室內(nèi)智能控制照明系統(tǒng)研究論文
摘 要：針對目前各種理想室內(nèi)空間照明中存在的諸多不合理現(xiàn)象及照明系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，為了使照明能更好地滿足人的視覺活動和生理、心理需求，提出了以“亮度空間”理論為基礎(chǔ)及線索，側(cè)重強調(diào)了室內(nèi)造型設(shè)計為主題的“間接照明”技術(shù)，通過具體空間造型與燈具的有機結(jié)合，達到了以人的視覺活動為參照的多種“情景模式”的要求。筆者設(shè)計了一套實用的室內(nèi)智能控制照明系統(tǒng)，從而達到節(jié)約能源，改善人們工作、生活的光環(huán)境質(zhì)量，提高工作效率的效果。
關(guān)鍵詞：亮度空間； 視覺活動 ；情景模式； 間接照明
1. 引言
當(dāng)今社會，隨著科技的日益發(fā)展和人們的物質(zhì)與精神生活水平的迅速提高，在針對于空間的物質(zhì)功能與精神功能開發(fā)的同時，科學(xué)、有效地進行空間的照明設(shè)計受到了更多專業(yè)人士的關(guān)注。照明設(shè)計的關(guān)鍵，是使人能夠清晰識別物體的形象，同時還要把使人心情舒暢的空間作為適合的場景凸顯出來。對于使用設(shè)施與環(huán)境的人來說，所謂舒適的光環(huán)境，其最佳的目標(biāo)體現(xiàn)在用和諧的光線勾畫出美麗宜人的景色，給人以身處其中的情緒上協(xié)調(diào)與美感，從而起到渲染環(huán)境、制造氣氛、突出某種情調(diào)的作用。通過對照明的控制及室內(nèi)造型設(shè)計達到室內(nèi)光效隨各種空間場景視覺功能的需求變化而變化，這就是智能照明系統(tǒng)。而找到依據(jù)，并且在室內(nèi)設(shè)計中實現(xiàn)這樣的依據(jù)，是本文要探討的核心問題。
2. 室內(nèi)智能照明系統(tǒng)研究的基本思路
2.1 室內(nèi)空間照明系統(tǒng)概念
所謂室內(nèi)空間照明系統(tǒng)[1-2]，是相對于室內(nèi)環(huán)境自然采光而言的。它是依據(jù)不同建筑室內(nèi)空間環(huán)境中所需求的照明亮度，選用合適的照明方式與燈具類型來為人們提供更好的光照條件，以便人們在建筑室內(nèi)空間環(huán)境中能夠獲得最佳的視覺效果，同時還能夠獲得某種氣氛和意境，從而達到增強其建筑室內(nèi)空間表現(xiàn)效果和審美感的一種設(shè)計處理手法。
2.2 室內(nèi)照明系統(tǒng)的三大要素
室內(nèi)照明系統(tǒng)主要由光源、照明燈具和照明控制系統(tǒng)三個方面組成的。其中，光源的物理性能及參數(shù)變化，照明燈具的樣式及其與光源或空間的關(guān)系實現(xiàn)了照明效果的多樣性，而通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)人對光環(huán)境的選擇性和智能調(diào)控。
2.3 智能控制系統(tǒng)的技術(shù)特點
智能控制系統(tǒng)[3]的技術(shù)先進性體現(xiàn)在以下4個方面：線路系統(tǒng)、控制方式、照明方式和管理方式。
首先從線路系統(tǒng)方面上看，智能照明系統(tǒng)的`電路可以分為總線式單控電路和總控式雙控電路兩種。總線式智能照明系統(tǒng)單控電路特點為：① 負(fù)載回路連接到輸出單元的輸出端，控制開關(guān)是用 EIB 總線與輸出單元相連的。當(dāng)負(fù)載容量較大時，僅考慮加大輸出單元容量即可，控制開關(guān)不受影響；② 當(dāng)開關(guān)距離比較遠時，只需要加長控制總線的長度，以節(jié)省大截面電纜用量；③ 可以通過軟件設(shè)置多種功能（例如，開/關(guān)、調(diào)光、定時等）。總線式智能照明系統(tǒng)雙控電路特點為：① 當(dāng)實現(xiàn)雙控時，只需簡單地在控制總線上并聯(lián)在一個開關(guān)；②而進行多點控制時，依次并聯(lián)多個開關(guān)，開關(guān)之間僅用一條總線連接，線路安裝簡單、省事。
傳統(tǒng)的控制方式采用手動開關(guān)，必須保持每一路地開或關(guān)不同，而智能照明控制一般采用低壓 2 次小信號控制，控制功能強、方式多、范圍廣、自動化程度高，通過實現(xiàn)場景的預(yù)設(shè)置和記憶功能，操作使用時只須按一下控制面板上某一個特定鍵即可啟動一個燈光場景（各個照明回路不同的亮暗程度搭配組成一種燈光效果），各照明回路隨即自動變換到相應(yīng)的場景狀態(tài)。上述功能也可以通過其他界面如遙控器等實現(xiàn)[4]。
