中国石油大厦办公楼智能照明控制系统工程

中国石油大厦办公楼智能照明控制系统工程

发布时间:2018-01-04    访问:1746

中国石油大厦办公楼智能照明控制系统工程

浙江通明电器股份有限公司 张展鹏

1.项目特点及方案构思(使用“TORMIN/通明)  品牌型号:ZY8102

中国石油大厦是中国石油天然气集团公司的总部办公大楼,地处东直门——北京重要的交通中心,是中国石油集团面向21世纪投资兴建的大型自用办公楼,将于2008年初建成。其设备智能化水平与世界发达国家的高级智能化办公楼标准相当,整个智能照明控制系统的设计在结合图纸与现场情况的基础上,体现了舒适、节能、高效管理的时代主题。

中国石油大厦采用了邦奇Dynalite智能照明控制系统,根据大厦各区域的使用功能,对中国石油大厦提供舒适、高效的照明控制和管理方式,主要方面如下:


ZY8102防爆区域外围

1)整个办公楼的照明控制系统通过大楼局域网组成一个统一的系统,中央控制系统通过多级控制进行管理,结合调光/开关控制模块、智能探测器(光感/动静)、液晶显示控制面板等自动化设备实现中央监视控制、就地面板控制、人感探测控制、光感探测控制、场景功能控制和能耗计算的智能化管理;控制界面应设置不同权限,并可通过编程等手段将其锁定,避免无关人员的误操作;

2)智能照明控制系统对普通办公区、领导办公区及大楼公共区域(大堂、走道、门厅、地下室)照明、会议室、报告厅、接待室、餐厅、停车场、立面/环境等场所的照明系统进行集中及分散控制。

3)利用场景的概念设计控制模式,避免误操作,所谓场景指的是相关区域灯光回路的明暗(调光)或开关的组合,工作人员只需轻按单个按键或由系统根据光照、时间等参数自动发出指令,即可触发相应场景,将所有灯光回路按序调节至需要的亮度;

4)针对区域功能的不同设计了,办公区照明采用DALI总线+RS485标准总线完成单灯单控的调光控制方式,精装区对各种光源采用调光、开关结合的控制方式,公共区域采用开关的控制方式;

5)可寻址(DALI)荧光灯镇流器的诞生,使得荧光灯光源可作为空间动态元件,办公室的照明可实现分别或者对其中一部份进行自由的控制,完全脱离灯具强电的回路限制,实现单灯单控。这样,在公司办公区域格局发生变化时,只需对软件进行相应设置,即可满足新格局办公的需要,而不需要对灯具的供电线路做任何更改,避免发生区域重新分隔后,照明不能合理控制的尴尬局面。

6)通过大楼已有的局域网将分布各个现场的基于TCP/IP接口的网关联接起来,并通过OPC等标准通讯接口与大厦中央集成系统集成。

2邦奇系统结构及组成

邦奇智能照明控制系统的 “全分布式结构”是有别于目前国际上所有照明控制系统的最大特点。邦奇智能照明控制系统,通常可以由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能探测器、编程插口、时钟管理器、手持式编程器和监控机(大型网络需网桥连接)等部件组成,将上述各种具备独立功能的控制部件用一根五类数据通讯线(四对双绞线)手牵手联接起来,就组成一个邦奇控制网络。其小型系统如图1所示。

邦奇分布式照明控制系统的网络规模可灵活地随照明系统的大小而改变,若将图1所示的典型系统作一个子网,信息在子网的传输速率为9600波特。每层子网都可以通过一台网关,与大楼主干网相连,邦奇网络能有效地控制各子网和主干网之间的信息流通、信号整形、信号增强和调节传输速率,大大提高了大型照明控制网络工作的可靠性。

2.1开关模块

开关模块是控制系统中的主要设备,它的进线方式可以是单进多出的也可以是多进多出的,这种模块主要用于实现对照明的智能开关管理,适用于所有对照明智能化开关管理的场所中心、道路景观、体育场馆、建筑物外墙照明等等。

