Giới thiệu về hệ thống điều khiển chiếu sáng thông minh trong nhà máy

Đèn ngày nay không chỉ là phương tiện đơn giản để thắp sáng trong bóng tối. Trong quá trình phát triển của chúng từ bóng đèn dây tóc đơn giản đến đèn LED được kết nối ngày nay, đèn chiếu sáng đã trở nên hiệu quả và thông minh hơn.

Các sản phẩm và dịch vụ trong lĩnh vực công nghệ chiếu sáng và dịch vụ tòa nhà đang ở dạng mô hình đăng ký. Quá trình số hóa đang diễn ra đang thúc đẩy xu hướng này. Được gọi là ‘X dưới dạng Dịch vụ’ (XaaS), ‘Ánh sáng như là một Dịch vụ’ (LaaS), ‘An ninh như một Dịch vụ’ và ‘An toàn như một Dịch vụ’, xu hướng này mang lại lợi ích cho cả nhà cung cấp và khách hàng. Số hóa không chỉ thúc đẩy sự phát triển này mà còn làm nảy sinh các mô hình kinh doanh mới do các nhà cung cấp dịch vụ IoT cung cấp.

Trong tương lai, ánh sáng sẽ là một phần của Internet vạn vật (IoT) và các dịch vụ. Công nghệ hiện đại dựa trên các Ứng dụng IoT giúp nó có thể điều chỉnh ánh sáng phù hợp với nhu cầu của từng người dùng. Hoạt động của hệ thống chiếu sáng có thể được tối ưu hóa nếu được sử dụng kết hợp với hệ thống chống nắng, công nghệ điều hòa không khí và các mô hình hành vi của người dùng.

Do các nhà cung cấp dịch vụ nhận được dữ liệu từ nhiều địa điểm khác nhau, họ có thể phát triển các thuật toán mang lại lợi ích cho tất cả khách hàng bằng cách giúp kiểm soát tình hình chiếu sáng hiệu quả hơn và do đó tiết kiệm năng lượng trong nhà máy.

Chiếu sáng thông minh trong nhà máy là gì ?

Nói một cách đơn giản, đèn chiếu sáng thông minh là sự kết hợp của 6 thành phần.

1. Đèn LED
2. Cảm biến
3. Trình điều khiển để điều khiển các hoạt động chiếu sáng như DALI
4. Các mô-đun kết nối dữ liệu như Wi-Fi hoặc 4G / LTE
5. Nền tảng để thu thập dữ liệu, kiểm duyệt dữ liệu và các thiết bị hỗ trợ cảm biến tích hợp
6. Ứng dụng giao diện người dùng

Một hệ thống chiếu sáng thông minh hoàn chỉnh sử dụng Nền tảng IoT có thể tự động hóa và kiểm soát các hoạt động chiếu sáng một cách thông minh, giúp môi trường làm việc an toàn hơn, năng suất và hiệu quả hơn.

Chiếu sáng thông minh có thể làm gì?

Công nghệ không có business case liên quan sẽ không được sử dụng nhiều. Sự sẵn có của nhiều loại Cảm biến, Kỹ thuật phân tích nâng cao như Edge Computing và các dịch vụ Đám mây IoT có thể mở rộng đang thúc đẩy sự gia tăng của các trường hợp sử dụng độc đáo cho chiếu sáng thông minh. Các thiết bị IoT không còn giới hạn các trường hợp sử dụng công nghiệp đối với các giải pháp chiếu sáng thông minh.

Chiếu sáng thông minh có thể cho phép các trường hợp sử dụng sau:

1. Dự đoán bảo trì các hoạt động chiếu sáng của bạn với các dịch vụ IoT
2. Tạo lịch trình tùy chỉnh cho các hoạt động chiếu sáng để tiết kiệm năng lượng và giảm hóa đơn
3. Chiếu sáng theo yêu cầu dựa trên cảm biến chuyển động và cảm biến khoảng cách
4. Cảnh báo vệ sinh và bảo dưỡng HVAC dựa trên các phép đo nhiệt độ và bụi
5. Cột đèn chiếu sáng thông minh để đo sự hiện diện của khí trong khí quyển. Bảng kỹ thuật số để cập nhật thời tiết, nguồn cấp dữ liệu camera tích hợp để bảo mật và các điểm gọi trong trường hợp khẩn cấp.

