMA/CA（具有避免沖突的載波偵聽多路訪問）技術，避免了信號丟失和沖突的現(xiàn)象，因各元件能獨立運行工作，任一個元件的故障都不會影響系統(tǒng)其他部分的正常運行。

1.4 總線元件齊全

建筑電氣有關的幾乎所有控制功能，EIB都有相應的模塊來實現(xiàn)。它也體現(xiàn)了開放系統(tǒng)的巨大優(yōu)越性：基乎沒有哪個廠商憑借一己之力可以開發(fā)功能如此齊全的全系列產品[2]。

2 樓宇照明控制的需求

目前，大型公共建筑面積大、功能復雜、人流量高，采用自動照明控制系統(tǒng)可以有效地對照明系統(tǒng)進行全方位控制，加強系統(tǒng)對各類不同需求的適應能力，提升建筑物的整體形象，有效節(jié)約照明系統(tǒng)的能耗，大幅度降低照明系統(tǒng)的運行維護成本。

根據GB 50034—2013《建筑照明設計標準》，在樓宇照明中，一般有以下幾種要求：

（1）具備信息采集功能和多種控制方式，可根據不同場景設置不同的控制模式；

（2）可實時顯示和記錄所控制照明系統(tǒng)的各種信息；

（3）具備良好的中文人機交互界面，宜預留與其他系統(tǒng)的聯(lián)動接口。

EIB智能照明控制系統(tǒng)功能比較完備，可實現(xiàn)以上要求。對于校園，可按不同的教學要求設定不同的燈光模式，如普通教學模式和多媒體教學模式，它們之間可按需要切換；設置于監(jiān)控室的智能控制主機，可實時掌握、記錄大樓內各照明設備、空調設備的運行狀況，并記錄不同時間系統(tǒng)的各種信息；主機通過總線預留的相關接口，可與其他系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動，如火災自動報警系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)等。

PFS投加量為1000 mg/L，設定磁化頻率130 Hz、磁化時間5 min，磁化強度對出水余鐵及亞鐵含量和pH值的影響如圖6所示。由圖6可知，磁化強度為3～9 mT時，出水的余鐵和亞鐵含量均逐漸增加，且出水pH值呈降低趨勢；當磁化強度增大到12 mT時，出水的余鐵和亞鐵含量降低；繼續(xù)增大磁化強度，出水的余鐵和亞鐵含量呈增加趨勢，pH值繼續(xù)降低。因此，選擇磁化強度為12 mT較適宜。

3 校園中典型建筑物的智能照明設計

3.1 圖書館

以某校圖書館為例，采用EIB總線技術，可實現(xiàn)其分散管理、集中控制。該圖書館共七層，首層是計算機中心、電房、停車場；二層是圖書閱覽大廳和借書處，三至七層是閱覽區(qū)、藏書區(qū)和自習區(qū)混合。

根據GB 50034—2013《建筑照明設計標準》相關規(guī)定，閱覽區(qū)照度標準值300 lx，藏書區(qū)照度標準值200 lx，自習區(qū)照度標準值300 lx，照明功率密度限值不大于8 W/m2，照明光源使用細管直管三基色雙管熒光燈。

閱覽區(qū)和藏書區(qū)主要供學生自習和借閱圖書使用，使用時間相對比較頻繁，可采用定時控制方式，若純依靠定時開關會造成浪費。白天可采用定時開關與合成照度控制結合的方式實現(xiàn)照明，當有人員在閱覽區(qū)自習且照度不足300 lx時，照明開啟，光傳感器模塊采集自然光強度值，以此動態(tài)控制人工照明輸出量。

走廊、樓梯、衛(wèi)生間等公共區(qū)域只需提供晚上可視照明，采用定時控制即可。另外，夜間還需安裝值班照明長明燈，設置時間22：00—次日07：00。

根據圖書館的要求，選用了2×20 W的細管直管三基色雙管熒光燈作為燈具，采用相對靈活的布置方式，燈橫間距是3 m，縱間距是1.8 m，每個都帶反射罩，里面有兩個燈管，光線感應模塊TX025，光感應探頭選擇明裝的EE003，傳感器選擇TX510。圖書館系統(tǒng)拓撲結構圖如圖1所示，這樣設計能夠利用光纖傳感器和人體傳感器來實現(xiàn)場景控制，從而達到智能照明要求和節(jié)能需要。

圖1 圖書館系統(tǒng)拓撲結構圖

注：*14代表元件的數(shù)量為14個，*7代表元件的數(shù)量為7個，TA008是線路耦合器，TXA110是電源模塊，TX207C是開關驅動器，TX025是光線感應模塊。

