图书馆智能照明控制系统设计毕业论.docx
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图书馆智能照明控制系统设计毕业论
图书馆智能照明控制系统设计设计总说明
|本文以图书馆智能照明系统设计为例，对比了智能照明的国内外发展现状
|及未来发展趋势，介绍了智能照明及其控制系统的综合优势，提出以C-BUS总线为主的设计方法，通过对场景预设、照度计算、灯具选择等对图书馆智能照明控制系统进行设计，进一步说明了智能照明的综合优势。
本图书馆属于大型图书馆，是中空型建筑，分为四层，总面积11004.4m2。
各层的阅览室、自习室及书库的窗口位置设有照度传感器，门口安装红外移动传感器，各回路附近安装C-BUS专用的多键幵关，它们由弱电线连接在一起并|接到调光器和继电器上，再由调光器和继电器控制所有回路，从而达到智能照明的目的。
关键词：
智能照明；控制系统；C-BUS
LibraryintelligentlightingsystemdesignDesignDescription
Inthispaper,caselibraryintelligentlightingsystemdesign,comparingthedevelopmentofintelligentlighting,domesticandinternationalsituationandfuturetrends，describestheintelligentlightingcontrolsystemanditscomprehensiveadvantages，proposedC-BUSbus-baseddesignmethod,Defaultonthescene，illuminationcalculations，lampselectiontodesignthelibrarylightingintelligentlightingcontrolsystem,furtherillustratesthecomprehensiveadvantagesofintelligentlighting.
Thelibraryisalargelibraryanditisahollowtypeofconstruction，thetotalareaofl1004.4squaremeters，dividedintofourlayers.Layersofthereadingroom，studyroom,andstackswithilluminationsensorsofthewindowposition,doorinstallationofinfraredmotionsensor,theloopnearinstallationoftheC-BUSdedicatedmulti-buttonswitch，whichconnectedbyaweaklineandreceivedadimmerAndrelays，andthendimmerandrelaycontrolofallcircuits,soastoachievethepurposeofintelligentlighting
Keywords:
intelligentlighting；ControlSystem；C-BUS
1雜1
2.图书馆照明的现状及发展2
2.1图书馆智能照明的意义2
2.2照明理念的变化2
2.3图书馆智能照明的国内外发展现状3
2.3.1国外智能照明的现状3
2.3.2国内智能照明的现状4
3.图书馆照明设计的基本方法6
3.1图书馆智能照明设计的提出6
3.2图书馆的照度标准6
3.2.1阅览室的照度要求6
3.2.2书库的照度要求7
3.2.3其他地方照度要求7
3.3图书馆照明设计的基本方法8
3.3.1灯具的选择8
3.3.3灯具安装高度的确定10
4图书馆智能照明系统设计11
4.1传统照明控制方式11
4.2基于C-BUS技术的图书馆智能照明控制方式12
4.2.1C-BUS原理13
4.2.2C-BUS组成13
4.2.3C-BUS在图书馆中的应用15
5.照度计算17
5.1照度计算的依据17
5.2照度计算17
6尉仑20
麵22
参考文献23
1绪论
智能照明是指利用计算机、无线通讯数据传输、扩频电力载波通讯技术、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥讯控制系统，来实现对照明设备的智能化控制。
具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能；并达到安全、节能、舒适、高效的特点。