Giới thiệu về Điều khiển chiếu sáng thông minh trong nhà máy

Một thiết kế chiếu sáng tốt bao gồm một thiết kế điều khiển tốt. Điều khiển chiếu sáng đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống chiếu sáng, cho phép người dùng thủ công hoặc tự động:

• BẬT và TẮT đèn bằng công tắc; và / hoặc
  • điều chỉnh công suất ánh sáng lên và xuống bằng bộ điều chỉnh độ sáng.

Chức năng cơ bản này có thể được sử dụng để tạo ra những lợi ích sau cho chủ sở hữu hệ thống chiếu sáng:

• linh hoạt để thỏa mãn nhu cầu thị giác của người dùng; và / hoặc
  • tự động hóa để giảm chi phí năng lượng và cải thiện tính bền vững.

Trong những năm gần đây, Điều khiển chiếu sáng đã phát triển thêm hai khả năng:

• điều chỉnh màu nguồn sáng, bao gồm bóng của ánh sáng trắng; và / hoặc
  • tạo dữ liệu thông qua đo lường và / hoặc giám sát.

Dựa trên bản cập nhật cho chương trình Education Express EE101: Giới thiệu về Điều khiển chiếu sáng của LCA, bài viết này cung cấp tổng quan về chức năng cơ bản của các điều khiển chiếu sáng ngày nay, lợi ích và những câu hỏi cơ bản cần đặt ra khi xác định chiến lược điều khiển chiếu sáng thích hợp.

Điều khiển chiếu sáng

Điều khiển chiếu sáng cung cấp các chức năng cơ bản sau. Người dùng cuối khai thác các chức năng này để hỗ trợ quản lý năng lượng và / hoặc nhu cầu thị giác.

Các Điều khiển chiếu sáng đang phát triển để cung cấp các chức năng nâng cao, có tính khả dụng khác nhau tùy thuộc vào loại hệ thống và nhu cầu ứng dụng.

Bằng cách điều chỉnh cường độ của một hoặc nhiều lớp ánh sáng trong một không gian, các Điều khiển chiếu sáng có thể:

• thay đổi diện mạo không gian;
• tạo điều kiện cho các chức năng khác nhau của không gian;
• thay đổi bầu không khí và tâm trạng;
• giảm độ chói; và / hoặc
• ăng sự hài lòng của người dùng bằng cách cung cấp cho người dùng khả năng kiểm soát ánh sáng của họ

Lợi ích: Quản lý năng lượng

Bằng cách giảm thời gian BẬT chiếu sáng, cường độ hoặc phân vùng, Điều khiển chiếu sáng giảm cả nhu cầu và tiêu thụ năng lượng. Theo một nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley (LBNL), các chiến lược kiểm soát ánh sáng phổ biến tạo ra mức tiết kiệm năng lượng chiếu sáng trung bình từ 24-38%, giúp giảm chi phí vận hành tòa nhà.

Do tiết kiệm năng lượng mạnh mẽ, phần lớn các mã năng lượng xây dựng thương mại của nhà nước yêu cầu một loạt các biện pháp kiểm soát trong xây dựng mới. Trong xây dựng hiện tại, khả năng điều khiển của ánh sáng LED dẫn đến việc ghép nối lý tưởng với các bộ điều khiển, kết hợp để giảm thiểu chi phí năng lượng.

Chức năng cơ bản

Điều khiển chiếu sáng là các thiết bị và hệ thống đầu vào / đầu ra. Hệ thống điều khiển nhận thông tin, quyết định phải làm gì với thông tin đó và sau đó điều chỉnh công suất chiếu sáng cho phù hợp. Ở đây chúng ta thấy một mạch chiếu sáng cơ bản (chân công tắc). Công suất truyền dọc theo đoạn mạch để cung cấp năng lượng cho một nhóm đèn. Hệ thống chiếu sáng này cung cấp ánh sáng.