本次项目主要使用的模块名称为:

DDRC410FR  4回路10A/路可编程开关控制器

DDRC620FR  6回路20A/路可编程开关控制器

DDRC820FR  8回路20A/路可编程开关控制器

DDRC1210FR  12回路10A/路可编程开关控制器

l 系统能令开关模块自动调节各种灯光打开的先后顺序,避免由于同时点亮而引起的启动大电流冲击。

l 采用35mm标准DIN导轨安装,可安装在配电箱中,便于照明配电系统统一管理。

l 每台开关模块上具备编程插口,管理人员可直接在任意模块接入系统进行维护。

2.2 DALI协议荧光光源调光模块


办公区照明控制采用DALI荧光灯单灯单控控制模式,采用先进的DALI高频镇流器控制器,配合数字式可寻址灯光接口镇流器,可实现整栋大楼的荧光灯区域的单灯单控,DALI协议为欧洲开放式协议,保证不同的制造厂生产的DALI设备能全部兼容。


DDBC100-DALI 1回路DALI调光控制器


DDBC320-DALI 3回路DALI调光控制器

l  该系统结构简单,不用改变强电回路,通过弱电的方式就可对各回路每个灯具进行控制;

l  只需设置DALI镇流器的地址,即可直接更换出现故障的DALI镇流器,编程方式简单。

l  诊断等故障报告;

l  诊断镇流器故障报告;每个镇流器和开关输出时间跟踪;

l  设备在线/离线状态

l  灯光调光渐变时间(存储在DALI可调光镇流器中)

l  开灯的亮度(存储在DALI可调光镇流器中)

l  每一个镇流器的故障报警

l  1200bpS数据传输速率:可保证设备之间通讯不被干扰。

l  系统软件可写入参数在DALI镇流器或变压器中

l  采用35mm标准DIN导轨安装,可安装在配电箱中,便于照明配电系统统一管理;

l  每台模块上具备编程插口,管理人员可直接在任意面板接入系统进行维护。

2.3控制面板DRPE系列


由各照明回路不同的亮暗搭配组成的某种灯光效果,称之为场景。邦奇面板可通过单个按键实现个别控制、群组控制、可存储场景控制模式,使用者可以通过选择面板上不同的按键来切换不同的场景。邦奇系统除了一般场景调用面板外,还提供各种功能组合的面板供用户选用,以适应不同场合的控制要求,如可编程场景切换、区域链接和通过编程实现时序控制的面板等。

控制面板规格尺寸为标准86型银灰色不锈钢材制面板,用户可以通过面板设定需要的照度值,面板上带有一块液晶显示屏,可以将用户设定好的照度值显示在液晶显示屏上,直观方便。液晶显设屏也可以显示特定位置的光感探测器检测到的实时照度值,可根据用户的需求对其编程。此外,控制面板还能对发送命令的讯号进行整形,大大降低了操作命令的误码率,可靠性极强。控制面板上具备编程插口,管理人员可直接在任意面板接入系统进行维护。

2.4智能探测器DUS704C

智能传感器可实现照明系统管理所需的各种感应探测功能,它具有三个功能:动静探测,用于识别有无人进入探测区域;照度动态检测,用于自动日照补偿以及适用于遥控的远红外遥控接收功能。

2.5便携式遥控器DTK512

  便携式遥控器,配有4,6,8,10,12等多种预设置,使用人员可方便的自行调节工作场景。

2.6网关

邦奇网关是为了邦奇控制系统和Ethernet网络之间提供低价有效的集成。用Internet网或共同的LAN网作为主体设计提供场地的远程控制和将多个场地连在一起。其接口结合一个可编程逻辑控制器,它能处理复杂的条件和时序逻辑及运算功能。

l   DALI电子镇流器回路故障指示信号可通过网关传送到中控软件上显示。

l  系统信号故障指示信号可通过网关传送到中控软件上显示。

l  网关装载一个小型独立的盒子里,采用35mm标准DIN导轨安装,可安装在配电箱中,便于照明配电系统统一管理;

l  设备的电源由邦奇网络提供,不要求有主电源。

l  网关支持TCP/IP协议,通过静态写入或DHCP动态分配对网关的IP地址赋值。常规模式按点对点或广播模式将多个网关连在一起,一个完整的环网服务器(Webserver)能够保证浏览器控制局面。可实现子网间集成,并通过中控室带网卡的监控计算机实现监控。

