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室内智能控制照明系统研究

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摘 要:针对目前各种理想室内空间照明中存在的诸多不合理现象及照明系统的发展状况,为了使照明能更好地满足人的视觉活动和生理、心理需求,提出了以“亮度空间”理论为基础及线索,侧重强调了室内造型设计为主题的“间接照明”技术,通过具体空间造型与灯具的有机结合,达到了以人的视觉活动为参照的多种“情景模式”的要求。笔者设计了一套实用的室内智能控制照明系统,从而达到节约能源,改善人们工作、生活的光环境质量,提高工作效率的效果。

关键词:亮度空间; 视觉活动 ;情景模式; 间接照明

1. 引言
当今社会,随着科技的日益发展和人们的物质与精神生活水平的迅速提高,在针对于空间的物质功能与精神功能开发的同时,科学、有效地进行空间的照明设计受到了更多专业人士的关注。照明设计的关键,是使人能够清晰识别物体的形象,同时还要把使人心情舒畅的空间作为适合的场景凸显出来。对于使用设施与环境的人来说,所谓舒适的光环境,其最佳的目标体现在用和谐的光线勾画出美丽宜人的景色,给人以身处其中的情绪上协调与美感,从而起到渲染环境、制造气氛、突出某种情调的作用。通过对照明的控制及室内造型设计达到室内光效随各种空间场景视觉功能的需求变化而变化,这就是智能照明系统。而找到依据,并且在室内设计中实现这样的依据,是本文要探讨的核心问题。
2. 室内智能照明系统研究的基本思路
2.1 室内空间照明系统概念
  所谓室内空间照明系统[1-2],是相对于室内环境自然采光而言的。它是依据不同建筑室内空间环境中所需求的照明亮度,选用合适的照明方式与灯具类型来为人们提供更好的光照条件,以便人们在建筑室内空间环境中能够获得最佳的视觉效果,同时还能够获得某种气氛和意境,从而达到增强其建筑室内空间表现效果和审美感的一种设计处理手法。
2.2 室内照明系统的三大要素
  室内照明系统主要由光源、照明灯具和照明控制系统三个方面组成的。其中,光源的物理性能及参数变化,照明灯具的样式及其与光源或空间的关系实现了照明效果的多样性,而通过控制系统实现人对光环境的选择性和智能调控。
2.3 智能控制系统的技术特点
智能控制系统[3]的技术先进性体现在以下4个方面:线路系统、控制方式、照明方式和管理方式。
首先从线路系统方面上看,智能照明系统的电路可以分为总线式单控电路和总控式双控电路两种。总线式智能照明系统单控电路特点为:① 负载回路连接到输出单元的输出端,控制开关是用 EIB 总线与输出单元相连的。当负载容量较大时,仅考虑加大输出单元容量即可,控制开关不受影响;② 当开关距离比较远时,只需要加长控制总线的长度,以节省大截面电缆用量;③ 可以通过软件设置多种功能(例如,开/关、调光、定时等)。总线式智能照明系统双控电路特点为:① 当实现双控时,只需简单地在控制总线上并联在一个开关;②而进行多点控制时,依次并联多个开关,开关之间仅用一条总线连接,线路安装简单、省事。
传统的控制方式采用手动开关,必须保持每一路地开或关不同,而智能照明控制一般采用低压 2 次小信号控制,控制功能强、方式多、范围广、自动化程度高,通过实现场景的预设置和记忆功能,操作使用时只须按一下控制面板上某一个特定键即可启动一个灯光场景(各个照明回路不同的亮暗程度搭配组成一种灯光效果),各照明回路随即自动变换到相应的场景状态。上述功能也可以通过其他界面如遥控器等实现[4]。

2.4 智能照明系统的分析

室内空间光效通过控制系统来应对使用过程中的各种场景变化,从而使亮度空间达到最佳的预定照明设计效果。这个控制是通过对场景的调光和照明模式的切换来实现的。
1.室内空间自然光线强度的变化
智能照明系统中的光线感应开关通过测定工作面的照明度,与设定值作比较,以此来控制照明开关,这样不仅可以最大限度地利用自然光,达到节能的目的,而且可提供一个不受季节与外部气候环境影响的相对稳定的视觉环境。通常越靠近窗自然光照度较高,那么所需人工照明提供的照明度就低,然而合成的照明度须维持在设计照明度值。依据视觉需要,在不同情景模式之间转换的时候,将亮度空间维持在预设的设计照度值水平。
2.空间光效的衰减
通常情况下照明设计师对新建的建筑物进行室内照明设计时,均会考虑到随着时间的推移,灯具的效率及房间墙面反射率都会不断衰减[5]。因此,在设置初始照明度时,都设置得较高,这种设计不仅造成建筑物使用期的照度不一致,而且由于照度偏高设计无法达到节能效果.而采用智能照明系统后,虽然照明度还是偏高设计,但是通过智能调光,系统将依据预置的标准亮度使照明区域保持恒定的照明度,而不会受灯具效率降低及墙面反射率衰减的影响,这也是智能照明控制系统可节约能源原因之一。
3.室内空间活动内容的转换
在室内空间的活动内容发生变化时,作业的照明条件也应发生相应变化,这是一个动态的过程,因此,同一套照明装置必须满足在不同的时刻有着不同的表现要求。采用智能照明控制系统不仅可满足便捷控制[6]、灯光效果等要求,而且由于可观的节能效果(节电可达到 25﹪~55﹪)及灯具寿命的延长(灯具寿命延长 3~4 倍),又能在降低运行费用中得到经济回报,还能省去常规照明所需的大部分配电控制设备,从而大大简化和节省穿管布线工作量。另外,智能照明系统还存在着潜在价值,例如智能照明控制系统由于可提供人们最舒适的工作状态,从而保证了人们的身心健康,提高了工作效率。
3. 照明系统设计规划与室内空间中的应用
3.1 系统设计、安装流程图


3.2 室内空间的实际应用
以会议室智能照明系统设计为例,根据此案例给定的装修方案和亮度空间的要求,一般可以划分为以下四种情景模式,如“入场”、“主持”、“讨论”、“休息”,预期照明效果如图所示。

情景模式一:“入场”
当会议室门口智能感应探头探测到会议室有人来开会时,自动启动会议室全部照明,使会议室处于一个全亮状态,以示欢迎大家前来开会,同时,高亮度的照明更能清晰地显示会议室开始前的气氛。

情景模式二:“主持”
当主持人宣布会议开始或领导发言时,会议室周边区域灯光自动调暗,只保留主持人上方的灯光照明,以主持人区域为重点,着重体现灯光亮度,容易起到集中注意,重点突出的作用,使与会者更容易进入会 议氛围。

   情景模式三:“休息”
如果会议进程很长,中间需要休息调整,则调暗会议桌区域的灯光,调亮休息区域的灯光。

情景模式四:“讨论”
会议进程中,需要与会者一起讨论某件事,此时,会议桌区域的灯光调至最亮,调暗会议室周边区域的灯光,着重体现与会者及会议桌的亮度。


4. 结论
通过实例的验证,该智能照明系统不仅能提供不同情景模式之间的空间照明效果变换,而且满足人的视觉活动要求,达到节能效果。

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