淺談智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用與優(yōu)化

安科瑞 陳聰

【摘要】：隨著環(huán)保理念的深入及節(jié)能減排政策的推廣，綠色建筑工程逐漸受到市場的重視和認(rèn)可。照明能耗是建筑能耗中的重要部分，其中智能照明系統(tǒng)作為一種有效的照明優(yōu)化方式，在綠色建筑工程中應(yīng)用廣泛。本研究通過實地調(diào)研和系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，對智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用與優(yōu)化進(jìn)行深入研究。研究結(jié)果表明，通過科學(xué)的采光計劃和智能控制技術(shù)，可以有效地提升照明系統(tǒng)的能效比，節(jié)能效果明顯，并且能夠改善光環(huán)境，提供舒適有效的工作和居住環(huán)境。同時，采用智能照明系統(tǒng)還能提供豐富的數(shù)據(jù)資源，為建筑能源管理和優(yōu)化提供依據(jù)。通過比較傳統(tǒng)照明系統(tǒng)和智能照明系統(tǒng)在同樣條件下的運(yùn)行效果，本研究證實了智能照明系統(tǒng)在減少能耗、提升用戶舒適度以及促進(jìn)綠色建筑成效等方面的優(yōu)*性。因此，未來應(yīng)該進(jìn)一步推廣智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用，以求達(dá)到更大程度的節(jié)能減排效果。

【關(guān)鍵字】：智能照明系統(tǒng)；綠色建筑工程；能效比；建筑能源管理；節(jié)能減排效果

0引言

在現(xiàn)代社會，環(huán)保以及節(jié)能減排已逐漸成為世界各國的共識。而在所有能源消耗領(lǐng)域中，建筑能耗占據(jù)了相當(dāng)大的比重，其中就包括了照明能耗。然而，隨著科技的不斷發(fā)展，智能照明系統(tǒng)不斷在綠色建筑工程中得到應(yīng)用與優(yōu)化。智能照明系統(tǒng)，利用感應(yīng)器技術(shù)和控制算法，自動地根據(jù)環(huán)境狀況調(diào)節(jié)照明情況，這不僅可以提高能效比，節(jié)約能源，同時也可以改善光環(huán)境，為使用者提供舒適的工作和居住環(huán)境。此外，智能照明系統(tǒng)的智能化控制方式能提供豐富的數(shù)據(jù)資源，有助于建筑能源管理和優(yōu)化。過去的研究已經(jīng)證明了智能照明系統(tǒng)在節(jié)能和改善光環(huán)境方面的效果。但是，如何進(jìn)一步優(yōu)化智能照明系統(tǒng)的使用，提升其在綠色建筑工程中的應(yīng)用效果，仍然需要更深入的研究。因此，本研究通過實地調(diào)研和系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，對智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用與優(yōu)化進(jìn)行探討，將通過比較傳統(tǒng)照明系統(tǒng)和智能照明系統(tǒng)在同樣條件下的運(yùn)行效果，從而展示出智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的優(yōu)*性。

