如今的光源和照明技術已不僅是新技術的簡單應用，物聯(lián)網(wǎng)技術進步使我們能最大限度地發(fā)揮我們的視覺功能，飛速發(fā)展的照明控制技術也正為這種視覺功能提供令人驚詫的控制手段。人工照明已發(fā)展成為一個獨立的行業(yè)，而照明控制系統(tǒng)的的應用也已深入到普通大眾的生活當中。

工業(yè)商業(yè)綜合體項目的成熟和普及，給工業(yè)電氣照明控制系統(tǒng)的應用提供了豐富多彩的舞臺和案例。不僅有照明設計師天馬行空的天才想象力，精準智慧的照明控制系統(tǒng)也是功不可沒。本文所要闡述的，正是這樣一項曾長期被人忽視的系統(tǒng)的發(fā)展沿革和技術特征。

一、傳統(tǒng)的照明控制方式

傳統(tǒng)的照明控制方式通常有以下幾種：

1. 直接開關控制

(1)安裝在現(xiàn)場的翹板式、拉線式、觸摸式、感應式或者其它操作形式的開關，進行就地分散或集中控制;

① 單點控制：最常用的控制方式，由一個開關控制一支或一組燈具電源的通斷;

② 多點控制：由設于不同地點的兩支或兩支以上的開關共同控制一支或一組燈具電源的通斷，常用于樓梯間、走廊等區(qū)域。

(2)配電箱中的微型斷路器直接做為控制照明開關，按配電支路控制現(xiàn)場或某特定區(qū)域的照明;

直接開關控制方式的主要優(yōu)點是成本低、維護方便，缺點是需要人工開啟關閉，如使用人責任心不強，易造成電能的浪費。

2. 間接開關控制

通過在照明回路中引入接觸器等控制器件，達到照明控制的功能。

3. 傳統(tǒng)的調(diào)光控制

在夜景照明控制系統(tǒng)中，還有一類對照明效果的變化進行控制的方式，即采用調(diào)光裝置。調(diào)光控制方式可豐富照明效果，但傳統(tǒng)的調(diào)光裝置成本高、效率低、體積大、操作也不方便。固除了極特殊的場所，應用并不廣泛。

4. 初步的自動控制

(1) 光控：由光電轉換感應器、中間繼電器、時間繼電器、接觸器等組成。主要應用于路燈控制，也常用于夜景照明，其設定值通常只能手動調(diào)整。

(2) 聲控：主要是功能性應用，在夜景照明中只作為動態(tài)效果的應用。

在夜景照明、庭院、樓梯間以及非消防疏散用走道等某些有特殊照明控制要求的應用場所，引入光控、聲控方式，實現(xiàn)初步的自動控制。這類自動控制只是初級的、局部的應用。

5. 改良的自動控制

由光傳感器及其它傳感器、數(shù)模轉換、中央處理器、電動執(zhí)行器等組成的較為完整的自控系統(tǒng)，除完成上述系統(tǒng)的功能外，還可通過編程，設定長期的運行狀態(tài)控制，如晚間模式與午夜模式等。

對一個商業(yè)夜景照明控制系統(tǒng)而言，可按照普通模式、雙休日模式、節(jié)假日模式、重大慶典模式等預先分類來進行分區(qū)、分時的設定。在啟動時按環(huán)境亮度啟動，兼顧冬、夏季不同的系統(tǒng)運行時間。這種控制系統(tǒng)的設計已具備了BA系統(tǒng)的特征。 但這種系統(tǒng)運行依賴于中央處理器，設定值調(diào)整較為復雜，操作維護工作對人員要求較高。

6. 傳統(tǒng)照明控制方式的局限

傳統(tǒng)的照明控制方式有以下幾點局限：

(1) 控制功能簡單，一般只有開關功能。若要實現(xiàn)遙控與集中控制，系統(tǒng)布線會變得較為復雜，可靠性較差;

(2) 大多依賴人工操作，特別在控制大區(qū)域、大空間的照明時操作煩瑣，失誤、遺漏難以避免;