Chuyển mạch

Một đầu ra cơ bản là chuyển mạch. Ở đây chúng ta thấy một công tắc được đặt trên đường dây giữa nguồn điện và tải. Khi công tắc đóng (tức là công tắc được bật “ON”), mạch hoàn thành, cho phép dòng điện chạy đến tải. Khi nó mở ra, mạch bị ngắt (chuyển sang trạng thái “TẮT”), làm gián đoạn nguồn điện cho tải. Điều này làm cho công tắc trở thành một bộ điều khiển điện.

Dimmer

Một đầu ra cơ bản khác là Dimmer . Nếu sử dụng công tắc điều chỉnh độ sáng, ngoài việc BẬT / TẮT, nó có thể thay đổi dòng điện chạy qua tải trong trạng thái BẬT, làm tăng hoặc giảm công suất ánh sáng. Ở đây chúng ta thấy một bộ điều chỉnh độ sáng được đặt trên đường dây, với đầu ra liên tục Dimmer trên phạm vi Dimmer của tải.

Kiểm soát màu sắc và CCT

Với đèn LED, tương đối tiết kiệm khi cung cấp cho người dùng khả năng điều chỉnh màu chiếu sáng và CCT.

Với các sản phẩm đèn LED trắng có thể điều chỉnh được, các mảng Dimmer riêng biệt của đèn LED trắng ấm và trắng mát cho phép người dùng điều chỉnh nguồn sáng CCT. Các màu khác có thể được thêm vào để tăng cường phổ màu có sẵn và đảm bảo hiển thị màu tốt.

Hai cách tiếp cận khác là từ mờ đến ấm (các sản phẩm LED mờ sang màu trắng rất ấm tương tự như Dimmer sợi đốt) và điều chỉnh màu đầy đủ (đèn LED màu đỏ, xanh lục và xanh lam có thể điều chỉnh độ sáng riêng biệt cộng với màu hổ phách hoặc trắng và có thể là các màu khác).

Hình ảnh do USAI Lighting cung cấp.

Thao tác thủ công so với điều khiển tự động

Đầu vào có thể là thủ công, tự động hoặc kết hợp cả hai, như thể hiện trong bản vẽ này mô tả chức năng của cảm biến chiếm chỗ hộp treo tường BẬT bằng tay.

Với điều khiển thủ công, đầu vào do người dùng khởi tạo và thực hiện bằng tay. Nó lý tưởng cho các ứng dụng được thúc đẩy bởi nhu cầu thị giác.

Với điều khiển tự động, tín hiệu từ cảm biến (cảm biến sử dụng hoặc ánh sáng), máy tính hoặc hệ thống tòa nhà khác cung cấp đầu vào. Đầu vào có thể dựa trên thời gian trong ngày, công suất sử dụng, mức độ ánh sáng hoặc một số điều kiện khác. Điều khiển tự động lý tưởng cho các ứng dụng quản lý năng lượng.

Sự thông minh

Với điều khiển thủ công, con người đưa ra quyết định có nên điều chỉnh ánh sáng hay không và mức độ chiếu sáng. Với điều khiển tự động, một bộ vi xử lý hoặc mạch logic thực hiện chức năng này. Bộ vi xử lý hoặc mạch logic này được gọi là bộ Điều khiển chiếu sáng , cung cấp trí thông minh của hệ thống điều khiển. Bộ điều khiển chiếu sáng đánh giá tín hiệu điều khiển đầu vào dựa trên thuật toán của nó và quyết định có nên điều chỉnh công suất chiếu sáng hay không, điều chỉnh khi nào và bao nhiêu.

Bộ điều khiển có thể được cài đặt như một mạch logic trong một thiết bị điều khiển độc lập hoặc như một thành phần riêng biệt trong hệ thống điều khiển. Nếu một thành phần riêng biệt, nó có thể nằm ở vị trí trung tâm (trí tuệ tập trung) hoặc ở gần tải hoặc được nhúng trong đèn điện (trí thông minh phân tán). Trí thông minh của hệ thống càng được phân phối, thì ánh sáng càng trở nên linh hoạt và nhạy bén hơn.

Chuyển đổi so với đầu ra Dimmer

Thông thường, cả hai chuyển đổi và Dimmer sẽ được mong muốn trong cùng một tòa nhà.