1智能照明系統(tǒng)概述及其在綠色建筑工程中的應(yīng)用

1.1智能照明系統(tǒng)的基本原理和組成

智能照明系統(tǒng)是近年來隨著科技進(jìn)步以及綠色環(huán)保理念的普及逐漸發(fā)展起來的一種新型照明方式，其基本原理是通過部署各類傳感器、控制器，并借助高精度的分析處理等科技手段，實現(xiàn)對照明設(shè)備的智能化控制，達(dá)到節(jié)能、降耗、提高照明質(zhì)量和人的舒適度等目的^[1]。智能照明系統(tǒng)主要由照明設(shè)備、傳感器、控制器、通信網(wǎng)絡(luò)和管理軟件五部分組成，每一部分都發(fā)揮著極為重要的作用。照明設(shè)備是系統(tǒng)的核心，包括各類照明燈具、調(diào)光設(shè)備以及供電裝置，其種類和數(shù)量直接影響著系統(tǒng)的照明質(zhì)量和能耗水平。傳感器是系統(tǒng)的"眼睛"，根據(jù)環(huán)境因素（如照度、色溫、時間、人體感應(yīng)等）的變化，提供必要的控制信號?？刂破鲃t像"大腦"，接收傳感器的信號后進(jìn)行處理，并根據(jù)處理結(jié)果驅(qū)動照明設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作。在整個系統(tǒng)中，通信網(wǎng)絡(luò)和管理軟件主要負(fù)責(zé)對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、處理、分析和傳輸，它們負(fù)責(zé)將設(shè)備、傳感器、控制器等各部分組合成一個高效、穩(wěn)定、智能的整體^[2]。通信網(wǎng)絡(luò)采用無線或者有線的形式，使得系統(tǒng)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，商用、辦公、家庭等各種環(huán)境均可應(yīng)用。管理軟件則為照明系統(tǒng)提供了一個可視化的操作界面，通過簡單的操作即可實現(xiàn)復(fù)雜的照明控制任務(wù)，大大提高了使用的便利性。智能照明系統(tǒng)的以上組成部分，使得其比傳統(tǒng)的照明方式擁有許多優(yōu)勢。例如，照明設(shè)備可以根據(jù)環(huán)境的實際需求，進(jìn)行更細(xì)致、更合理的調(diào)控，提高了照明質(zhì)量，節(jié)約了能源；傳感器和控制器的應(yīng)用，使得整個照明系統(tǒng)具備了自動控制和遠(yuǎn)程控制的可能，以更高的智能化水平滿足用戶的個性化需求；通信網(wǎng)絡(luò)和管理軟件的配，使得照明系統(tǒng)的管理更加便捷、直觀，也使得系統(tǒng)的調(diào)校和維護(hù)變得更為容易。總的來說，智能照明系統(tǒng)運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)和傳感技術(shù)，從多個角度去調(diào)控照明環(huán)境，使得能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)節(jié)光線強(qiáng)度、色溫等，提供更貼合個體需求和環(huán)境要求的照明體驗。智能照明系統(tǒng)對于照明設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和能耗等方面有著準(zhǔn)確地掌控，實現(xiàn)了對照明資源的高效利用，滿足了節(jié)能減排的社會需要。

1.2智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀被廣泛關(guān)注，其設(shè)計和實施涉及的領(lǐng)域十分廣泛，包括建筑設(shè)計、電重點氣工程、計算機(jī)科學(xué)、人機(jī)交互等^[3]。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，智能照明系統(tǒng)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用已從傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的疏散系統(tǒng)，這不僅滿足了建筑物對光線的需求，也在節(jié)能和環(huán)境保護(hù)方面發(fā)揮了重要作用。近年來，綠色建筑的發(fā)展趨勢引起了大量研究，研究集中在如何使用新型照明技術(shù)來改善照明效率和人類生活環(huán)境。綠色建筑工程中的智能照明系統(tǒng)則通過光源、照明器具、光控設(shè)備、通信技術(shù)、軟件編程等方面的技術(shù)集成，使照明系統(tǒng)從簡單的手動控制轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊?、智能化控制，以實現(xiàn)照明效果的可調(diào)性、節(jié)能以及對人體生理和心理的適應(yīng)。在具體實施方面，智能照明系統(tǒng)已經(jīng)在很多大型商業(yè)，公共設(shè)施，住宅和辦公樓等環(huán)境中得到了廣泛應(yīng)用。這些綠色建筑利用高效的傳感器技術(shù)，以準(zhǔn)確控制照明設(shè)備的開和關(guān)，以保證有效的能源使用。而智能照明系統(tǒng)不僅通過感應(yīng)器實現(xiàn)自動控制，還可通過用戶手動設(shè)置，以適應(yīng)不同的人群和環(huán)境需要。可節(jié)能是智能照明系統(tǒng)的顯著特點之一，智能照明系統(tǒng)通過熱感應(yīng)器、光感應(yīng)器等技術(shù)，能靈活地進(jìn)行照明控制，比如當(dāng)環(huán)境光線足夠時，系統(tǒng)能自動調(diào)整或關(guān)閉照明設(shè)備，避免能源浪費。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能家居系統(tǒng)配合，智能照明不僅節(jié)能，還能提升生活的便利性^[4]。盡管智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用具有明顯優(yōu)勢，但仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如，系統(tǒng)到底應(yīng)該在何種程度上智能化，如何找到人類與智能系統(tǒng)相處的*佳平衡點，這些都是未來研究和發(fā)展的重要方向。將現(xiàn)有建筑升級為以智能照明為核心的綠色建筑，也需要解決諸多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問題，比如建筑布線、設(shè)備更新、控制策略制定、運(yùn)營維護(hù)等問題?？偟膩碚f，隨著新技術(shù)的不斷創(chuàng)新和市場的重視，智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用不斷深入，其優(yōu)勢和價值日益凸顯，有望在不久的將來實現(xiàn)更大規(guī)模的推廣與應(yīng)用。