(3) 用于非專業(yè)場合的調(diào)光裝置及相應控制裝置一般單獨設置，影響其效能的發(fā)揮。若要實現(xiàn)場景設置、亮度連續(xù)調(diào)節(jié)等復雜功能難度較大;

(4) 在改良的間接開關控制方式中，如中央處理器出現(xiàn)故障，受它影響，照明控制系統(tǒng)也會隨即癱瘓。

(5) 施工布線工作量很大。龐大的線纜數(shù)量不利于維護、改造。

二、智能化的照明控制

十四五以來，針對照明智能化控制系統(tǒng)的話題一直不減，就當代照明控制裝置而言，商用照明控制系統(tǒng)面臨著許多新的要求。

(1) 不再是簡單的實現(xiàn)區(qū)域照明和定時照明開關功能。照明控制裝置還要能提供控制光源的發(fā)光時間、亮度來配合不同應用場合和氛圍，提供相應的燈光場景，即適宜的光環(huán)境，以及管理的智能化和操作的簡單化等功能，便于使用。隨著文旅夜游項目的興起，夜景照明，戶外路燈的照明需求只會越來越高。

(2) 現(xiàn)代建筑電氣的安裝要求不斷提高，需要的導線數(shù)量愈來愈多。這不僅增加了火災的危險和設計的工作量，還會給日后的檢修、維護以及改裝工作帶來諸多不便與困難。因此，簡化系統(tǒng)布線的工作勢在必行。

(3) 推廣“綠色照明”，為當代照明設計提供了新的評價標準。設計先進合理的照明控制方式是照明工程設計中的重要內(nèi)容之一,是在保證視覺條件、滿足視覺需求的條件下，減少光源點亮時間、合理節(jié)能以及提高照明質(zhì)量的重要手段。

為了克服傳統(tǒng)照明控制方式的固有缺點，達到設計簡單、使用靈活、功能完善、節(jié)約能源、潛力巨大的要求，國外各廠商紛紛推出智能化的照明控制裝置--面向事件的控制總線系統(tǒng)。

1、新特性

(1) 控制總線技術：

控制總線是在80年代,伴隨著集散控制BA系統(tǒng)的推出而出現(xiàn)。與90年代形成的現(xiàn)場總線技術不同，現(xiàn)場總線技術主要面向被控設備現(xiàn)場，更強調(diào)工作的獨立性和配置的靈活性。在當代的智能照明控制系統(tǒng)中，為了便于同上位機連接、保證系統(tǒng)的可維護性和可操作性，大多采用成熟可靠的控制總線做為系統(tǒng)總線。表1是目前國內(nèi)市場常見的三種主要用于照明控制的面向事件的控制總線系統(tǒng)(以下簡稱控制總線系統(tǒng))各特性的比較，供廣大設計師參考。

由于智能建筑控制系統(tǒng)的技術發(fā)展很快，網(wǎng)絡的開放性、互操作性和可通過不同通信介質(zhì)、不同網(wǎng)絡結構實現(xiàn)大容量節(jié)點的控制是當前網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。伴隨著新世紀因特網(wǎng)時代的到來，BA系統(tǒng)形成現(xiàn)場層-自動化層-管理層三層結構，分別對應著Infranet-Intranet-Internet/控制網(wǎng)-企業(yè)網(wǎng)-因特網(wǎng)三重網(wǎng)絡。新一代控制總線系統(tǒng)將更強調(diào)同各類、各層網(wǎng)絡的無縫集成，除便于由上位機通過網(wǎng)絡對控制總線系統(tǒng)進行運行、操作和維護，更能使控制總線系統(tǒng)直接進入上位機的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，將管理功能和控制功能整合，以適應超高速的信息時代要求。

有的控制總線系統(tǒng)為了便于推廣，特意將自己的系統(tǒng)通信協(xié)議做成開放式的，并成立專業(yè)協(xié)會負責組織、認證。

(2)調(diào)光器的引入：

將原本獨立的光控制裝置納入控制總線系統(tǒng)，不僅是為系統(tǒng)本身提供一個有用的功能，更為傳統(tǒng)的照明控制方式帶來翻天覆地的改變。在系統(tǒng)總線支持下，并同其它傳感器件和控制器件配合，它可提供如下功能：