Việc chuyển đổi rất đơn giản nhưng hạn chế về tính linh hoạt và có thể gây gián đoạn trong không gian có nhiều hơn một người dùng chiếm giữ. Do đó, nó đặc biệt hiệu quả đối với các ứng dụng quản lý năng lượng như tự động tắt hoặc giảm không gian trống, cũng như điều khiển bằng tay ở những không gian mà (những) người dùng có kỳ vọng thống nhất về thời điểm đèn sẽ được chuyển đổi.

Dimmer thay đổi cường độ với sự chuyển tiếp mượt mà giữa các mức ánh sáng, dẫn đến mức độ linh hoạt cao có thể đáp ứng nhu cầu thị giác của người dùng. Phần lớn các đèn chiếu sáng LED có trình điều khiển điều chỉnh độ sáng như một tùy chọn tiêu chuẩn hoặc tiêu chuẩn, giúp giảm chi phí Dimmer . Dimmer đặc biệt phù hợp với các ứng dụng nhu cầu thị giác và để thực hiện các chiến lược quản lý năng lượng, chẳng hạn như điều khiển điều chỉnh tác vụ hoặc phản ứng ánh sáng ban ngày, trong không gian có người ở.

Phân vùng kiểm soát

Phân vùng điều khiển là một khía cạnh quan trọng của thiết kế hệ thống điều khiển chiếu sáng, vì phân vùng là cơ chế mà các điều khiển chiếu sáng được chỉ định cho các tải chiếu sáng. Vùng điều khiển được định nghĩa là một hoặc nhiều nguồn sáng được điều khiển đồng thời bởi một đầu ra điều khiển duy nhất. Các khu vực có thể được tổ chức theo mã năng lượng, mức tiết kiệm năng lượng mong muốn và tính linh hoạt, thiết bị chiếu sáng thông thường (ví dụ: đèn huỳnh quang so với đèn LED), đặc điểm không gian (ví dụ: nội thất và hoàn thiện), nhiệm vụ, mức độ sẵn có của ánh sáng ban ngày và lịch chiếu sáng.

Các vùng điều khiển nhỏ hơn (độ chi tiết của các vùng trong không gian hoặc tòa nhà cao hơn) mang lại tính linh hoạt cao hơn và tiết kiệm năng lượng thường cao hơn. Vì lý do này, phần lớn các mã năng lượng quy định việc phân vùng kiểm soát bằng cách áp đặt các giới hạn về diện tích.

Theo truyền thống, phân vùng kiểm soát và phân vùng trong tương lai bị giới hạn bởi hệ thống dây điện chiếu sáng. Những tiến bộ trong truyền thông cho phép phân vùng tương đối tiết kiệm đến mức chi tiết như các bộ đèn hoặc chấn lưu / trình điều khiển riêng lẻ, phân vùng và phân vùng bằng phần mềm thay vì dây cứng.

Kiểm soát tường thuật

Một khía cạnh quan trọng khác của thiết kế hệ thống điều khiển chiếu sáng là xác định trình tự hoạt động của hệ thống. Trình tự hoạt động là mô tả các đầu ra của hệ thống đáp ứng với các đầu vào khác nhau cho mỗi điểm điều khiển. Nó được thể hiện dưới dạng tường thuật điều khiển, một tài liệu bằng văn bản được tạo ra trong giai đoạn thiết kế ý tưởng của dự án. Tài liệu này phục vụ như một lộ trình dự án cho hệ thống điều khiển chiếu sáng dự kiến.

Cụ thể, nó có thể được sử dụng để:

• hỗ trợ chuẩn bị tài liệu hợp đồng và đặc điểm kỹ thuật;
  • đưa ra định hướng rõ ràng trong quá trình đấu thầu cho các nhà thầu và nhà sản xuất;
  • xác định các tiêu chí để thử nghiệm và chấp nhận hệ thống kiểm soát; và
  • đóng vai trò là tài liệu tham khảo chung cho chủ sở hữu về cách thức hoạt động của hệ thống kiểm soát.

Khả năng tương tác

Để hệ thống điều khiển hoạt động tốt, chấn lưu / trình điều khiển và nguồn sáng phải tương thích; chấn lưu / bộ điều khiển phải tương thích với chiến lược điều khiển và các thiết bị điều khiển; và các thiết bị điều khiển phải có khả năng giao tiếp nếu cần.

