‧ 酒店智慧照明控制系統設計

來源：《電氣&智能建築》  作者：劉光平

　 

自1983年第一座帶有智慧化概念的建築物在美國落成，建築智慧化就逐漸成為當今建築發展的主流技術。作為建築自控系統的重要組成部分，智慧照明控制技術也得到了快速發展。

在現代建築中，照明的能源消耗在建築能耗中佔了較大比重，採用智慧照明控制系統，不僅可以提升照明環境品質，還可以實現客觀的節能效果。據統計，一般情況下，普通辦公大樓採用智慧照明控制系統，其節能效果可以達到40%以上，在商場、地鐵等場合，節能效果能達到25%～30%.

1 前言

目前，照明系統的自動控制有兩種形式，一種是將照明系統和建築物內空調系統、給排水系統等設備，包含在一起採用直接數位控制器（DDC）進行監控，直接數位控制器通過控制供電迴路中接觸器的分合，從而控制供電迴路的通斷，實現燈具開關控制。DDC控制方式屬於集中控制方式，這種控制方式功能簡單、可靠性較低，無法實現調光控制。另一種是採用專業的分散式匯流排型智慧照明控制系統，這種控制方式具有控制功能強、結構簡單、可靠性與可擴展性好等特點，因此應用更為廣泛。

常見的匯流排型智慧照明控制系統，包括澳洲邦奇的Dynet、ABB公司的I-BUS、奇勝的C-Bus、Siemens的EIB等。這些智慧照明控制系統的構成基本相同，但細節微有差異。C-Bus智慧照明系統技術先進，性能優異，目前廣泛應用於各個行業，有著良好的應用前景。

2 C-Bus匯流排

2.1 工作原理

C-Bus即Clipsal Bus的簡稱，是奇勝（Clipsal）公司制定的一個兩線制匯流排資料傳輸協訂，它定義了電子鎮流器與設備控制器之間的數位通信方式。C-Bus匯流排結構簡單、安裝方便、操作容易、功能豐富，是一種獨立的、分散式、匯流排型照明控制系統，能很好的滿足現代建築中的照明需求。

系統所有的單元器件(除電源外)均內置微處理器和儲存單元，由一對信號線(五類線)連接成網路。每個單元均設置唯一的單元位址，並用軟體設定其功能，通過輸出單元控制各迴路負載。輸入單元通過群組位址和輸出元件建立對應聯繫。

 

當有輸入時，輸入單元將包含單元位址資訊的資料，包在C-Bus系統匯流排上廣播，所有的輸出單元接收並做出判斷，控制相應迴路輸出。系統所有的參數被分散儲存在各個單元器件中，即使系統斷電也不會丟失。恢復供電時，系統會根據預設記憶參數，自動恢復停電前的工作狀態，實現無人值守。

C-Bus採用五類雙絞線作為傳輸媒介，在一對線上既提供匯流排設備工作電源（15VDC～36VDC），又傳輸匯流排控制信號。匯流排設備之間直接相互通訊，無須通過中央控制器，避免了集中式系統中央控制器，出現故障時整個系統癱瘓的危險。

C-Bus系統控制回路與負載迴路實現分離，控制匯流排將所有單元器件相連接，構成控制網路。控制網路結構形式多樣，其拓撲結構可以是匯流排型、星型或樹型，但不支援環網結構。

系統以網段為基本單位，網段之間通過獨立的網路橋進行通信，可以實現網段之間的聯動，提高了整個系統運行的可靠性。C-Bus的傳輸協定為CSMA/CD，通信速率為9600Kbps.

2.2 C-Bus匯流排的技術特性

C-Bus匯流排提供多種控制方式，主要有場景控制、調光控制、定時控制、就地手動控制、區域控制、群組控制等。C-Bus系統是一個獨立的燈光控制系統，它既能獨立運行，又能通過閘道介面和軟體協訂，與BA系統相互連接和通信，構成一個完整的建築設備管理系（BMS）。

通過閘道介面，C-Bus匯流排可為BMS提供照明系統現場資訊，接受BMS的控制，實現建築物機電設備的統一綜合管理。C-Bus還可與消防、安控系統實現聯動。消防系統的一對無源常開觸點接入C-Bus輸出模組的遠端控制接入點。

