本站原创能源紧张、环境恶化问题已受到全球的密切关注,各国都在寻求新的能源替代品及节能技术.这一切都让节能变得更加重要.我国在“十一五规划纲要”中提出了单位国内生产总值能耗降低20％的约束性指标,更是在2009年哥本哈根会议前夕,明确了2020年单位GDP碳排放比2005年降低40％～45％的目标.“十二五规划纲要”更是提出了“十二五”期间单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低16％和17％的目标.在其背景下,上至国家机关,下到百姓人家,节能已经成为现在最流行的一种趋势.
本文重点介绍了照明节能解决方案,其通过对周围环境的监测,控制照明系统,从而达到楼宇,街道照明的节能.
节能照明管理的必要性
照明工程一向是“耗能大户”,据统计,我国照明用电量约占全社会总用电量的12％,每年的公共商业楼宇照明约占整个照明能耗的60％,道路照明约占15％.如果这些照明设备采取了低能耗产品及节点控制系统,节省的不仅是能源,还会带来最直接的经济效益.
照明节能工作的实施是一个系统工程,不但要进行节能设计,而且还要在工程完工之后上马与之相配套的维护与管理系统,实现科学规划化管理.因此,开发实施一套完成的照明节能控制系统是非常有必要的,这套系统包括环境采集装置、照明灯具、照明控制器、数据通信传输、照明控制系统,对楼字、道路的照明进行系统的控制管理,达到节能的目的.
目前,国内外很多企业已经开始对节能产品、节能系统的研究和开发.例如,西门子公司智能楼宇系统,IBM公司的智慧电力系统,施耐德电气的能效管理平台等,国内也有很多公司在进行节能系统的研发.现在,国内外照明节能技术通过采用新型照明光源及采用新型节能照明管理实现.通过使用节能照明解决方案可节省超过1／3的用电.事实上,有些先进的解决方案最高可节省80％的耗电.通过智能镇流器、LED这类的现代化照明技术以及多传感器也能降低现有照明系统的用电,提高经济效益.
EIB智能照明系统介绍
1 EIB系统慨述
EIB(EuropeanInstallationBus),是电气布线领域使用范围最广的行业规范和产品标准.现已成为智能照明领域的国际标准ISO／IEC14543-3于2007年正式成为中国标准GB／Z20965-2007.
EIB最大的特点是通过单一多芯电缆替代了传统分离的控制电缆和电力电缆,并确保各开关可以互传控制指令,因此总线电缆可以以线型、树型或星型铺设,方便扩容与改装.元件的智能化使其可以通过编程来改变功能,既可独立完成诸如开关、控制、监视等工作,也可根据要求进行不同的组合.与传统安装方式比较,EIB不增加元件数量而实现了功能倍增,从而具有了高度的灵活性.它的开放性更使得不同公司基于EIB协议开发的电气设备可以完全兼容,并为后续公司进入EIB市场提供可能.
EIB系统既是一个面向使用者、体现个性的系统,又是一个面向管理者的系统.使用者可根据个人的喜好任意修改系统的功能,达到自己所需要的效果,并可通过操作探测器(如按钮开关等)来控制系统的动作；另一方面,EIB系统还提供基于Windows的软件平台,管理者(如小区物业中心、大楼管理中心、车库管理处等)将安装此套软件的计算机连接至EIB系统即可对EIB系统进行控制并进行管理,从而达到集中管理的功能.
2 EIB协议原理
EIB是一种标准的总线控制系统,控制方式为对等控制方式.不同于传统的主从控制方式,总线采用四芯屏蔽双绞线.其中,两芯为总线使用,另外两芯备用.所有元件均采用24VDC工作电源,24VDC供电与电信号复用总线.
EIB通信协议遵循OSI(开放式系统互联参考模型)模型,提供了OSI模型所定义的全部七层怎么写作.由于开关信号的随机性,EIB采用了CA／CD(具有冲突检测的载波监听多路访问),通过这种总线访问技术,使得在多个总线元件同时发送信号时不会发生信号丢失；并且,EIB有自己的优先权定义以保证信号按照一定的次序传送.