Nói chung, khả năng tương tác phụ thuộc vào phương pháp điều khiển hoặc giao thức. Giao thức là một tập hợp các quy tắc xác định hành vi của các thành phần trong một hệ thống. Trong một mạng, điều này bao gồm cả giao tiếp. Các ví dụ bao gồm Giao diện chiếu sáng địa chỉ kỹ thuật số (DALI) và ZigBee. Tất cả các điều khiển phải được thiết kế theo cùng một giao thức để cung cấp khả năng tương tác đáng tin cậy, mặc dù các hệ thống giao thức khác nhau, bao gồm ánh sáng và tự động hóa tòa nhà, có thể tích hợp bằng cách sử dụng cổng, có thể là một thiết bị hoặc chức năng phần mềm.

Giao thức có thể là:

• mở, hoặc tiêu chuẩn hóa và có sẵn cho tất cả các nhà sản xuất, cung cấp sự lựa chọn đa động cơ;
  • đóng cửa, hoặc dành riêng cho nhà sản xuất, cung cấp giải pháp do nhà sản xuất tối ưu hóa nhưng ràng buộc chủ sở hữu với nhà sản xuất đó để phục vụ, thay đổi hoặc mở rộng trong tương lai; hoặc
  • kết hợp cả hai, chẳng hạn như giao thức mở được điều chỉnh để trở thành giao thức dành riêng cho nhà sản xuất hoặc giao thức dành riêng cho nhà sản xuất được cung cấp cho các nhà sản xuất khác thông qua cấp phép.

Lưu ý rằng độ mờ 0-10V là một phương pháp, không phải là một giao thức. Do đó, các bộ điều khiển và chấn lưu / trình điều khiển được thiết kế để Dimmer 0-10V có thể tương thích với nhau nhưng tạo ra hiệu suất Dimmer hơi khác nhau. Điều này là do chúng Dimmer theo cùng một cách nhưng nếu không thì không hoạt động theo cùng một thông số kỹ thuật thống nhất. Để đảm bảo độ mờ nhất quán, nên tránh trộn các loại chấn lưu / bộ điều khiển từ các nhà sản xuất khác nhau trong cùng một hệ thống Dimmer .

Phần mềm

Các ứng dụng và phần mềm khác nhau hỗ trợ triển khai hệ thống Điều khiển chiếu sáng . Phần mềm mạnh mẽ nhất hiện có cho các hệ thống điều khiển chiếu sáng được nối mạng thông minh tập trung. Nằm trên máy chủ hoặc trong Đám mây, phần mềm có thể cung cấp nhiều chức năng, chẳng hạn như:

1) phát hiện các điểm kiểm soát (thiết bị, v.v.)
2) chỉ định các điểm kiểm soát cho các khu vực
3) trình tự chương trình hoạt động cho các khu vực
4) hiệu chỉnh cảm biến
5) giám sát các điểm điều khiển và đưa ra cảnh báo / cảnh báo dịch vụ
6) ghi lại và hiển thị việc sử dụng năng lượng và các dữ liệu được ghi lại
7) sao lưu dữ liệu và nhật ký sự kiện và tạo người dùng / cấp độ truy cập

Hình ảnh do Lutron Electronics cung cấp.

Hệ thống có dây

Các thiết bị điều khiển có thể giao tiếp bằng cách sử dụng:

• Hệ thống dây điện áp đường dây , còn được gọi là giao tiếp đường dây điện hoặc Dimmer điều khiển pha. Khi được sử dụng để điều khiển, hệ thống dây điện áp đường dây cung cấp đường dẫn cho cả tín hiệu nguồn và tín hiệu điều khiển. Tuy đơn giản nhưng nó không linh hoạt, hạn chế các tùy chọn điều khiển.
  • Hệ thống dây điện hạ thế . Khi được sử dụng để điều khiển, hệ thống dây điện áp thấp cung cấp một đường dẫn chuyên dụng cho các tín hiệu điều khiển, biểu hiện dưới dạng các biến thể về điện áp. Bởi vì loại dây này không giới hạn trong ống dẫn, nó linh hoạt. Tuy nhiên, mỗi chức năng dùng chung yêu cầu dây riêng của nó, dẫn đến khả năng xảy ra một số lượng lớn dây điện áp thấp kèm theo các nguy cơ mắc dây sai.
  • Hệ thống dây điện áp thấp kỹ thuật số. Loại dây điện áp thấp này truyền tín hiệu điều khiển bao gồm các thông điệp nhị phân kỹ thuật số thay vì các biến thể về điện áp. Một cặp dây dẫn tạo thành một bus hoặc đường dẫn truyền tín hiệu điều khiển kết nối nhiều bộ đèn và thiết bị điều khiển giao tiếp với nhau. Các vùng điều khiển được tạo bằng phần mềm thay vì hệ thống dây cứng. Người vận hành có thể lập trình và hiệu chỉnh các thiết bị điều khiển từ xa. Hệ thống dây điện có khả năng là hai chiều, cho phép thu thập dữ liệu từ các cảm biến.