2.7中央控制和监控软件

对于大型照明控制网络,用户需要实现系统实时监控时,可通过PC接口接入邦奇网络,在中央监控室通过DLⅢSERVER/MAP VIEW软件实现对整个照明控制系统的管理。

2.8网络的接线方法

网络通讯线采用带屏蔽层的五类四对双绞线(一对备用)电缆。部件间的连接采用菊花形连接方式,即每个部件上只有一进一出二根电缆的引线端头(第一个部件和最后一个部件除外,只有一根引线端头),依次将三对不同颜色的双绞线分别接到+12V、D-、D+和GND的端子排上,如此就连成了一个调光控制网络。

3 中国石油大厦智能照明控制系统设计及工作方式

3.1 网络系统结构设计

由于中国石油大厦系统较大,智能照明控制系统将整栋大楼的受控区域相关灯光照明控制,组成一个统一的分布式智能照明控制网络,系统具有适应不同层次的完善的用户管理界面,管理人员既能通过控制室的软件对系统进行监控管理,又能采用流动方式在房间入口等地方,通过控制面板对系统进行操作和管理。另外整个网络为分布式自由拓扑结构,网络连接方便、简单,施工及维护方便、成本低。

智能照明控制系统根据楼层配置网关。每一层通过一根控制线(UTP超五类线)联成一个子网;每一个子网通过网关与主干网相连,组成一个统一的照明控制网络,实现整个办公楼环境照明灯光的智能控制和能源的自动管理。分布式照明控制系统的网络规模可灵活地随照明系统的大小而改变,邦奇网络能有效地控制各子网和主干网之间的信息流通、信号整形、信号增强和调节传输速率,大大提高了大型照明控制网络工作的可靠性。

系统子网之间的总线遵循RS485协议,通过网关转换成TCP/IP协议进入主干网。DALI镇流器受DALI调光控制器控制,采用标准的DALI协议,通过DALI调光控制器交换信息,其传输速率为1200波特。此种系统架构相对于全部使用DALI总线的系统,传输速率大大提高。


子网示意图:

总网示意图:




3.2本工程设计控制的区域和功能如下:

名称

位置分区

控制要求

特有控制方式

各区基本(相同的)控制方式

普通办公区

小区域动静探测

各朝向光感探测

多点现场面板控制365天时钟管理

² DALI荧光灯调光控制

² 消防信号联动

² 中控室监控(全中文界面)

小办公室

小区域动静探测

各朝向光感探测

就地面板控制

365天时钟管理

领导办公室

就地面板控制

红外遥控

内透照明

365天时钟管理

辅助区域

会议室

报告厅

多种光源调光控制

就地面板控制

投影幕联动

² 消防信号联动

² 中控室监控(全中文界面)

大堂

开关控制

就地面板控制

² 中控室监控(全中文界面)

² 消防信号联动

² 365天时钟管理

公共区域(走廊、电梯厅等)

开关控制

 

3.2.1办公区

办公区照明控制采用DALI荧光灯单灯单控控制模式,采用先进的DALI高频镇流器控制器,配合数字式可寻址灯光接口镇流器,可实现整栋大楼的荧光灯区域的单灯单控,该协议为欧洲开放式协议性能可靠,并保证不同的制造厂生产的DALI设备能全部兼容。

该系统结构简单,不用改变强电回路,通过弱电的方式就可对各回路每个灯具进行控制,DALI高频镇流器控制器每个回路可控制64个镇流器的相应的灯具变化;导轨式安装简便。