2.4 智能照明系統(tǒng)的分析
室內(nèi)空間光效通過控制系統(tǒng)來應(yīng)對使用過程中的各種場景變化，從而使亮度空間達到最佳的預(yù)定照明設(shè)計效果。這個控制是通過對場景的調(diào)光和照明模式的切換來實現(xiàn)的。
1．室內(nèi)空間自然光線強度的變化
智能照明系統(tǒng)中的光線感應(yīng)開關(guān)通過測定工作面的照明度，與設(shè)定值作比較，以此來控制照明開關(guān)，這樣不僅可以最大限度地利用自然光，達到節(jié)能的目的，而且可提供一個不受季節(jié)與外部氣候環(huán)境影響的相對穩(wěn)定的視覺環(huán)境。通常越靠近窗自然光照度較高，那么所需人工照明提供的照明度就低，然而合成的照明度須維持在設(shè)計照明度值。依據(jù)視覺需要，在不同情景模式之間轉(zhuǎn)換的時候，將亮度空間維持在預(yù)設(shè)的設(shè)計照度值水平。
2．空間光效的衰減
通常情況下照明設(shè)計師對新建的建筑物進行室內(nèi)照明設(shè)計時，均會考慮到隨著時間的推移，燈具的效率及房間墻面反射率都會不斷衰減[5]。因此，在設(shè)置初始照明度時，都設(shè)置得較高，這種設(shè)計不僅造成建筑物使用期的照度不一致，而且由于照度偏高設(shè)計無法達到節(jié)能效果．而采用智能照明系統(tǒng)后，雖然照明度還是偏高設(shè)計，但是通過智能調(diào)光，系統(tǒng)將依據(jù)預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)亮度使照明區(qū)域保持恒定的照明度，而不會受燈具效率降低及墻面反射率衰減的影響，這也是智能照明控制系統(tǒng)可節(jié)約能源原因之一。
3．室內(nèi)空間活動內(nèi)容的轉(zhuǎn)換
在室內(nèi)空間的活動內(nèi)容發(fā)生變化時，作業(yè)的照明條件也應(yīng)發(fā)生相應(yīng)變化，這是一個動態(tài)的過程，因此，同一套照明裝置必須滿足在不同的時刻有著不同的表現(xiàn)要求。采用智能照明控制系統(tǒng)不僅可滿足便捷控制[6]、燈光效果等要求，而且由于可觀的節(jié)能效果（節(jié)電可達到 25﹪～55﹪）及燈具壽命的延長（燈具壽命延長 3～4 倍），又能在降低運行費用中得到經(jīng)濟回報，還能省去常規(guī)照明所需的大部分配電控制設(shè)備，從而大大簡化和節(jié)省穿管布線工作量。另外，智能照明系統(tǒng)還存在著潛在價值，例如智能照明控制系統(tǒng)由于可提供人們最舒適的工作狀態(tài)，從而保證了人們的身心健康，提高了工作效率。
3. 照明系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃與室內(nèi)空間中的應(yīng)用
3.1 系統(tǒng)設(shè)計、安裝流程圖
3.2 室內(nèi)空間的實際應(yīng)用
以會議室智能照明系統(tǒng)設(shè)計為例，根據(jù)此案例給定的裝修方案和亮度空間的要求，一般可以劃分為以下四種情景模式，如“入場”、“主持”、“討論”、“休息”，預(yù)期照明效果如圖所示。
情景模式一：“入場”
當(dāng)會議室門口智能感應(yīng)探頭探測到會議室有人來開會時，自動啟動會議室全部照明，使會議室處于一個全亮狀態(tài)，以示歡迎大家前來開會，同時，高亮度的照明更能清晰地顯示會議室開始前的氣氛。
情景模式二：“主持”
當(dāng)主持人宣布會議開始或領(lǐng)導(dǎo)發(fā)言時，會議室周邊區(qū)域燈光自動調(diào)暗，只保留主持人上方的燈光照明，以主持人區(qū)域為重點，著重體現(xiàn)燈光亮度，容易起到集中注意，重點突出的作用，使與會者更容易進入會議氛圍。
情景模式三：“休息”
如果會議進程很長，中間需要休息調(diào)整，則調(diào)暗會議桌區(qū)域的燈光，調(diào)亮休息區(qū)域的燈光。
情景模式四：“討論”
會議進程中，需要與會者一起討論某件事，此時，會議桌區(qū)域的燈光調(diào)至最亮，調(diào)暗會議室周邊區(qū)域的燈光，著重體現(xiàn)與會者及會議桌的亮度。
4. 結(jié)論
通過實例的驗證，該智能照明系統(tǒng)不僅能提供不同情景模式之間的空間照明效果變換，而且滿足人的視覺活動要求，達到節(jié)能效果。
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