Hệ thống dây điện điều khiển điện áp thấp thường được vận chuyển với số lượng lớn và cắt tại hiện trường. Có sẵn các tùy chọn đi dây có cấu trúc, chẳng hạn như các đầu nối được lắp đặt tại nhà máy với RJ45, RJ11 hoặc các đầu nối khác, có thể đơn giản hóa việc lắp đặt mặc dù chúng yêu cầu độ dài dây được xác định trước.

Hệ thống không dây

Điều khiển không dây giao tiếp bằng sóng vô tuyến hoặc một số phương pháp tiếp cận không dây khác, loại bỏ hệ thống dây điều khiển. Điều này đặc biệt hấp dẫn để thực hiện các điều khiển tinh vi trong các tòa nhà hiện có. Thiết bị đầu vào điều khiển có thể được cấp nguồn bằng pin bên trong hoặc bằng cách thu năng lượng từ ánh sáng xung quanh, chênh lệch nhiệt độ hoặc năng lượng cơ học được tạo ra bằng cách bật công tắc. Chúng giao tiếp tín hiệu điều khiển từ bộ phát không dây đến bộ thu không dây trong bộ điều khiển chiếu sáng, được lắp đặt tại đèn điện, hộp nối hoặc tại bảng điều khiển.

Hình ảnh do Daintree/ GE cung cấp.

Chạy thử

Vận hành là quy trình đảm bảo chất lượng được khuyến nghị nhằm đảm bảo rằng hệ thống điều khiển chiếu sáng đã lắp đặt hoạt động theo khuyến nghị của nhà sản xuất và tài liệu xây dựng. Quy trình vận hành được xác định theo Hướng dẫn 0 của ASHRAE (và được tóm tắt trong IES-DG-29) và yêu cầu một số bước, bao gồm Yêu cầu của chủ dự án, Cơ sở thiết kế, kiểm tra chức năng, hướng dẫn sử dụng hệ thống và đào tạo người vận hành. Một số hoạt động vận hành được yêu cầu bởi các bộ luật năng lượng xây dựng thương mại mới nhất. Để hỗ trợ việc chạy thử, các nhà sản xuất cung cấp các thiết bị có thể tự hiệu chuẩn hoặc dễ hiệu chỉnh hơn.

Các chiến lược kiểm soát

Việc kết hợp các đầu vào và đầu ra khác nhau dẫn đến một số chiến lược Điều khiển chiếu sáng độc đáo có sẵn có thể giải quyết nhu cầu thị giác, nhu cầu quản lý năng lượng hoặc cả hai. Đổi lại, các chiến lược kiểm soát có thể được kết hợp trong cùng một không gian thông qua phân lớp để tối đa hóa giá trị.

• Điều khiển bằng tay
  • Cảm nhận lượng người ở
  • Lập lịch thời gian
  • Đáp ứng ánh sáng ban ngày
  • Điều chỉnh tác vụ tổ chức
  • Chỉnh màu
  • Tạo dữ liệu
  • Đáp ứng nhu cầu

Kiểm soát thủ công

Điều khiển bằng tay là một chiến lược đơn giản cung cấp cho người dùng khả năng lựa chọn mức độ ánh sáng theo từng bước (chuyển đổi) hoặc trên một phạm vi rộng với sự chuyển tiếp mượt mà giữa các mức độ (Dimmer ). Điều khiển bằng tay cần trực quan, mặc dù nó có thể tiết kiệm năng lượng như một sản phẩm phụ. Các ứng dụng điển hình bao gồm văn phòng tư nhân và mở, không gian hội họp và giáo dục, nhà thờ, địa điểm giải trí và các không gian khác. Theo LBNL, chiến lược này có thể tiết kiệm được 31% năng lượng chiếu sáng trung bình.