① 隨時間、日照的變化，或預先的編程，動態(tài)的控制照度、提供人們所希望的光環(huán)境;

② 盡可能減小無謂的光通，實現(xiàn)良好的節(jié)能效果;

③ 通過調(diào)光器固有的軟啟動/軟關斷的功能，能保護并延長光源的壽命，取得經(jīng)濟回報;可與專業(yè)燈光控制裝置或其它照明控制系統(tǒng)以及其它BA系統(tǒng)配合使用，實現(xiàn)系統(tǒng)集成;

因此，各種調(diào)光技術愈來愈受到燈光設計師的青睞，它們的使用范圍也從劇院舞臺，擴大到各類建筑領域，進入千家萬戶。傳統(tǒng)調(diào)光器采用串聯(lián)電阻或自耦變壓器等笨重的設備，后來的調(diào)光器大多采用半導體器件對交流市電進行前沿相控觸發(fā)方式(適用于阻性和感性負載)和后沿相控觸發(fā)方式(適用于容性負載)的調(diào)控方式。最新的產(chǎn)品是一種稱為“正弦波電壓變換器”(SVC)的調(diào)光器(如圖6)，它等效于一臺電壓輸出有效值可改變的變壓器，輸出電壓不再造成波形崎變，基本消除高次諧波的干擾，更適用于氣體放電光源的調(diào)光。隨著對照明控制裝置要求的提高，性能更好的調(diào)光器件一定會不斷涌現(xiàn)。

調(diào)光器的應用對推廣綠色照明工程有重大意義。在此領域，國外的設計界早已提出了自己的標準。如美國環(huán)境維護所(EPA)早在1990年就召集2000余照明設備生產(chǎn)廠家簽署并推廣綠色照明計劃;英國也規(guī)定，在整個樓宇中把白熾燈的安裝數(shù)量限制在10%以內(nèi)，或白熾燈的安裝容量在每平方米12瓦以內(nèi)，中國的新版《建筑照明設計標準》甚至規(guī)定了更嚴苛的要求。這場世界性的綠色照明革命使得像新型PL型熒光燈、陶瓷金屬鹵化物燈、LED燈等新型光源的應用領域越來越廣泛，而新型調(diào)光器件的使用無疑將使新型光源的光控操作更為得心應手，實現(xiàn)更廣范圍的照明調(diào)節(jié)控制。

(1) 系統(tǒng)結構：

①供電與控制功能：

控制總線系統(tǒng)都采用了將用電設備的交流220V電源同網(wǎng)絡控制總線相互分開的結構。總線電源電壓均采用安全直流電壓。低壓供電方式無疑有利于消除使用中意外觸電的危險。詳圖7

系統(tǒng)總線有的采用兩根一對雙絞線，即由一對線同時傳輸總線電源電壓和網(wǎng)絡信息而互不影響;有的系統(tǒng)采用兩對四根雙絞線，每對線分別傳輸總線電源電壓和網(wǎng)絡信息。這并不能說后者的系統(tǒng)就更費線。其實，各種控制總線系統(tǒng)都推薦采用五類線(四對雙絞線)做為傳輸介質(zhì)，沒有用到的線對可做為備用。

另外，系統(tǒng)的總線用戶都采用分布式地址化方式接入總線，便于系統(tǒng)的安裝調(diào)試和分步式管理。它可以使總線元件在網(wǎng)絡上任意分散設置，并且所有控制設備都能獨立自主的進行工作，它們之間的工作協(xié)調(diào)和響應通過網(wǎng)絡傳輸協(xié)議來完成。這種特性使得控制總線系統(tǒng)的安裝、修改、維護和擴展非常容易，是控制總線系統(tǒng)區(qū)別與傳統(tǒng)照明控制的主要特點之一。

② 傳輸協(xié)議：

控制總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸都采用串行異步傳輸方式。網(wǎng)絡指令信號經(jīng)總線傳輸給各總線用戶。其信息是對稱的疊加在一基礎小電平中。采用這種傳輸方式有以下優(yōu)點：共模抑制比高;對外干擾小;暫態(tài)特性好;線路匹配阻抗低，抗外界干擾性能好;