随着现代建筑和照明技术的发展，传统的照明已经不能解决实际场景对照明效果的要求，简单控制方式更不便于系统管理和维护，智能照明和智能控制进入历史舞台，结合现代通信技术，计算机技术，控制技术等现代化工具，满足了绿色照明的要求，既节能又环保，更便于管理和维护。
自从1983年第一座带有智能化概念的建筑物在美国落成，楼宇智能化已经成为当今建筑发展的主流技术，涵盖从空调系统、消防报警系统到综合保安管理系统（包括闭路监控、保安巡更、防盗报警、门禁系统）以及完善的计算机网络和通信系统。
但是长期以来，照明系统由于技术和设备原因，在国内一直受到忽视，绝大多数建筑物仍然沿用传统的照明控制方式。
部分智能大厦采用楼宇自控（BA）系统来监控照明，但也只能实现简单的区域照明和定时开关功能，无法实现调光，场景控制等功能来灵活自如地管理照明设备。
真正的智能照明管理系统，它不仅要控制照明光源的发光时间、亮度来配合不同应用场合做出相应的灯光场景，而且还要考虑到管理智能化和操作简单化以及灵活适应未来照明布局和控制方式变更等要求。
一个优秀的智能照明系统可以提升照明环境的品质，确保在建筑物里工作和生活群体的舒适和健康。
奇胜C-Bus正是为此需求、为您量身打造的智能照明管理系统。
C-Bus系统由澳大利亚奇胜电器公司在1994年初开发，其产品设计和制造工艺满足澳大利亚及欧洲电气安全和电磁兼容性标准。
现今，C-Bus系统已被广泛应用于澳大利亚、新西兰、日本、英国、马来西亚、新加坡、南非、中国（大陆、香港、澳门、台湾）等国家和地区。
时间证明，C-Bus系统功能先进，技术可靠，备受用户青睐。
2图书馆照明的现状及发展
2.1图书馆智能照明的意义
经济的快速增长使得人们对能源的需求也日益提升，由于长时期人们对煤、石油、天然气等天然资源的开采，使得能源储备非常有限，能源短缺的问题逐步突显出来，同时也导致了环境和生态平衡的破坏，严重威胁着人类的生存，
如何节能和保护环境成为世界范围普遍关注的社会问题。
在此背景之下，人们对照明的要求不仅仅是停留在能够“看见”的层次上，而是对照明技术提出了更高的要求：
希望利用有限的资源保证照明强度的需要，并能够获得良好的照明效果，实现“绿色照明”。
在各种自然科学和工程技术的不断发展过程中，促使照明技术也得以飞速成长。
围绕“绿色照明”的主题，各类节能高效的电光源陆续出现并广泛使用：
激光、光纤、发光二极管以及各种玻璃和PC透光材料也被应用到照明技术中；同时，在传统的照明设计理念中还充分利用了现代计算机、通信等技术，实现了更为节能、安全、灵活和舒适的智能化照明控制技术，将城市的每个角落在夜色中装扮的光彩熠熠。
2.2照明理念的变化
在传统的照明设计中，主要是注重照明的亮度、均匀度、显色性指数及是否会造成眩光等因素，对照明的控制也主要是通过继电器的开关控制实现了开灯、关灯状态的切换，照明的亮度一经设置就不能自行调节，各照明控制单元分散在不同的区域，造成管理和维护投入量较大。
随着人们生活水平的提高，旧的照明设计理念已经不能适应新的需要：
不仅要求照明设计的参数应当达标，而且还提出了怎样才能在明亮、舒适并且具有艺术效果的环境中工作和生活的要求。
智能照明技术以其优越的性能得到广泛的关注。
具体特性表现如下：
（1）智能照明系统可以有效的抑制电网的浪涌电压，避免了过电压和欠电压对光源的损害。
采用软启动和软关断技术，避免了冲击电流对光源的损害，延长了光源的使用寿命，节省了大量耗资以及更换电光源而产生的巨大工作量。
（2）智能照明系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，借助红外遥感装置、手动操作控制面板等各种不同的控制元件，根据需要，按照不同时间、不同用途以及不同的照明效果预先设置不同的照明场景，用户可以通过场景切换实现灵活、方便的照明控制，各类参数的设置和变换非常方便，可以获得多种的照明效果。
同时，还可以设置必需的应急照明控制方案，
满足处于事故状态时的照明需要。
（3）通过应用调光模块和照度检测器等元件，智能照明系统可以针对不同的区域进行照度的动态调节，使得该区域内的照度始终保持在设定的范围之内，
不会因为日照等外因的变化而变化，也不会因为电光源的使用时间过长而降低照明强度，从而提髙了照度的均匀性。
同时，这种控制方式所采用的电气元件也解决了频闪效应，不会使人产生不舒适、头昏脑胀、眼睛疲劳的感觉。
