基于LonWorks和DDC的办公大楼智能照明监控系统研究

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摘要针对当前办公大楼照明系统存在的问题和照明控制要求，本文提出一种基于DDC和lonworks技术的智能照明监控系统。该系统可实现对不同的区域进行分区域控制、定时控制、不同模式切换等。通过上位机监控界面还能实现各区域照明状态集中显示以及分区域分模式控制等操作。

【关键词】智能照明 LonWorksddc

目前，随着科技的进步和人们生活水平的大幅提高，人们对居住环境和办公环境的要求也越来越高。以办公楼的照明为例，以往可能只是要求能够有足够的照度和经济适用，而现在除了对照度和价格有要求之外，还要考虑到美观、节能、环保、智能化等等因素。而且，随着最近几年房地产热的持续高温，在各大城市中，一栋栋高楼拔地而起，这里不乏高层和超高层写字楼、办公楼的身影。这些写字楼、办公楼当然必不可少的都是照明系统。但是，除去这些高档办公楼的漂亮外观和装潢，它们的照明环境却不容乐观，主要存在如下一些问题：

（1）耗能严重。在现代建筑中，照明用电量仅次于空调用电量，是整个建筑用电量中很大的一部分。这也许和很多人想象的不同。但据国内外有关资料显示：办公大楼的用电量占整栋办公大楼用电量的三分之一。因此选择合理的照明方案、配置先进的照明控制系统具有极大的经济意义和社会效益。

（2）布局不合理，功能分区不明确。整个办公大楼按功能可划分为很多不同的区域，这些区域对灯光的要求各不相同。但是笔者通过走访发现，有不少办公楼不管是走廊、办公室、还是会议厅都几乎选择一样的照明灯具。而且这些灯具甚至长时间的处在点亮状态，也不管是否是在上班时间，这在很大程度上造成了电能的浪费。

（3）缺乏实时监控，存在安全隐患。

传统的办公楼只对电梯等重要设备进行实时监控，而根本没有考虑到照明监控。这就导致无法远程监控照明设备的开启、关闭。而且由于灯具众多，甚至有的灯具出现损坏都不能及时被发现并维修，存在一定程度的安全隐患。

综合以上，传统的办公照明系统急需改进。本文提出一种基于直接数字控制器(DDC)和LonWorks技术的办公大楼智能照明监控系统。该照明监控系统与传统的办公照明系统相比，在节能、功能性和舒适度上都有所改进。

1 办公大楼智能照明监控系统的总体要求

考虑到办公场所的特殊性和功能要求，整个办公大楼的照明监控系统要能实现以下功能：

（1）节能。也即是能够实现照明节能控制。具体可采用：可调节灯具、定时开关控制、分区控制等实现。

（2）保证足够的光照强度和舒适度。智能照明系统中采用新型的可调光电子镇流器，可消除传统镇流器带来的频闪。调查研究发现，舒适的照明环境能够提高员工的工作积极性，从而大幅提高工作效率。

（3）智能化。首先要能够实现集中控制和多点控制。也即，所有的照明灯都可以通过安装在墙壁上的开关面板来操作，同时管理人员也可直接通过远程监控计算机发出控制指令驱动执行设备执行同样操作。再者具有定时控制功能，整个照明系统要能使办公楼内各个区域的照明灯组在规定的时间段开启和关闭。最后，要能够对灯光进行分区控制和亮度调节。智能化的照明系统要求能够根据办公区域的不同对灯光实行分区控制，同时，还要能够根据红外探测器来判断某一区域内是否有人工作，从而自动开关照明灯具。或者利用光控开关检测到的室内光线强度值自动调节照明灯具的亮度。

2 办公大楼智能照明监控系统工作原理

本办公大楼智能照明监控系统底层硬件以DDC为控制核心，通过LonWoks网卡和上位PC机相连。该系统可通过直接操作控制面板和管理员远程监控两种方式来实现整个办公大楼内各个区域照明设备的打开或关闭、灯光亮度调节、照明模式切换等操作。另外通过上位机监控界面还能实现各区域照明状态集中显示、照明的定时开关控制以及分区域控制等操作。

基于DDC和LonWoks技术的办公大楼智能照明监控系统总体结构原理图如图1所示。该系统共分为三层：最底层硬件核心为DDC控制器。DDC负责采集各种开关信号以及传感器的测量信号，如红外传感器的测量信号等，并根据预设程序对这些输入信号进行运算处理，然后发出控制指令给执行机构，去驱动相应的照明设备灯组动作（打开、关闭、亮度调节等）。同时，DDC还可以通过LonWorks总线与上位机进行通讯，根据上位机发出的指令来驱动对应照明设备动作。中间层为LonWorks网络层。主要由路由器、网络控制模块、网线、网络适配器等LonWorks网络设备组成。最上层为上位计算机。上位监控计算机不仅能将各个区域照明设备的工作情况及运行状态在监控界面上集中显示，还能对部分指定照明区域（如会议室、报告厅等）的工作模式进行切换和设置。

3 办公大楼智能照明监控系统总体设计

在智能化的办公大楼中，不同用途的区域对照明有着不同的要求。因此，应该根据照明设备的使用性质，进行分区域控制。按照功能，可以将照明监控区域大致划分成如下几个部分：走廊照明、楼梯照明，办公室照明，会议室照明，景观及外立面照明，应急照明，卫生间照明等。各个功能区域具体的控制策略如下：

走廊的照明可采用根据光控开关检测光照强度进行自动控制，因为比较狭窄的走廊即使在白天，也可能光照强度较弱，而走廊又是平时人员流通的主要场所。楼梯在现代高层建筑中已经不再是主要通道了，所以，对于高层建筑，楼梯平时是较少使用的，考虑到这些因素，从节能的角度出发，可以利用红外传感器检测有无人经过来控制楼梯照明。

办公室区域是整个办公大楼最重要的区域，对于现代化的办公大楼，通常这部分所占的空间大而宽阔。为了便于管理和节省能源，最好采用分区域控制。同时考虑到上下班时间是比较固定的，可以采用定时控制的方式。综合考虑日常控制方便和加班的需要，办公室区域可采用手动开关控制和自动定时控制相结合的方式。

现代的会议室通常具有多功能厅的特点，平时是会议室，必要时也可以充当临时会客厅、小型的产品厅、报告厅等角色。所以针对多功能会议室的特点，其照明控制必须能够实现多种照明模式的切换，如：会议模式、报告模式、产品会模式等等。

景观及外立面照明通常是起到点缀作用，但其实它才是不折不扣的用电大户，但是考虑到这个区域通常只在晚上的固定时间段点亮，所以此区域可编制时间控制程序进行定时控制，并辅助以光照强度控制。

4 结语

基于DDC和LonWorks技术的智能照明监控系统不仅使整个照明系统的工作实现了完全自动化，还改善了办公人员的工作环境，提高了工作效率。采用智能照明监控系统以后，整栋大楼照明系统的电能消耗和运行维护费用也势必大大减少。

参考文献

[1]孙德新. 办公大楼智能照明控制应用探讨[J].河南科技，2013(03).

[2]张晓娟，张佑春，朱炼. 基于LonWorks技术的多媒体教室智能照明监控系统[J]. 宜春学院学报，2013(12).

[3]刘军华，李春茂，褚丽丽. 基于LonWorks 技术的照明控制系统的设计[J]. 电气应用，2008(03).

作者简介

张晓娟（1982-），女，工学硕士。现为安徽工商职业学院讲师。主要研究方向为楼宇智能化技术。

作者单位

安徽工商职业学院安徽省合肥市230000