串行總線方式能減少傳輸線纜數(shù)量、便于施工、減少投資、提高總線信息傳輸?shù)目煽啃院托剩暇W(wǎng)絡技術發(fā)展的潮流。系統(tǒng)的傳輸協(xié)議大都遵從國際通訊協(xié)議標準，便于同其它系統(tǒng)互連?，F(xiàn)在市場上常見的用于智能照明控制系統(tǒng)的總線傳輸協(xié)議的具體情況參見表1。

④ 網(wǎng)絡布局：

常見的總線結構有線形結構、環(huán)形結構、星形結構或樹枝形結構(詳圖8)。各種控制總線系統(tǒng)中，有的支持的以上所有結構;有的只支持部分結構;有的只支持線形結構?？偩€長度一般不少于1000米，可以通過網(wǎng)橋方便的進行系統(tǒng)擴展，每個系統(tǒng)都可提供一萬至數(shù)萬個總線元件的規(guī)模。網(wǎng)絡布局豐富，是因為其網(wǎng)絡傳輸協(xié)議更新、更成熟、適應力強;網(wǎng)絡系統(tǒng)規(guī)模大，是因為其網(wǎng)絡傳輸協(xié)議經(jīng)過合理優(yōu)化，數(shù)據(jù)傳輸效率高。其實，從某種意義上說，我們可以認為網(wǎng)絡傳輸協(xié)議制定的好壞就能決定整個控制總線系統(tǒng)的優(yōu)劣。總體而言，控制總線系統(tǒng)的系統(tǒng)規(guī)模和形式是由其擔負的功能所決定的，能夠滿足絕大部分控制要求。

(2) 基本元件：

為滿足客戶的各種需求，控制總線系統(tǒng)都提供了品種繁多的基本元件。按用途與結構方式可分為如下幾方面：

① 安裝方式：

控制總線系統(tǒng)的基本元件主要分為五種安裝方式。小尺寸的元件如用于終端配電箱，可同微型斷路器并排安裝在標準導軌上(專用安裝導軌設有數(shù)據(jù)排，可將基本元件直接連通，見圖9)。這種安裝方式使得各元件在箱內(nèi)的排列整齊統(tǒng)一，對傳統(tǒng)的照明配電系統(tǒng)設計影響較小，但輸出單元的容量不宜做得很大;另一種用于終端配電箱(柜)的安裝方式是直接安裝在配電箱(柜)底板或支架上，類似于傳統(tǒng)塑殼開關的安裝，這種安裝方式的元件體積較大，每路輸出容量可達3~4千瓦;符合標準86式外型或非標的嵌入式或明裝于墻壁、頂板或吊頂上的開關面板、遙控接收器、各種傳感器、接口;直接安裝于用電設備的內(nèi)部或旁邊的基本元件(如某些調(diào)光器件等);最后一種方式是因產(chǎn)品形式特殊，需就地明裝于現(xiàn)場墻上。每種元件的安裝方式各有特點，設計師應根據(jù)現(xiàn)場具體情況和業(yè)主要求酌情選擇。

② 基本單元電器：

控制總線系統(tǒng)的基本單元電器通常包括電源裝置、網(wǎng)橋及各種耦合器;各種容量和路數(shù)的開關量I/O單元和調(diào)光器、場景記憶單元、各種接口、按鍵面板;紅外線遙控器、接收器、譯碼器;以及亮度/溫度/紅外/風力/雨量/位移等各種傳感器、火警/感煙報警器等等，有的控制總線系統(tǒng)還提供觸摸屏、手持式編程器等較特殊的單元器件。

③ 基本功能：

控制總線系統(tǒng)能提供開關量輸入輸出、遙控輸入、可提供各種傳感器閾值輸入、時間控制、預設場景記憶輸出、各種燈具調(diào)光、PC機編程控制、以及便于接收外界控制信號的干接點輸入單元等各種照明控制功能(詳表2)。此外，EIB系統(tǒng)還能提供多種諸如電動窗簾、空調(diào)和其它電動執(zhí)行機構的輸出應用單元，進行能源、采光、保安、通訊和大廈管理。除照明控制外，這些豐富的功能還可以滿足業(yè)主的多種需求。