此外，智能照明控制系统中对荧光灯等光源进行调光控制，采用有源滤波技术的可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提髙了功率因数，降低了低压无功损耗。
（4）智能照明系统充分利用了室外的自然光，对光照度进行精确设置和合理管理，只有必需时才把灯点亮或点到要求的亮度，利用最少的能源保证了要求的照度水平，减少了由于人员不在却仍将灯全部点亮而造成的能源浪费，节电效果十分明显，一般可节约30%以上，使照明管理和设备维护变得更加简单，
经济投入减少。
2.3图书馆智能照明的国内外发展现状
在进行生产，工作和学习的各类场所中，人们从外界获得的信息中约有80%是通过视觉实现的，无论白天还是夜晚，人们对光环境的需求与其所从事的活动有密切关系。
因此，舒适的光环境对人们至关重要。
图书馆更是许多人尤其是学生获取各类信息的主要场所，其光环境的优劣程度应当引起足够的重视。
结合快速发展的各类自然科学和工程技术，不断容纳新技术，更新旧式的各种照明产品和单一呆板的照明控制手段，创造优良的光环境，为提高人们的工作效率，保障人的视力健康，振奋人的精神产生积极的影响。
2.3.1国外智能照明的现状
照明行业是80年代首先由美国兴起并得以迅速发展嵋1。
90年代后期，由于现代计算机技术、自动控制技术、现代通信技术、现代信息处理技术在世界范围内的广泛应用，进入了信息时代并对各行各业都带来了巨大的影响，照明行业也随之发生了巨大的革新，提出了照明智能化的要求。
进入21世纪后，大量的新产品、新设备、新技术的出现，使智能照明技术向着系统一体化集成的方向发展。
例如：
各种智能化断路器将微电子技术、传感技术、控制技术、电力电子技术等新技术结合起来，实现了功能多样化、结构模块化，使断路器从基本保护功能发展到智能化的保护功能，工作更可靠，性能更安全。
在微电子技术飞速发展的带动下，许多半导体公司推出了专用功率开关器件和控制集成电路的系列产品，促进了电子镇流器的各类产品向高性能高可靠性方向发展。
另一方面，网络技术的渗透使不同控制方式的系统之间
相互结合，实现了资源共享、远程监视、设定、控制及对系统异常信息进行一体化管理。
控制技术的发展使许多控制功能从由较高层的控制室移至现场的低,层设备，使信号的采集和处理更加快捷便利，而且工程技术人员还开发了一些控制管理软件，用户只要通过界面上各个控制键，就可以实现对各种照明设备|的监视和控制，操作更加简单、直观。
各类智能照明产品的生产和技术实现也随着行业标准及规范的制定和逐步的完善进入成熟、实用、可靠阶段。
继美国、德国、英国、日本、新加坡之后，其他各国的智能照明产业也陆续开始发展，并且不断趋于成熟。
先后涌现出许多国际知名企业：
国际知名的|半导体制造商法国PERFECT公司开发出灯光控制专用的、结合无线射频功能的芯片。
PHILIPS、OSRAM、GE公司推出了双端球形HK）是目前世界上最先进的大功率LED灯，奇胜公司的C-BUS系统、ABB公司的i-BUS系统以及邦奇公司的Dynalite、LUTRON公司的GRAFIK系列智能照明控制系统均已广泛应用到照明控制系统中。
此外路创、WIELAND、美国的奥莱斯、英国索思、德国欧斯朗、NATIONAL、BPII等企业都创建了诸多知名品牌，推动了智能照明行业的普及和发展。
2.3.2国内智能照明的现状
90年代智能照明进入中国市场，然而由于市场的消费意识，市场环境、产|品价格、推广力度等各方面的原因，传统的照明理念与国外存在较大差别，厂I家的产品制造技术以及产品经销商的经营模式和技术水平有限，一些主要的设备和技术都从国外引进，很难推动形成较大的消费市场，致使中国的智能照明行业没有稳定、广阔的渠道。
进入21世纪后，随着国内经济的发展，技术的成熟，诸如IBM、Microsoft、Samsung、Panasonic、Siemens等一大批跨国企业的加入，加速了行业的发展及渠道商的形成。
一批国内的智能照明产品商利用各自的优势逐步在市场上站稳了脚，得到|了渠道商和最终用户的广泛认可。
索博、瑞朗、九州易居是较早进军智能照明行业的企业，在产品研发、市场拓展、技术培训与服务方面投入较大，尤其索|博是国际型智能家居产品生产企业，拥有亚洲最大的产品研发中心和生产基地，
|以高端智能安防系统和智能微型控制模块在国际上处于绝对的领先地位。
天津瑞朗在2002年就开始启动了智能照明技术培训，用户对这些品牌的认知度较高。
|上海奇胜公司推出了智能化系统，通过对C-Bus智能控制系统、安防控制系统、
1无线网络技术等的结合，实现了灯光控制、家电控制（电动窗帘、空调、AV设备等）、综合安防控制的各种控制功能产品，在较短的时间内就树立起了品牌形象。
