室內(nèi)智能控制照明系統(tǒng)研究論文
摘 要：針對(duì)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(dòng)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(qiáng)調(diào)了室內(nèi)造型設(shè)計(jì)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(jī)結(jié)合，達(dá)到了以人的視覺活動(dòng)為參照的多種“情景模式”的要求。筆者設(shè)計(jì)了一套實(shí)用的室內(nèi)智能控制照明系統(tǒng)，從而達(dá)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(dòng) ；情景模式； 間接照明
1. 引言
當(dāng)今社會(huì)，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(duì)于空間的物質(zhì)功能與精神功能開發(fā)的同時(shí)，科學(xué)、有效地進(jìn)行空間的照明設(shè)計(jì)受到了更多專業(yè)人士的關(guān)注。照明設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，是使人能夠清晰識(shí)別物體的形象，同時(shí)還要把使人心情舒暢的空間作為適合的場景凸顯出來。對(duì)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(duì)照明的控制及室內(nèi)造型設(shè)計(jì)達(dá)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(jì)中實(shí)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(duì)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?cè)诮ㄖ覂?nèi)空間環(huán)境中能夠獲得最佳的視覺效果，同時(shí)還能夠獲得某種氣氛和意境，從而達(dá)到增強(qiáng)其建筑室內(nèi)空間表現(xiàn)效果和審美感的一種設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)現(xiàn)了照明效果的多樣性，而通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人對(duì)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(diǎn)
智能控制系統(tǒng)[3]的技術(shù)先進(jìn)性體現(xiàn)在以下4個(gè)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�？偩�式智能照明系統(tǒng)單控電路特點(diǎn)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(shí)，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(yuǎn)時(shí)，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(shí)等）。總線式智能照明系統(tǒng)雙控電路特點(diǎn)為：① 當(dāng)實(shí)現(xiàn)雙控時(shí)，只需簡單地在控制總線上并聯(lián)在一個(gè)開關(guān)；②而進(jìn)行多點(diǎn)控制時(shí)，依次并聯(lián)多個(gè)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(dòng)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(hào)控制，控制功能強(qiáng)、方式多、范圍廣、自動(dòng)化程度高，通過實(shí)現(xiàn)場景的預(yù)設(shè)置和記憶功能，操作使用時(shí)只須按一下控制面板上某一個(gè)特定鍵即可啟動(dòng)一個(gè)燈光場景（各個(gè)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(dòng)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(shí)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(duì)使用過程中的各種場景變化，從而使亮度空間達(dá)到最佳的預(yù)定照明設(shè)計(jì)效果。這個(gè)控制是通過對(duì)場景的調(diào)光和照明模式的切換來實(shí)現(xiàn)的。
1．室內(nèi)空間自然光線強(qiáng)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(dá)到節(jié)能的目的，而且可提供一個(gè)不受季節(jié)與外部氣候環(huán)境影響的相對(duì)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(jì)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(shí)候，將亮度空間維持在預(yù)設(shè)的設(shè)計(jì)照度值水平。
2．空間光效的衰減
通常情況下照明設(shè)計(jì)師對(duì)新建的建筑物進(jìn)行室內(nèi)照明設(shè)計(jì)時(shí)，均會(huì)考慮到隨著時(shí)間的推移，燈具的效率及房間墻面反射率都會(huì)不斷衰減[5]。因此，在設(shè)置初始照明度時(shí)，都設(shè)置得較高，這種設(shè)計(jì)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(jì)無法達(dá)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(jì)，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(huì)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(dòng)內(nèi)容的轉(zhuǎn)換
在室內(nèi)空間的活動(dòng)內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)，作業(yè)的照明條件也應(yīng)發(fā)生相應(yīng)變化，這是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，因此，同一套照明裝置必須滿足在不同的時(shí)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(dá)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(yùn)行費(fèi)用中得到經(jīng)濟(jì)回報(bào)，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(jià)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(jì)規(guī)劃與室內(nèi)空間中的應(yīng)用
3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝流程圖
3.2 室內(nèi)空間的實(shí)際應(yīng)用
以會(huì)議室智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(huì)議室門口智能感應(yīng)探頭探測到會(huì)議室有人來開會(huì)時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)會(huì)議室全部照明，使會(huì)議室處于一個(gè)全亮狀態(tài)，以示歡迎大家前來開會(huì)，同時(shí)，高亮度的照明更能清晰地顯示會(huì)議室開始前的氣氛。
情景模式二：“主持”
當(dāng)主持人宣布會(huì)議開始或領(lǐng)導(dǎo)發(fā)言時(shí)，會(huì)議室周邊區(qū)域燈光自動(dòng)調(diào)暗，只保留主持人上方的燈光照明，以主持人區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)，著重體現(xiàn)燈光亮度，容易起到集中注意，重點(diǎn)突出的作用，使與會(huì)者更容易進(jìn)入會(huì)議氛圍。
情景模式三：“休息”
如果會(huì)議進(jìn)程很長，中間需要休息調(diào)整，則調(diào)暗會(huì)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(huì)議進(jìn)程中，需要與會(huì)者一起討論某件事，此時(shí)，會(huì)議桌區(qū)域的燈光調(diào)至最亮，調(diào)暗會(huì)議室周邊區(qū)域的燈光，著重體現(xiàn)與會(huì)者及會(huì)議桌的亮度。
4. 結(jié)論
通過實(shí)例的驗(yàn)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(dòng)要求，達(dá)到節(jié)能效果。
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