现代家庭智能照明系统

1引言

智能照明行业自从上世纪90年代进入中国市场以来，受市场的消费意识、市场环境、产品价格、推广力度等各方面的影响，一直处于缓慢发展的态势。行业人士均认为，消费者对智能照明认识不足是市场处于初级阶段是最主要的原因。近些年来，随着国民经济的快速发展，特别是地产行业的高歌猛进，国内智能照明行业迅速发展，涌现出了各种技术类型的厂家，市场上也出现了各种类型，别具特色的智能开关产品。

1.1智能照明控制系统的特点

智能照明控制系统能在最大程度上降低对人的依赖性，能满足很多场合下的灯光控制要求，管理维护方便，节能效果显著。智能照明控制系统主要由输入装置、处理器和执行器三个部分组成。

输入装置可以不断检测周围环境的照度水平，可以探测到某个区域是否有人移动，以及输入人们的控制指令，并把相应的信号传送给处理器。输入装置包括传感器、定时装置和控制面板或遥控器。处理器接受输入装置的信号，经过信息处理、判断、分析，输出控制信号。执行器与灯具直接连接，控制灯光回路的闭合或断开和调节灯光到相应的水平，包括手动开关。

智能照明控制系统是指用计算机技术并辅助以其它手段，对电力照明实行自动控制提供合适照明光环境的同时降低照明系统电能消耗和其它使用费用。智能照明控制系统对于手动照明控制系统相比有以下几个方面的优点：

①创造环境气氛

多种照明控制方式，可以使同一建筑物具备多种艺术效果，为建筑增色不少。现代建筑物中，照明不单纯地为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备多种的控制方案，使建筑物更加生动，艺术性更强，给人丰富的视觉效果和美感。如建筑物内的展厅、报告厅、大堂、中庭等，如果配以智能照明控制系统，按其不同时间、不同用途、不同的效果，采用相应的预设置场景进行控制，可以达到丰富的艺术效果。

②改善工作环境，提高工作效率

智能照明控制系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具，可以有效地控制各房间内整体的照度值，从而提高照度均匀性。同时，这种控制方式有效地解决了频闪效应，不会使人产生不舒适、头昏脑胀、眼睛疲劳的感觉。良好的工作照明环境是提高工作效率的一个必要条件。良好的设计，合理选用光源、灯具及优良的照明控制系统，

都能提高照明质量。

③良好的节能效果

智能照明控制系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制组件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。这种自动调节照度的方式，充分利用室外的自然光，只有当必需时才把灯点亮或点亮到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，一般可达30%以上。当今节能和保护环境已成为世界各国普遍关注的社会问题，并直接关系到社会的持续发展。在我国，照明用电量占总发电量的10%以上;在英国，应用在照明上的能量大约占总消耗能量的5%，如果有效地利用照明用电，这个数量可以减少。我国电力主要是来自燃煤，照明节电就意味着减

少CO

2, SO

2

, NO

2

等有害气体排放，可减少对大气环境的污染。

此外，智能照明控制系统中对荧光灯等进行调光控制，由于荧光灯采用了有源滤波技术的可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提高了功率因子，降低了低压无功损耗。

④延长光源寿命

智能照明控制系统能成功地抑制电网的浪涌电压，同时还具备了电压限定和扼流滤波等功能，避免过电压和欠电压对光源的损害。智能调光器慢慢地把灯调亮到一个设定的水平。刚打开灯时，这是相当重要的。在这一点上，白炽灯由于冷扮的热冲击易于失败。通过把灯慢慢地调亮到设定的水平，也被称为“软启动”，避免了冲击电流对光源的损害，可以相当多的延长灯泡的寿命。降低灯泡的亮度也可以延长灯泡的寿命。减低10%的亮度，灯泡可以延长一倍的寿命，而减少50% ,可以延长到20倍。还可以实现“软关断”，灯光慢慢地熄火。当切换场景时，灯光的变化是渐变的，使人们不会有突然变化的感觉，充分考虑到人眼对灯光的亮暗适应性。

延长光源寿命不仅可以节省大量资金，而且大大减少更换灯管的工作量，可以降低照明系统的运行费用，管理维护也变得简单。

无论是热辐射光源，还是气体放电光源，电网电压的波动是光源损坏的一个主要原因。因此，有效地抑制电网电压的波动可以延长光源的寿命。

⑤管理维护方便

智能照明控制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，照明预置场景的信息存储在内存中，这些信息的设置和更换十分方便，使建筑物的照明管理和设备维护变得更加简单。例如办公楼可以根据工作的前后、休息、打扫等不同时间段，执行时间照明控制程序，对办公室、过道、走廊的灯光进行统一的管理，即节约能源，

又便于管理。例如在起居室中，可根据时间设定晚上11点后，场景照明自动切换到睡前场景照明。睡觉前还可以从集中显示器中查看各房间的灯是否关闭。

1.2智能照明系统研究的内容及意义

从住宅照度标准、照明方式的选择、光源的选择、灯具的选用等几个方面，分析怎样体现舒适、节能的住宅照明设计思想。在以上分析的基础上，提出住宅内各房间的典型照明设计方法。特别提出在进行任何的照明环境的设计时，首先分析各功能房间内进行的各种活动，依据其特点，确定每种活动所需的视觉信息，并且决定它们的重要性。

探讨智能照明控制器常用的控制方式，并分别分析了它们的控制原理，优、缺点、使用的场合，以及在使用中应注意的事项;然后针对现今智能照明系统的优点和不足。提出住宅智能照明控制系统的系统功能设计目标，根据这个目标，对硬件进行合理的选择和设计，既能实现本系统的功能，有一定的资源余量以备系统功能扩展使用，又尽量节约硬件成本。

研究系统的软件设计、软件的优化设计、系统的抗干扰设计、系统功能扩展等四部分。分析计算室内照度的几种方法及其适用范围，并且指出任何一种计算方法都有一定的误差，有一定的局限性。采用照明计算软件包对进深5.3m,横宽4.5m的房间自动布置灯具以及计算照度。在实际起居室中进行了灯光布置，对计算值与测量值进行了比较，并分析了它们之间产生差异的原因。提出采用5点法计算起居室主要活动区域的平均照度，由此确定调光器的最佳设置方式，使系统实现智能调光。

本课题是研制住宅智能照明控制系统。住宅智能照明控制系统的研究不仅可为目前国际上前沿研究课题----智能照明控制系统研究积累有益的经验，而且还提高了住宅照明光环境质量和住宅价值，以及为节约能源和保护环境提供了可靠途径，这也是实现人居环境可持续发展的关键技术之一，并且具有极为广阔的应用前景。

具体研究意义如下:

①提高住宅照明光环境质量。在住宅的照明光环境设计中除充分考虑到视觉作业、合适的照度、亮度分布、视觉舒适性、眩光控制、显色性、照明装置的外观以及使用者或参观者的主观感觉等8个因素外，还考虑到人体因受到季节光照减少而产生“季节性情感紊乱(SAD )”因素和根据含不同光谱成分光源对褪黑素分泌的抑制能力强弱不同，视具体的情况采用不同的光源.

②体现以人为本的照明控制思想，根据人们的行为模式和住宅的光环境决定照明的