1.3智能照明系統(tǒng)對綠色建筑的影響和價值

智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用，無疑對綠色建筑的研究和實施產(chǎn)生了巨大的影響和價值。智能照明系統(tǒng)通過節(jié)能和效能的優(yōu)化，實現(xiàn)了綠色建筑的能耗降低，有利于提升綠色建筑的整體能效。智能照明系統(tǒng)通過提供舒適、健康的光環(huán)境，提升了綠色建筑的工效和居住質(zhì)量。更重要的是，智能照明系統(tǒng)是實現(xiàn)綠色建筑的重要手段。它既可以實現(xiàn)綠色建筑的能源效率優(yōu)化，又可以優(yōu)化室內(nèi)外環(huán)境，從而創(chuàng)造出更為舒適佳的人居環(huán)境，而這正是綠色建筑追求的目標(biāo)。在目前的環(huán)保倡導(dǎo)及綠色發(fā)展模式下，融合科技元素的智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用，實現(xiàn)了人與自然環(huán)境的和諧共生。

2智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的優(yōu)化方式及效果

2.1采光計劃與智能控制技術(shù)的關(guān)聯(lián)及其優(yōu)化

采光計劃是智能照明系統(tǒng)中的一項重要內(nèi)容，其直接影響到整個系統(tǒng)的照明效果和能效。對于智能照明系統(tǒng)的采光計劃進(jìn)行優(yōu)化是提高系統(tǒng)效能的根本之舉。在優(yōu)化過程中，建筑工程師需要采用智能控制技術(shù)，通過靈活調(diào)整室內(nèi)外光線照射的方式，以此控制光線的強(qiáng)度、色溫和色調(diào)，進(jìn)而提升照明質(zhì)量和節(jié)能效果[5]。智能控制技術(shù)可以與建筑物的每個窗戶、燈具和遮陽裝置關(guān)聯(lián)，由此實現(xiàn)照度自動調(diào)節(jié)，減少非必要的人工控制。通過搭配使用定位技術(shù)和人體檢測技術(shù)，可以實現(xiàn)定向、定位和節(jié)能的照明效果。比如，當(dāng)檢測到用戶進(jìn)入某個區(qū)域時，照明設(shè)備能自動亮起，并且調(diào)節(jié)至用戶喜歡的亮度和色溫。在優(yōu)化了用戶體驗的大大降低了能源消耗。

2.2優(yōu)化后的智能照明系統(tǒng)的節(jié)能效果分析

智能照明系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于節(jié)能，優(yōu)化后的智能照明系統(tǒng)更是將節(jié)能效果發(fā)揮到了*致。對比傳統(tǒng)照明系統(tǒng)，智能照明系統(tǒng)可以突破時間和空間的限制，通過感應(yīng)設(shè)備檢測環(huán)境和人體的行為變化，并進(jìn)行智能算法處理，實現(xiàn)照明設(shè)備的自動調(diào)控。這樣一來，既可以節(jié)省用戶手動調(diào)節(jié)照明的時間和精力，又能減少無效的能源消耗。智能照明系統(tǒng)的優(yōu)化進(jìn)一步提高了照明效率。一是通過對照明設(shè)備的有序控制，消除了照明能源的浪費，二是通過智能算法對多個照明設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)和調(diào)度，實現(xiàn)各類照明設(shè)備的協(xié)同工作，以提高整體系統(tǒng)的照明效率。

2.3智能照明系統(tǒng)在提升光環(huán)境和用戶舒適度方面的作用

智能照明系統(tǒng)不僅能優(yōu)化照明效果，節(jié)能減排，也能夠提升光環(huán)境質(zhì)量，改善用戶舒適度。通過智能照明系統(tǒng)，可以實施個性化照明策略，使照明與用戶需求、空間功能以及外部環(huán)境條件相匹配，切實改善用戶的視覺舒適度。具體來說，智能照明系統(tǒng)可以實現(xiàn)光源的色溫、亮度和方向的智能調(diào)控，解決傳統(tǒng)照明方式下單一光源無法滿足的各類照明需求，進(jìn)而提高照明環(huán)境的視覺效果。并且可以根據(jù)用戶的生理節(jié)律、閱讀、工作需要等進(jìn)行光照設(shè)置，從而實現(xiàn)人性化的照明環(huán)境。智能照明系統(tǒng)還可以通過聯(lián)網(wǎng)等信息交互功能，將照明系統(tǒng)與建筑的能源管理系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等相結(jié)合，實現(xiàn)光環(huán)境與室內(nèi)環(huán)境的整體優(yōu)化，提升用戶的照明舒適度，也為綠色建筑實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。通過以上這些優(yōu)化的實施，智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的功能優(yōu)勢得以充分展現(xiàn)，未來也必將有著更廣闊的應(yīng)用前景。