多功能探测器

本工程办公区采用的探测器为多功能探测器。该探测器具备三种功能:动静探测,用于识别有无人进入探测区域;照度动态检测,用于自动日照补偿以及适用于遥控的远红外遥控接收功能。在ABCD各栋的每一面窗边(室内),安装智能探测器,每检测日照情况,自动调节室内亮度,以始终保持室内恒定的亮度,既创造了最佳的工作环境,又达到节能的效果。

动静探测器设置计算书

动静探测器(多功能控制器)安置于普通办公区及敞开式办公区。由于上班时间办公区域灯的使用率非常高,因此动静探测系统只在下班后启动。在层高2.8米的普通办公室天花板安装探测器,可以对直径较大的区域探测,但是在开放的办公区域,由于受到桌椅等办公家具的阻挡,其实际探测范围也相应缩小,也就是说在无障碍区域红外探测器是从脚开始,在开放办公区域,探测器的探测范围从人的腰部开始,这里以距地面1米计算,避免实际工程中会出现很多盲区。

探测器为吸顶式安装,严格计算探测范围为1:1.6的椭圆形区域。按各个区域的使用划分成若干个单元,

按照标书要求,探头的探测半径设计考虑到以下几点:

1)在实际使用时,当7点以后夜幕降临,员工在自己的座位区加班时,当触动探头时,不应该仅点亮座位上方1-2盏灯,避免对员工产生不良的心理影响,应在节约能源的基础上,适当点亮周围灯具。

2)基于对灯具的保护,不宜把探测半径设定过小,否则由于人员的活动导致过于频繁的灯光变化,会大大降低镇流器以及灯具的使用寿命。

综上所述,建议采用最小半径不小于3米的椭圆单元完成探测,详细计程如下:


(美国加油站)

通常情况下,我司探头在2.4米高度安装时,探测范围为8*12.8的椭圆区域,在该项目中实际安装高度为2.8米,则实际探测范围计算如下:

短轴长度       8:X=2.4:2.8

长轴长度    12.8:Y=2.4:2.8

则安装高度为2.8米时 

短轴长度X=9.3米

长轴长度Y=14.9米

在考虑开放办公区域,探测器的探测范围从人的腰部开始(这里以距地面1米计算),如下图:

为了避免障碍物引起的盲区,以腰部高度所对应的半径Y’、X’作为实际探头布置半径。

则距地面1米的平面短轴长度(直径)      9.3:X’=(2.8-1):2.8

距地面1米的平面实际长轴长度(直径)    14.9:Y’=(2.8-1):2.8

则安装高度为2.8米时以高度为一米的平面 

短轴长度(直径)X’=6米

长轴长度(直径)Y’=9.6米

系统通过探测器进行自动调控,当有人进入该区域时,该区域灯光会自动点亮到合适的照度,当人员走出后,该区域灯光会延时一段时候后自动调用到低耗电场景或关闭,保证完全覆盖,消除盲区和死角,解决加班时照明能源浪费的问题。(如下:以色列中石油加油站)

光感探测器设置计算书

在ABCD四栋办公楼中普通办公区凡带有玻璃窗的区域(具体位置详见图纸),均应实现日光补偿探功能。由于我司为贵项目提供的探头具有三合一功能,所以在普通办公区设计的多功能控制器(即动静探头)还可同时完成光感探测的功能,大大降低了设备成本。根据标书要求在每个区域每个朝向靠近窗边1米的位置安置的多功能探测器(含动静探测功能),完成该方向的日光探测补偿问题,同时该排其他多功能探头也可辅助完成光感探测功能,避免了由于大开间距离过长以及当房间单独手动调节窗帘等问题造成的影响,大大优化了方案,提高了使用功能。

每个房间各排灯具均可根据日光探测器进行自动调整亮度,安装智能探测器,检测日照情况,根据室外天气不同的阴晴状态做梯度设计,自动调节室内亮度。使房间内始终保持恒定的亮度,既创造最佳的工作环境,又达到节能的效果。