3.2 辦公樓

根據GB 50034—2013《建筑照明設計標準》相關規(guī)定，辦公樓辦公室的照明標準值為300 lx，照明功率密度限值不大于8 W/m2。辦公室的一般照明宜設計在工作區(qū)的正前方，采用高效節(jié)能的熒光燈及節(jié)能型光源，并選用無眩光的燈具。燈具布置應合理，從而使屏幕上的反射眩光達到最小。合理的燈具布置配合不同的空間和裝修風格，能夠美化環(huán)境，營造氛圍。

理想的辦公環(huán)境及避免光反射的方法：

對于照明節(jié)能，傳統(tǒng)靠人意識控制開關兩種狀態(tài)實現(xiàn)燈亮和滅，這是不夠的。在歐洲，很多辦公室廣泛使用“人體感應+調光控制”方式，將辦公室按使用區(qū)域分區(qū)，再配以靈敏的人體感應器，根據設定的照度，自動調節(jié)燈光的亮度，并最大程度地利用自然光，當人離開座位一段時間后，可將亮度調低或熄滅燈具。

由于辦公室相對較小，所以每個辦公室房間只選用了一個20 W的熒光燈作為燈具，采用燈管居中布置方式。小辦公室外面的公共辦公室就采用3×2的燈具布置，光線感應模塊選擇TX025，光感應探頭選擇暗裝的EE002，傳感器選擇TX511。辦公室系統(tǒng)拓撲結構圖如圖2所示，這樣設計能夠利用光纖傳感器和人體傳感器來實現(xiàn)場景控制，從而達到智能照明要求和節(jié)能需要。

3.3 教學樓

教學樓主要為普通教室、多媒體教室和部分機房。教室照度設計標準值，室內平均照度300 lx，講臺照度500 lx，照明功率密度限值不大于8 W/m2。普通教室使用時間為08：00—21：00，一般情況下教室處于開燈狀態(tài)，在非使用時間再集中關閉，在無人時燈仍然開著，這樣會造成浪費。利用智能照明控制系統(tǒng)，根據不同時間段使用需要，采用分時控制，關閉不必要的照明燈具；同時充分利用自然光，對室內照明照度值進行自動調節(jié)，實現(xiàn)照明節(jié)能。

圖2 辦公室系統(tǒng)拓撲結構圖

本系統(tǒng)主要的硬件配置包括：電源模塊、開關模塊、時控模塊、調光模塊、LC耦合器、IP網關等。在監(jiān)控中心設置一臺智能照明控制系統(tǒng)主機，安裝組態(tài)軟件WinSwitch和編程軟件ETS。

以一多媒體教室為例，建筑面積約120 m2。燈具主要為熒光燈，按區(qū)域隔燈劃分回路，燈具與側窗平行，每個多媒體教室設計一照明控制器，設4個控制回路，根據需要可實現(xiàn)1/4～4/4照度，照度傳感器設置在教室窗邊，控制窗邊燈光和電動窗簾。同時，可對投影儀、屏幕等進行控制，以達到最佳節(jié)能控制效果，也提高了教學管理的質量。

4 結論

本文所論述的智能照明系統(tǒng)主要是為了節(jié)約建筑能耗，促進建筑智能化而設計的。本設計基于EIB總線智能照明控制，并給出了設計方案。主要完成的工作有：

（1）EIB總線分析：介紹了EIB總線原理、拓撲結構、協(xié)議模型、功能細節(jié)，分析了EIB總線的特點。

（2）照明方案設計：從EIB總線特點和樓宇照明控制的需求出發(fā)，介紹了基于EIB總線的校園智能照明方案。而且本設計對組成總線的元件做了簡單的介紹，并針對某高校的圖書館、辦公樓、教學樓設計了EIB網絡拓撲結構。

綜上所述，EIB作為一種全新的現(xiàn)場總線技術，用途廣泛，拓撲結構多樣，預留有與其他系統(tǒng)聯(lián)動接口，安裝使用方便，不僅能節(jié)約人力、物力，還方便管理。針對當前高校的智能化建設，某高校智能照明系統(tǒng)設計的實現(xiàn)，將為學校帶來節(jié)能環(huán)保和高效管理的良好前景。

[1]任占強.建筑工程智能照明控制系統(tǒng)技術應用[J].城市建設理論研究（電子版），2014（1）：16-22.

[2]WERTHSCHULTE K,SCHNEIDER F.Linking devices to theEuropean Installation Bus[C]// Proceedings of the 18thIEEE Instrumentation Measurement Technology Conference,2001:827-832.