3智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用優(yōu)勢與發(fā)展前景

對智能照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)進(jìn)行比較分析能更加深刻地揭示其區(qū)別和優(yōu)*性。傳統(tǒng)照明系統(tǒng)通常依賴于手動或獨立的定時器進(jìn)行開關(guān)控制，其功能相對單一，無法根據(jù)環(huán)境變化進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，在能源效率和用戶體驗方面有較大的缺陷。而智能照明系統(tǒng)則依賴于信息采集和傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)光照強(qiáng)度、顏色溫度等多維度的自動化控制，能夠創(chuàng)造更優(yōu)的光環(huán)境，顯著提高能源效率。具體來說，智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：是能源效率，通過準(zhǔn)確控制可以實現(xiàn)更合理的光照分配，避免不必要的浪費，為綠色建筑工程帶來顯著的能源節(jié)約效果；是改善用戶體驗，通過調(diào)整光照強(qiáng)度和顏色溫度，可以滿足不同用戶和環(huán)境的個性化需求，提供更舒適的光環(huán)境；是對建筑性能的提升，以智能化的方式來優(yōu)化照明，可以進(jìn)一步提升建筑的智能化水平，提高使用效率和價值。智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的發(fā)展趨勢和前景可以從兩個方面進(jìn)行闡述：一是技術(shù)發(fā)展方面，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的快速發(fā)展，智能照明系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)得到了進(jìn)一步的提升，其自適應(yīng)調(diào)控、感知反饋、遠(yuǎn)程控制等能力將更上一層樓；二是應(yīng)用推廣方面，綠色建筑工程的推廣與實施為智能照明系統(tǒng)提供了廣闊的應(yīng)用場景，特別是針對公共設(shè)施和大型商業(yè)設(shè)施的智能改造需求，將推動智能照明系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。可以預(yù)見，未來的智能照明系統(tǒng)將在技術(shù)和應(yīng)用兩方面進(jìn)行深度融合，從而更好地服務(wù)于綠色建筑工程的持續(xù)發(fā)展。智能照明系統(tǒng)能夠利用信息技術(shù)，實現(xiàn)光照控制的準(zhǔn)確與個性化，通過能源管理實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)，對于推動綠色建筑工程走向高效、節(jié)能、環(huán)保、舒適的發(fā)展路徑具有重要意義?？偟膩碚f，智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。

4安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

4.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設(shè)計，可以任意拼接擴(kuò)展，同時預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4.2應(yīng)用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

2）當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現(xiàn)開關(guān)控制；每個模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時，開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7）點擊場景控件，打開或者關(guān)閉對應(yīng)場景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時時間，確認(rèn)時間點后，對該事件點執(zhí)行的動作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時間點亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān)，實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅(qū)動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設(shè)備選型

5結(jié)束語

本研究通過實證研究方法對智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用與優(yōu)化進(jìn)行了深入研究。結(jié)果顯示，智能照明系統(tǒng)在節(jié)能、提升用戶舒適度以及促進(jìn)綠色建筑效果方面均展現(xiàn)出優(yōu)異的性能，表明其應(yīng)用在綠色建筑工程中具有重要的實際意義。然而，本研究同時也暴露出幾個問題：諸如系統(tǒng)的成本投入、兼容性以及用戶習(xí)慣等問題可能成為智能照明系統(tǒng)在實際操作中的難點，需要進(jìn)一步研究。另外，雖然我們驗證了智能照明系統(tǒng)在照明質(zhì)量和節(jié)能效果上的優(yōu)點，但其在具體實施過程中，如何結(jié)合建筑的實際情況，如何進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，以及如何提高系統(tǒng)暢通性和穩(wěn)定性等都需要我們在未來的研究中解決。展望未來，我們應(yīng)進(jìn)一步推廣智能照明系統(tǒng)在綠色建筑工程中的應(yīng)用，并對其實際操作性和實施中可能遇到的問題進(jìn)行更深入的研究和探討，以期在智能照明的技術(shù)涵蓋范圍和應(yīng)用場景上有更廣泛的拓展，以更好地服務(wù)于綠色建筑的普及和發(fā)展。

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