 

另外,每个区域靠近窗边1米位置光感探测器,可将实时探测到的光照度LUX值反映到该区域的就地控制面板的液晶显示屏上,便于使用者通过控制面板根据需要随时改变室内照度。

3.2.2领导办公室

领导办公室采用调光、开关相结合控制设置多场景面板功能,设置会客、休息等模式,配备遥控器,由领导或秘书根据领导个人习惯自行调节。

3.2.3会议室/报告厅/签约大厅照明控制

中小会议室以及报告厅是举办各种不同会议的重要场所,兼有一般会议、电话会议、专题报告、视听讲座等多种功能。

采用智能照明控制系统通过对各照明回路进行调光控制可预先精心设计多种灯光场景,提供调光控制,实现场景的淡如淡出,光线的渐明渐暗的变化。使得会议厅在不同的使用场合都能有与之相应的灯光效果,如:会前准备模式、少人会议模式、多人会议模式、演讲、会议演示模式、会议休息模式、清扫模式等场景,工作人员可以根据现场需要通过控制面板手动选择,同时还可以控制投影幕的升降。

在入口处安装可编程控制面板,可预设置多种灯光场景,可以对灯光亮度调整,并且对预设置场景编程修改,可通过上下箭头按键调至任意满意的照度。

与会议系统进行联动。会议室预留2条回路可控制电动投影幕升降。

3.3中央集成和管理

中央监控室安装中央监控PC机,上面安装全中文监控软件,通过大楼以太网接入系统,管理人员可通过鼠标进行场景操作设置、设备管理和监控和编程,人机界面友好。

l 总体功能

1)监控系统软件是以Microsoft Win98,WIN2000和WINxp为平台的一个实时监控软件,它能与邦奇的邦奇网进行通信,实现实时监控。

2)监控系统软件具有中、英文文字和数据的输入和显示的性能。

3)软件可对系统的场景设置编程、系统时间编辑和逻辑判断。

4)监控软件便于安装、使用和维护,系统工作灵活、稳定、可靠和有扩展性,并具有防止被他人复制盗用的措施。

l 特点

1)图形界面

2)实时灯具状态

3)能源消耗监视

4)控制组的图形化重新设置

5)自动时序事件列表的简述

6)宏指令或程序产生的简述

7)用户日常或按计划维护报告

8)用户能利用一般软件工具通过后台数据库产生用户报告

9)灯具工作时间监控

10)   系统自我检测和诊断信息

11)   全局控制和手动控制

l 监控功能

1)用表格方式或灯光控制系统回路平面图方式显示查询和操作。

2)可对照明控制系统各楼层、各照明区的现行场景进行查询。

3)可对照明控制系统各楼层、各照明区的现行场景进行控制。

4)查询和控制各个控制区域的灯光场景

5)可对照明控制系统各楼层、各照明区的灯路、亮度、模块和面板在网上的工作情况进行检测。

6)可通过调用AutoCAD制作的照明平面图监控各楼层、各照明区的回路内模块、面板的工作。

7)系统操作分为操作员级和管理员级,能分开设置密码并可修改,实现分级管理。

8)可导入下列各项图表数据:

Ø  以Excel方式表达的照明工程回路参数表。

Ø  以AutoCAD方式表达的照明工程的照明平面图和各层照明系统图。

 

Ø  各照明楼层各个区的场景数/名清单。

Ø  各照明楼层区的数/名清单。

Ø  各照明楼层(或各配电间)配置的照明控制设备清单。

Ø  各照明控制区的渐变时间数据表。

Ø  灯的寿命时间参数。

9)可实时记录监控期间系统发生过的操作(场景切换、系统运行检测)。

10)可实现对系统内一些数据表格进行打印的功能。

11)系统应可实现以天、周、年为周期的定时设定功能,实现各受控区域的自动化管理。

12)智能照明控制系统实现以下标准DALI功能:

