于振東 瞿大成 魏立明

（吉林建筑大學(xué) 電氣與計算機學(xué)院 長春 130118）

引言

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

1 DALI 智能照明控制系統(tǒng)的工作原理

1.1 DALI 總線協(xié)議簡介

DALI 協(xié)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(guī)定或規(guī)則，是一種定義了實現(xiàn)現(xiàn)代電子鎮(zhèn)流器與控制模塊雙方之間共同遵從的一組約定?；贒ALI 協(xié)議系統(tǒng)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(zhèn)流器地址都存儲于此。燈的遠程開啟、燈光照度調(diào)節(jié)、電子鎮(zhèn)流器或燈的狀態(tài)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(fā)生改變[2]。DALI 協(xié)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(xiàn)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，通過計算機控制主控制器可以實現(xiàn)對整個園區(qū)照明系統(tǒng)的控制。主控制器通過連接到2 芯總線控制線上的DALI 鎮(zhèn)流器進行尋址來對景觀燈具進行調(diào)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(yīng)開啟、關(guān)閉及亮度的調(diào)節(jié)。

1.2 DALI 協(xié)議可實現(xiàn)的功能

1）開啟功能：可以通過計算機遠程控制鎮(zhèn)流器而實現(xiàn)單燈及區(qū)域照明的開啟和關(guān)閉；

2）調(diào)光功能：根據(jù)相應(yīng)需求進行DALI 電子鎮(zhèn)流器尋址，控制鎮(zhèn)流器，調(diào)節(jié)燈光的亮度，從而實現(xiàn)對燈具燈光的單一控制；

3）狀態(tài)監(jiān)測反饋：利用DALI 協(xié)議可以實現(xiàn)監(jiān)測反饋電子鎮(zhèn)流器或燈的狀態(tài)。

因此DALI 總線系統(tǒng)不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)任意時間對燈具調(diào)光控制,二期還能非常有效的實現(xiàn)遠程對單點之間的控制[3]。

2 新建小區(qū)景觀照明特點及控制要求

2.1 新建小區(qū)景觀照明特點

近些年，新建小區(qū)景觀照明的設(shè)計出現(xiàn)可調(diào)光、節(jié)能、及符合小區(qū)的個性化效果的趨勢，因此居民對景觀照明的關(guān)注也更加趨于常態(tài)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(qū)居住生活，以達到放松、休閑的目的。

隨著時代的發(fā)展，人們對小區(qū)燈光的要求不僅僅局限于照明，更多的是對小區(qū)居住環(huán)境的體驗，尤其是當夜幕降臨的時候，更容易吸引人們的關(guān)注。

住宅園區(qū)在提供給居民一個良好夜間光照環(huán)境的同時，還需滿足居民對園區(qū)光線環(huán)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(qū)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(shè)計需結(jié)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(chǔ)之上進行藝術(shù)創(chuàng)作，通過人性化的設(shè)計讓居民更好地感受園區(qū)的魅力，讓人流連忘返。

因此住宅小區(qū)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(qū)景觀照明控制要求

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

現(xiàn)代小區(qū)的燈光需滿足照明、美觀及節(jié)能等需求時應(yīng)該滿足以下條件:

1）節(jié)約園區(qū)照明系統(tǒng)的能源使用，減少整體的管理維修成本；

2）實現(xiàn)智能控制，照明燈光效果設(shè)計更趨于可控制及智能控制方式。

3 基于DALI 總線技術(shù)景觀照明智能控制系統(tǒng)

3.1 DALI 的優(yōu)勢-舒適調(diào)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(guān)。可以方便控制與調(diào)整，修改控制參數(shù)同時不改變已有布線方式。

2）控制信號不失真：所有數(shù)字式鎮(zhèn)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(diào)節(jié)。調(diào)光過程中光線連續(xù)、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(diào)節(jié)效果圖

4）調(diào)光效果完美—對數(shù)曲線調(diào)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(qū)景觀照明DALI 總線技術(shù)智能照明控制系統(tǒng)。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(jié)電原理如下，一是景觀照明的亮燈功率可控制，根據(jù)不同區(qū)域需求改變功率實現(xiàn)智能調(diào)光，因此可實現(xiàn)整個園區(qū)只有部分區(qū)域處于高功率，對于其他區(qū)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能；二是由于深夜用戶用電量巨減，用電負荷降低，這時電網(wǎng)電壓會高于常規(guī)電壓，這樣額外產(chǎn)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(shè)置調(diào)節(jié)電壓。因此在保持相同照度情況下，可以實現(xiàn)節(jié)約由于電網(wǎng)電壓變化產(chǎn)生的額外耗能，而且還能夠避免由電網(wǎng)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(tǒng)

圖3 基于DALI 總線技術(shù)的景觀照明控制原理結(jié)構(gòu)圖

1）正常情況下，主控制器尋址DALI 鎮(zhèn)流器集成電路，實現(xiàn)控制燈具的開啟及關(guān)閉。

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

3）當電壓產(chǎn)生的變化低于220 V 時或者燈具燈珠運行狀態(tài)不平穩(wěn)，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(zhèn)流器IC 來自動控制調(diào)節(jié)燈具，避免燈具運行出現(xiàn)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(xiàn)園區(qū)燈光變化的多樣性。

3.3 DALI 系統(tǒng)典型接線

電子鎮(zhèn)流器與DALI 主機（集成總線電源）之間形成數(shù)字通信，定義DALI 協(xié)議，相比于使用能過于復(fù)雜的線路，可建立一個結(jié)構(gòu)更加清晰、簡單的智能化建筑系統(tǒng)進行操作。相比于基本線路，DALI 調(diào)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(tǒng)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(qū)動、面板、旋鈕及感應(yīng)器的DALI 信號線并聯(lián)接入主機DALI 信號供電端口。主機及控制面板接入開關(guān)電源輸出端24 V 輔助供電線，驅(qū)動電源輸出端（LED+/LED-）接入燈具輸入端，開關(guān)電源及所有驅(qū)動電源接入市電。圖5 為DALI 總線技術(shù)的照明控制系統(tǒng)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(shù)的照明控制系統(tǒng)線路圖

3.4 智能照明控制系統(tǒng)設(shè)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(shù)控制選擇不同照度,對每盞燈具的點亮及調(diào)光進行控制,可以實現(xiàn)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(shù)控制系統(tǒng)節(jié)能效果分析

某新建小區(qū)建筑面積38 萬平方米，容積率為1.3的新建小區(qū)，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(tǒng)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(tài)，后8 h 處于照度為50 %節(jié)能照明狀態(tài)，然后每盞燈平均照明時間乘以燈具總數(shù)乘以燈具功率計算。節(jié)能統(tǒng)計結(jié)果見表1 各功率光源節(jié)能效果統(tǒng)計表。

表1 各功率光源節(jié)能效果統(tǒng)計表

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

5 結(jié)論

本文對新建小區(qū)的照明控制進行相應(yīng)的節(jié)能分析，基于DALI 總線智能控制技術(shù)分析結(jié)果顯示每天可節(jié)約能耗226.4 kWh，節(jié)約用電量占比為33 %，證明在節(jié)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(jié)約能源。