(3) 電磁兼容性(EMC)：

電磁兼容性指在干擾環(huán)境(若干設備處于同一區(qū)域內(nèi)，每個設備皆向周圍發(fā)射電磁輻射的環(huán)境)中，一套電子設備正常運作的能力。隨著電進入人類生活的幾乎全部領域，現(xiàn)代建筑中各種電子設備的安裝密度越來越大。建筑中各電子設備之間，以及電子設備同周圍環(huán)境的相互影響、相互干擾也隨之加劇。因此，對于將要裝設在建筑物中的各種電子設備的電磁兼容性要求會越來越高。對于電磁兼容性的關注，也是我們在應用控制總線系統(tǒng)進行設計過程中，不同于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的區(qū)別之一。

控制總線系統(tǒng)的控制部分和總線本身工作在低電壓和小電流范圍，對電磁干擾格外敏感。目前市場上的各種控制總線系統(tǒng)產(chǎn)品在設計時就采取各種措施，來滿足電磁兼容性方面的各種相關國際標準。比如說傳輸導線采用標準五類線;各基本單元設有特殊設計的屏蔽結構(采用鋁殼等)和安裝方式;系統(tǒng)電源設有濾波裝置;特別設計的總線連接端子;特殊的數(shù)據(jù)傳輸編碼/譯碼算法(奇偶校驗等);較低的數(shù)據(jù)傳輸速率等等。

從已投入運行使用的系統(tǒng)來看，如在施工調(diào)試階段嚴格要求，控制總線系統(tǒng)基本上都能經(jīng)受住現(xiàn)場環(huán)境的考驗，取得了較好的效果。

(4) 操作軟件：

控制總線系統(tǒng)需要操作控制軟件的支持，提供對整個系統(tǒng)地測試、運行、診斷、維護和最終用戶的主控功能?，F(xiàn)在的操作軟件都是基于Windows系統(tǒng)，使用直觀的圖形界面，使用RS232或其它專用接口，將系統(tǒng)總線直接同中央站PC機相連。有的系統(tǒng)還可提供手持式編程器進行現(xiàn)場編程。此外，做為一項特色服務，通過Internet，各控制總線系統(tǒng)的維修中心的服務主機可直接進入客戶的操作軟件環(huán)境，進行遠程在線診斷維護。為適應因特網(wǎng)世紀的到來，控制總線系統(tǒng)的操作軟件開始逐步融合Web 功能，以網(wǎng)頁的工作模式，使操作軟件與Intranet/企業(yè)網(wǎng)成為一體化系統(tǒng)。從而克服原來各操作軟件的工作界面各不相同、互不通用的格局，使不同的控制總線系統(tǒng)的操作控制在BA系統(tǒng)的中央站層面上走向統(tǒng)一。

(5) 系統(tǒng)調(diào)試：

控制總線系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)試是另一項區(qū)別于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的項目。系統(tǒng)調(diào)試的內(nèi)容應根據(jù)各系統(tǒng)安裝操作手冊的要求來完成。它通常經(jīng)過以下幾步：

① 校線：類似于傳統(tǒng)照明安裝工程中的檢查工作，但過程較為復雜、煩瑣。首先應現(xiàn)場核查每個單元模塊的連線是否正確，因需傳輸電源，線對的極性絕對不能接反、短路。同時，還要同施工圖核對每一被控回路中負荷的種類、數(shù)量及功率并記錄，為系統(tǒng)編程等后續(xù)工作提供真實的第一手資料;

② 下載程序：使用PC機或手持編程機，通過RS232或其它專用接口，為每個單元模塊賦予物理地址、運行信息以及控制程序;

③ 單項功能調(diào)試：根據(jù)設計意圖和業(yè)主的具體要求，對每個單元模塊的每項功能進行反復現(xiàn)場測試和調(diào)整;

④ 統(tǒng)調(diào)：以先局部后全體、先基層后高層的順序，逐級逐區(qū)域的進行模擬測試，最后與BA系統(tǒng)主機連接統(tǒng)調(diào)，達到整個系統(tǒng)與BA系統(tǒng)集成統(tǒng)一，能夠配合工作的程度。