同样是源自电工品牌的真善美也善于销售终端，其智能照明产品甚至可以在超级市场、建材市场和五金店购买到，该品牌在华南地区有较高的知名度。
清华
同方是十大品牌中唯一一家侧重智能照明控制系统集成服务的企业，其智能开关控制系统，通过遥控器就可以控制所有房间内的灯光效果，完全实现了灯光,智能控制功能，产品的安装、调试和操作都非常简单，不需要专业人员的指导，|普通家庭可以自己安装。
安居宝作为一家主要生产楼宇对讲产品的企业也晋升|十大品牌，说明传统安防企业也开始产品转型和服务升级，安居宝成为这一阵I市场转型大潮中的佼佼者。
惠州雷士致力于新型绿色照明产品的开发和和谐光I环境的营造，积极参加全国的城市亮化工程及绿色照明工程，带动了行业向绿色照明方向发展。
百分百在东莞设立运营总部，专业从事照明、电器、电工产|品的研发、设计、生产，先后研发生产的红外线、无线数码智能遥控开关，推|动了遥控开关的普及化。
北京莱特将计算机技术引入调光控制系统，自主开发了分布式LT-NET智能环境照明控制系统，被广泛地应用到各种灯光照明场所。
达实、易天元、普力特都是以技术见长的企业，拥有智能家居领域的技术专利和注册商标，在华南和华东地区有不少智能小区的应用案例。
国内智能照明厂家和实力强大的高科技IT厂商的介入，提供了科学的专业|照明设计、优质可靠的专业照明设备、全面完善的专业照明服务，为照明行业带来了新的力量，促进了智能照明技术的快速发展。
3图书馆照明设计的基本方法
3.1图书馆智能照明设计的提出
图书馆的阅览室、自习室以及书库等地是出入人数较多的地方。
因此，这些地方的灯光照明几乎是从上班开始直到下班为止，不管这些地方是否有人，
|有多少人，当日照满足照度要求时，把灯熄灭，一旦自然光难以满足人的需求时，不能及时打开灯光，给人的视力带来损害。
显然这种照明方式，从照明的角度上来说是非节能的；从人的角度上来说，是不能满足人的基本要求的；从管理的角度上来说，是繁琐且很不方便的。
所以我们要充分考虑到人的需要：
在有人的地方必须有足够的照度（不论是日光照明还是人工照明）；没人的区域应该熄灭灯光，以节约能源；还要能够实现智能控制，从而达到节能、舒适、方便的效果。
3.2图书馆的照度标准
图书馆照度标准根据我国《民用建筑照明设计标准》（GBJ133-90）的设计|要求，针对图书馆各类阅览室、研究室、视听室、休息室、走廊、楼梯等场所的照度制定了不同的标准要求，作为照明设计的数据参照。
3.2.1阅览室的照度要求
图书馆一般阅览室、少年儿童阅览室的照度水平应该设置在|1501x（低）一2001x（中）一3001x（高）；如果属于老年读者阅览室，其照度标准应该适当的提高到2001x（低）一3001x（中）一5001x（高）。
如表3-1所示表：
表3-1阅览室照度标准
房间名称
参考平面及其高度
照度标准值lx
一般阅览室、少儿阅览室
0.75水平面
150-200-300
老年读者阅览室
0.75水平面
200-300-500
3.2.2书库的照度要求
图书馆书库的照度应设为1501x（低）一2001x（中）一3001x（高），距地面0.25m处书架上的垂直照度应设置为301x（低）一501x（中）一751x（高）为宜。
如表3-2所示：
表3-2书库的照度要求
房间名称
参考平面及其高度
照度标准值lx
书库
地面
150-200-300
书库
0.25m水平面
30-50-75
3.2.3其他地方照度要求
图书馆的休息室、陈列室、视听室及一些公共场所的照度标准见表3-3所示:
类别
参考平面及其高度
照度标准值lx
低
中
局
研究室、装裱修整室、美工室
0.75m水平面
150
200
300
陈列室、视听室、细微阅读室
0.75m水平面
75
100
150
目录室（厅）、出纳室（厅）
0.75m水平面
75
100
150
读者休息室、吸烟室
0.75m水平面
30
50
75
开敞式运输传送设备
0.75m水平面
50
75
100
走廊、厕所
地面
15
20
30
楼梯间
地面
20
30
50
盥洗室
0.75m水平面
20
30
50
电梯前室
地面
30
50
75
3.3图书馆照明设计的基本方法
图书馆的照明设计包括了灯具类型的选择。
灯具安装高度的确定、工作面的照明方式等内容，不同的参数选择直接影响到照明效果的优劣。
同时需要根据既定的设计方案计算照度负荷，了解电能的消耗情况。
3.3.1灯具的选择
常用的灯具有以下几种分类：
（1）按安装方式分类：
一般可分为嵌顶灯、吸顶灯、吊灯、壁灯、活动灯具、建筑照明等六种