l 一条DALI总线上控制64个镇流器(DALI短地址模式,存储在DAL I可调光镇流器中)。

l 16个DALI分组(组地址,存储在DALI可凋光镇流器中)

l 16场景(存储在DALI可调光镇流器中)

l 灯光调光渐变时间(存储在DALI可调光镇流器中)

l 开灯的亮度(存储在DALI可调光镇流器中)

l 每一个镇流器故障报警

l 1200bpS数据传输速率:可保证设备之间通讯不被干扰。

13)能够满足中央监控的要求,能够提供各类系统运行报表及照明能耗报表。

14)子网网关的IP地址可通过系统软件或直按拨码的形式更改。系统软件能通过网关直接寻找及更改单个DALI镇流器或变压器的地址。系统软件能通过网关直接关断单个DALI镇流器或变压器的主要电源。系统能直接提取单个DALI镇流器或变压器的输入和输入有关电气数据。

14)数字智能照明控制系统是双向通讯,不仅可以发送控制指令,而且可反馈数字控制装置如镇流器工作状态和故障信息,给例行维护和集中管理提供极为重要的基础。

15)以下参数可通过DALI镇流器或变压器实时反馈回系统,并在中控室实现故障报警。

l实时电压及类型

l输入实时电流值

l输出实时电压及类型

l输出实时电流值

16)报表监控软件,每一个灯具产生的运行状态报告或故障报警可以通过Excel格式输出或者是作为E一mail发出。

4.智能照明控制系统应实现的效果

1) 节能。利用智能管理器预先进行光照度的设置,保证只有当必需的时候才把灯点亮,或点到要求的亮度,从而大大降低了大厦的能耗,节电可达到20—50%以上。

l 普通办公室DALI单灯调光+光照补偿+动静探测+面板控制+时间管理+中央监控  节能约占该部分能耗的50%

l 领导办公室、3、4层会议室、功能区域回路调光+面板控制+中央监控节能约占该部分能耗的20%

l 公共走廊、电梯厅、地下等区域回路开关+时间管理+中央监控 节能约占该部分能耗的15%

对于大型的办公楼,其照明能耗约占整座建筑物能耗的30%左右,照明节能除了在灯具、光源的选择和照明方式的设计上需有所考虑,照明控制设计合理更是重中之重,通过以上各种方式,智能照明控制系统的设计首先实现了节能这一基本的功能。

2) 高效管理。作为大型的办公楼,照明系统日后的管理和维护工作量十分繁重,利用智能照明控制系统集中管理的特点,将普通照明人为的开与关转换成了智能化管理,同时保护灯具,延长灯具寿命2—4倍,大大减少运行维护费用,并带来极大的投资回报。在系统设计和配置上结合业主的管理要求,为实现照明系统的高效管理提供技术手段。

3)舒适。照明是建筑物功能上的基本需要,作为一座现代化的建筑物,它同时还应满足舒适性的需要,作为大空间的建筑,其照明效果的好坏会直接影响到人的身心健康。邦奇智能照明控制系统灵活的控制功能,尽可能地营造出舒适的视觉环境。尤其是在中国石油大厦的各个空间,配以可调光电子镇流器的日光灯在智能照明控制系统控制下与传统的日光灯照明系统相比具有显著的优点。

因为配有传统镇流器的日光灯以100HZ的频率闪动(电网频率的2倍),这种频闪使工作人员或宾客头脑发胀,眼睛疲劳,降低了工作效率和舒适度。而可调光电子镇流器则工作在很高的频率(40KHZ-70KHZ),不仅克服了频闪,而且消除了由于使用START而造成起辉时的亮度不稳定,给员工提供了比精良的房间装饰更为重要的有利于健康的舒适环境,同时也提高了舒适度,而这一点却给业主带来预想不到的巨大经济回报。

4)缩短工期。利用智能照明控制系统布线、安装方便的特点,在对原照明系统设计基本不作变动的前提下,(宁波加油站)在控制系统的设计上既达到预期的目标,又缩短了工期。


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