EIB系统的基本结构是支线(Line),一条支线可以接64个元件.通过线路耦合器(LineCoupler),最多可以将15条支线连接为一个区域(Area),而通过干线耦合器(BackboneLineCoupler)可以将15个区域连接成一个最大的系统.因此,EIB系统最大可以容纳高达14400的元件,而可控制的用电设备点数更是惊人.事实上,如果某一条线路需要连接更多的元件,还可以通过连接线路中继器(LineRepeater)的方式再多连接192个总线元件.根据EIB标准,一条总线的最大长度为1000米.
图1是EIB系统的基本结构是支线(Line),系统最小的结构称为线路,最多可以有64个总线元件在同一线路上运行.
图2是多条支线组成的区域(Area),当总线连接的总线元件超过64个或需选择不同的结构时,则最多可以有15条线路通过线路耦合器(LC)组合连接在一条主线上.图2所述结构称为域.每条线路可以连接64个总线元件,一个域包含15条线路,故可以连接15×64个总线元件.
图3是将15个区域连成的一个最大的系统,安装总线可以按主干线的方式进行扩展,干线耦合器(BC)将其照明节能系统的应用
EIB系统总线元件分为三类：
系统元件负责整个BUS系统的运行,例如,数据模块,电源模块等.
传感器负责探测建筑物中的开关的操作,或光线、温度、湿度等信号变化.
驱动器负责在接收传感器传送的信号并执行相应的操作,如开关、调节灯光的亮度、控制窗帘起合等.
EIB的拓扑结构相对自由,可有以下几种方式：总线型,或称为串联连接；星型连接；树型连接,或称为复合型连接.
EIB系统主要适用于以下场所：
(1)整体公共建筑的灯光、遮阳控制；
(2)公用建筑中的部分单体建筑,如会议室、大堂、领导办公室等；
(3)大空间的单体建筑,如场馆、会展中心、广场等；
(4)桥梁、道路等远距离照明控制；
(5)高档别墅等.
下面以一个办公区为例,说明EIB系统设计思路.
案例：整体办公区域
(1)整个区域分为4个功能区,会议室,更衣室,经理办公室,办公大厅.其功能列表如表1所示.
(2)回路划分如表2所示.
根据上表统计出有：调光回路7个,开关回路6个.采用4路调光器2个,4路继电器1个,1路继电器1个.
3 根据控制要求配置输入设备
会议室：入口处设置一个场景开关,设定4个场景：会议、演讲、投影、全关.在进入会议室时可以选择模式,在会议进行中可以通过场景开关方便转换场景.离开会议室时,只需要按全关键即可.另外,在室内设1个4键带红外开关,便于分开调节各路灯光,同时也可以遥控.
经理办公室：入口处设置一个带红外接收的四键开关,办公桌正上方设一个亮度传感器,当亮度不够时可以调节筒灯的亮度以保持恒定的照度.
更衣室：设置一个红外传感器,当有人进入时自动开灯,人走后自动延时20秒熄灭.
办公大厅：在接待台设置一个4键开关进行多点控制,方便使用,另设置一个定时器,上班前自动开灯,午休时自动关闭部分回路,下班后自动关灯.
4 系统网络结构图
图4是系统网络结构.系统采用EIB总线设计,单个控制模块与EIB总线连接,采用树型结构.
5 系统回路示意图
图5是EIB的配电柜示意图,EIB总线与控制器连接,控制器与灯具连接.
总结
“节能”和“环保”仍是绿色照明的两大主题,体现以人为本,注重舒适、健康的环境为照明设计的指导思想.
EIB系统给我们提供了一个很好平台.现在中国市场上,西门子公司推出了InstabusEIB楼宇智能控制系统,ABB公司推出了ABBi-busEIB,在欧洲还有Gira的HomeServer,Merten公司的EIBeasy等系统.由于EIB系统的开放性特点,现在国内厂家也在探询将互联网通信技术和信息处理技术对EIB进行扩展,以实现互联网远程监控,短信和监控等功能.在信息家电时代,EIB系统更可实现家用电器与电气设备的整合,具有广阔的空间和发展潜力.
作为开放和集成的技术标准,EIB系统在中国有着良好的应用前景,将为中国的智能建筑领域同国际接轨起到推动作用.