（2）按光源类型分类：
可分为白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯、低压卤钨灯等。
（3）按使用场所分类：
可分为民用灯、建筑灯、工矿灯、车用灯、船用灯、舞台
灯等。
（4）安配光曲线的形状分类：
国际照明委员CIE，根据灯具向上和向下投射光通量的百分比，将灯具分为以下五种类型：
①直接照明型-灯具向下投射的光通量占总光通量的90%-100%，上射光通量为0%-10%。
②半直接照明型-灯具向下投射的光通量占总光通量的60%-90%，上射光通量为10%-40%。
③均匀漫射型-下射光通量与上射光通量差不多，各占40%-60%。
④半间接照明型-上射光通量为60%-90%，下射光通量为10%-40%。
⑤间接照明灯-上射光通量为90%-100%，下射光通量为0%-10%。
（5）按灯具的结构特点分类：
①开启型-其光源与外界空间相通，如一般的配照登、广照型灯和深照型灯
等。
②闭合型-其光源被透明灯罩包含，但内外空气仍能流通，如球形灯、双罩型灯和吸顶灯等。
③密闭型-其光源被透明灯罩封闭，内外空气不能对流，如防潮灯、防水防尘灯等。
④增安型-其光源被高度透明灯罩封闭，且灯具能承受足够的压力，能安全的使用在爆炸危险介质场所。
⑤隔爆型-其光源被高度透明灯罩封闭，当气体在灯罩内部爆炸时高温气体经过隔爆间隙被充分冷却，从而不致引起外部爆炸性气体爆炸。
对图书馆的阅览室和自习室及报告厅一般选用开启型或闭合型的各种吊灯和吸顶灯，这里选用双管节能荧光灯；门厅、走廊、电梯间等处一般选用闭合型的各种吊灯和吸顶灯，这里选用单管节能荧光灯或球形节能灯；洗手间用防水防尘灯；楼梯选用半嵌入式吸顶灯。
3.3.2灯具安装位置的确定
一般，图书馆照明灯具的安装位置可以根据照明区域的不同需求确定，通常阅览室的灯具可以采用以下三种布置方案：
（1）.均匀布置：
灯具在整个房间内均匀分布，灯具的分布位置与需要照明的具体位置无关。
（2）.分区分布：
灯具的分布与需要照明的具体位置有关。
（3）.混合照明的灯具分布：
混合照明方式是利用两种不同的光源对照明区域进行加强，不仅可以满足照明强度的要求，并且可以消除阴影。
为了使工
作面上获得较均匀的照度，应使灯具距离与灯在工作面上的悬挂高度之比（距高比）不要超过各类灯具所规定的最大距高比。
这里选混合照明的灯具分布。
3.3.3灯具安装高度的确定|图书馆室内的灯具既不要悬挂过高，也不宜悬挂过低。
悬挂过高，会使照
度降低，不经济，维护检修也不方便；悬挂过低，容易被人碰撞，不安全，而且可能产生眩光，影响视力。
最高的悬挂高度与室空间比（RCR）以及配光的种类有关，其标准应不高于表3-4所列数据。
表3-4灯具安装高度要求
室空间比
配光种类
选用灯具的最大距高比1/h
1-3
宽配光
1.5-2.5
3-6
中配光
0.8-1.5
6-10
窄配光
0.5-1.0
室空间比RCR二5h（L+W）/（L-W），其中L为房间长度，W为宽度。
4图书馆智能照明系统设计
4.1传统照明控制方式
为实施节能照明，室内照明方式分为：
一般照明、分区照明、混合照明。
所谓一般照明，即是基础照明，在一个场所内单设局部照明不能形成舒适的环境亮度，容易产生视疲劳，因此应设一般照明。
分区照明是为提高某一区域照度而相对集中设置灯具的一般照明方式，部分要求高照度的场所，宜设置分区照明。
对于照度要求较高、工作位置密度不大，一般照明或分区照明不能满足要求的场所，宜采用混合照明，即应增设局部照明。
从上述照明方式可以看出，为达到照明效果，照明应分级控制，房间内灯具一般是用跷板开关放于门口，直接用配电箱内的断路器控制的。
对于上述面板开关控制，面板开关所控灯具数量有限，大开间房间灯具数量较多，由于控制点集中，带来的必然是控制不灵活，平面布置复杂，故障率高。
如果采用照明配电箱放于门口，直接用配电箱内的断路器控制灯具回路，存在以下两个问题：
（1）影响室内美观，照明配电箱体积较大时，还会影响图书馆房间的使用功能，如书架的排列等；
（2）有些区域会违反国家规范要求，如《图书馆建筑设计规范》（JGJ38-99）要求，书库配电箱应放在书库外，对于书库来说，就不容许把照明配电箱放于房间口，直接用配电箱内的断路器控制灯具回路。
根据规范要求，图书馆应设一般照明、应急照明、值班照明或警卫照明，对于不同区域，如书库、阅览室、公共场所等，要保证这些场所照明
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