如果發生火災時，無源常開觸點閉合，與該觸點連接的C-Bus輸出模組強制關閉相應的照明迴路；消防系統恢復正常後，無源觸點斷開，C-Bus自動恢復到原來的照明狀態。安防系統的聯動實現方式與消防系統相同。

2.3 C-Bus系統構成

典型的C-Bus系統硬體由系統單元、輸入單元、輸出單元三部分組成。系統單元主要包括電源裝置、橋接器、PC介面和乙太網介面。輸入單元主要包括:NEO系列面板開關、觸控式螢幕、五場景控制器等;輸出單元主要包括輸出繼電器、調光器、類比輸出單元、紅外線輸出模組等。這些控制裝置均直接掛接於C-Bus匯流排上，其系統結構圖如圖1所示。

調光器是C-Bus系統中必不可少的單元器件，根據照明燈具的不同，調光器有多種類型。它是直接控制燈具的設備，用於對燈具進行調光或開關控制，能記憶多個預設置燈光場景，不因停電而被破壞。調光器控制燈具亮度採用軟啟動方式，這種方式使燈具的亮度逐漸增加或者是逐漸減小，使人的視覺自然地適應亮度的變化，沒有突然變化的感覺。同時，此調節方式能防止電壓突變對燈具的衝擊，有效延長燈具的壽命。

C-Bus系統的系統軟體主要有C-Bus V2.0系統程式設計軟體、C-Bus系統監控軟體C-Lution、介面軟體C-Gate等，以實現對系統元件參數的設定，及採用圖形化介面對C-Bus系統進行監控。C-Bus通過系統程式設計，使控制開關與輸出迴路，建立邏輯對應關係，因此在設計時更加簡單、方便、靈活[1]。

3 酒店C-Bus智慧照明系統設計 

某觀光酒店是一座9層高，建築總面積為130000m2的現代化、多功能星級酒店。該酒店內各功能空間面積較大，對照明控制的要求比較高且較複雜。控制系統的設計建立在酒店照明設計藍圖的基礎之上，採用奇勝公司的C-Bus智慧照明控制系統，對酒店的整體環境照明進行智慧控制。

 

系統能夠對酒店所有的燈光照明實現自動控制，根據不同的應用區域需要設定相應的照明控制方式，或預設各種照明場景，滿足不同場合的需求，提升了照明品質。因此，智慧照明控制系統的應用，不僅滿足了功能需求，提高了管理的便捷與效率，還可以實現靈活控制、節約能源的目的。

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3.1 系統拓撲結構

根據酒店建築結構特點以及控制要求的不同，將酒店大樓劃分為以下區域：一是辦公區；二是客房區；三是功能區，包括宴會廳、會議室等；四是輔助區，包括大廳、走廊、樓梯間、洗手間等公共區域。

根據不同的區域特點，所設計的控制方式和控制功能有所不同。由於該酒店每層建築面積較大，需控制的照明燈具數量較多，為了便於施工與管理，在設計時，將每一層設為1個C-Bus智慧照明子網，因此共設有9個C-Bus智慧照明子網。

每個子網通過乙太網周邊設備(5500CN)，經RJ-45介面實現C-Bus匯流排協定與TCP/IP協定的轉換，與酒店局域網連接，並由設在酒店五樓資訊中心機房的中央監控主機集中管理。中央監控主機安裝有C-Bus系統軟體C-Gate、C-Lution，操作人員可以在中文圖形化顯示的介面上進行監控和操作，監視整個智慧照明系統的運行狀態。該系統拓撲結構如圖2所示。

3.2 各控制區域的設計

（1）辦公區域

辦公區包括員工辦公區和經理辦公室。該酒店員工辦公地點相對集中，員工辦公室的面積較大，因此在設計時，將員工辦公室分成若干獨立的照明區域，採用NEO系列四鍵開關，根據需要開啟相應區域的照明。

由於該酒店每個員工辦公室都設有兩個出入口，為方便員工就近控制辦公區內燈具的開閉，四鍵開關設置在出入口，兩個出入口分別設置1個，實現多點控制。另外，每個辦公室設置1個計時器，使辦公室內照明可以根據時間進行控制，每天上班前自動開燈，午休時自動關閉部分回路，下班後自動關燈。

經理辦公室的照明控制設計以方便、舒適為前提，在經理辦公室入口處設置一個NEO系列雙鍵開關，並在經理辦公桌的正上方設置1個亮度感測器，當辦公室內亮度不夠時可自動調節燈具的亮度，使辦公室內始終保持恒定的照度。

（2）客房區域

該酒店客房有普通客房和高級客房兩種。普通客房只有1個臥室和1個衛浴間，而高級客房還設有1個客廳。根據酒店照明設計藍圖，普通客房設有客廳、衛浴間、走道3路照明迴路，因此，在普通客房的門口和床邊各設一個Neo系列四鍵開關，實現房間內多點控制以及遙控控制。

 

高級客房的控制要求相對較高，不僅要實現就地控制，還需提供調光控制和場景控制。根據高級客房的結構佈局，在臥室、客廳和門口各安裝一個Neo系列四鍵開關，客廳另外還設置一個液晶觸控式螢幕，和一個五場景控制器。

根據場景預設，五場景控制器可通過有線或無線的方式，調動相應的執行機構控制照明設備，調整燈具開啟種類、光源照度高低、光色搭配以及照明角度等，實現所設模式。通過觸控式螢幕操作或使用遙控器，即可調用所需的燈光場景，產生各種燈光視覺效果，使客房內保持符合使用需求的燈光環境。

（3）功能區域

功能區是舉辦各種公共活動的主要場所，具有面積大、空間高的特點，這一區域的照明區域照明燈具種類較多，有格柵螢光燈、筒燈、吊燈、壁燈和射燈等各種類型，其控制要求也相對較複雜。

 

根據照明設計藍圖，該酒店宴會廳共有8個照明迴路，因此設置1個四場景開關，並採用八路輸出繼電器5508RVF實現調光控制。根據不同用餐時段調用預設燈光場景模式，使宴會廳內始終保持柔和、幽雅的燈光環境。

會議室是酒店的重要組成部分，採用場景模式控制。在會議室入口處設置一個場景開關，設定四個場景：會議、演講、投影、全關。在進入會議室時可選擇會議模式，在會議進行中，可以通過場景開關實現場景的轉換。會議結束時，按全關鍵關閉所有燈具。通過觸控式螢幕或C-BUS中央監控主機可對開關模組、調光模組、投影儀等各種演示設備進行控制。同時，紅外遙控器控制是場景模式控制的延伸，通過紅外遙控器對觸控式螢幕進行遙控。

（4）輔助區域

大廳是酒店人流量較大的區域。按照國際標準，酒店大廳的最佳照度為150～300lx.為保持大廳的舒適性，設計時採用了亮度感測器控制，來調節大廳的光照度。系統根據設定的照度值和大堂內照度的變化，自動開/關大堂內照明設備的數量，使大廳內照度保持恒定。

另外，在大廳裡還設置一個Neo系列四鍵開關，用於現場就地控制。大廳照明的控制方式靈活多樣，系統提供就地控制、中央監控電腦控制、時間控制等多種控制方式，工作人員可根據具體情況選擇合適的控制方式。

走廊、樓梯間、洗手間等公共區域人流量少，照明燈具的使用頻率較低，因此，這些區域採用紅外線移動探測器，對照明燈具的開/關進行自動控制。當紅外線移動探測器檢測到有人進入探測範圍，信號送入相應的輸出繼電器模組，執行照明燈具開啟命令。若探測範圍內無人，照明燈具保持關閉狀態。這種控制方式避免了「長明燈」現象，可以有效節約能源[4]。

4 結語

 與傳統方式相比，C-Bus匯流排的應用避免了複雜的施工安裝和走線。並且還可以根據需求和外界環境的變化，僅需修改軟體設置或少量改造線路，就可以調整照明佈局和擴充功能，適合不同的使用要求，大大降低了系統建設費用和建設週期。由於控制迴路與負載分離，系統具有較高的安全性。

 Smart hotel in Oslo, Norway

據該酒店照明控制系統運行結果表明，所設計的酒店C-BUS智慧照明控制系統操作方便，控制手段靈活，控制功能豐富，為酒店營造了舒適的燈光環境。與傳統的照明系統相比，具有顯著的節能效果。

隨著市場對建築節能減排的日益重視，智慧照明控制系統具有良好的發展前景，C-Bus匯流排的應用也會更加廣泛。

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