Việc chuyển đổi có thể BẬT / TẮT hoặc đa cấp thông qua điều khiển BẬT / TẮT riêng biệt của chấn lưu / trình điều khiển hoặc bộ đèn riêng biệt. Dimmer có thể liên tục, cung cấp quá trình chuyển đổi mượt mà trong phạm vi Dimmer hoặc theo từng bước, cung cấp sự chuyển đổi đột ngột hoặc mượt mà giữa hai hoặc nhiều đầu ra cố định.

Hình ảnh do Lutron Electronics cung cấp.

Cảm biến có sự chiếm chỗ (occupancy)

Cảm biến chiếm chỗ (occupancy) là thiết bị tự động BẬT và TẮT đèn dựa trên không gian có bị chiếm chỗ (occupancy) hay không. Bằng cách đảm bảo đèn chỉ BẬT trong khi không gian được sử dụng, các chiến lược dựa trên công suất sử dụng sẽ giúp tiết kiệm năng lượng chiếu sáng trung bình 24%, theo LBNL.

Cảm biến chiếm chỗ rất phù hợp với các không gian nhỏ hơn, kín bị chiếm chỗ (occupancy) không liên tục, chẳng hạn như văn phòng riêng, lớp học, phòng hội thảo, phòng sao chép và giải lao, phòng vệ sinh và các không gian khác. Chúng có thể được nối mạng cho không gian lớn hơn.

Nếu cảm biến cung cấp chức năng ngắt tự động nhưng yêu cầu BẬT bằng tay, nó thường được gọi là cảm biến trống. Ngoài ra, cảm biến có thể tự động bật tải lên 50%, với thao tác thủ công thông qua một công tắc cần thiết để bật đèn BẬT đến đầy đủ. Các cảm biến này thường được gọi là cảm biến chiếm chỗ BẬT một phần.

Lập lịch thời gian

Lập lịch điều chỉnh đầu ra của hệ thống chiếu sáng dựa trên sự kiện thời gian được thực hiện bằng cách sử dụng đồng hồ thời gian, có thể được thực hiện bằng bộ vi xử lý được tích hợp trong hệ thống điều khiển. Vào những thời điểm nhất định, đèn được điều khiển sẽ BẬT, TẮT hoặc mờ để tiết kiệm năng lượng hoặc hỗ trợ thay đổi chức năng không gian. Lập lịch trình rất phù hợp cho các không gian mở, lớn hơn thường xuyên có người sử dụng cũng như các không gian bị chiếm chỗ (occupancy) không liên tục nhưng ở đó đèn phải BẬT cả ngày vì lý do an toàn hoặc an ninh. Điều khiển tường ghi đè cục bộ (kéo dài thời gian) thường được sử dụng để cho phép sử dụng không gian không thường xuyên. Theo LBNL, các chiến lược dựa trên công suất sử dụng (kết hợp lập lịch thời gian với cảm biến công suất) có thể giúp tiết kiệm năng lượng chiếu sáng trung bình 24%.

Phản hồi ánh sáng ban ngày

Điều khiển đáp ứng ánh sáng ban ngày (còn gọi là thu hoạch ánh sáng ban ngày) sử dụng cảm biến ánh sáng (còn gọi là cảm biến quang hoặc tế bào quang điện) với bộ điều khiển công suất để chuyển đổi hoặc Dimmer ánh sáng theo ánh sáng ban ngày có sẵn. Khi mức độ ánh sáng tăng lên trên ngưỡng mục tiêu do ánh sáng ban ngày đóng góp, cảm biến quang báo hiệu cho bộ điều khiển để giảm lượng ánh sáng phát ra, do đó tiết kiệm năng lượng. Theo LBNL, điều khiển đáp ứng ánh sáng ban ngày có thể tiết kiệm 28% năng lượng chiếu sáng trung bình.

Chiến lược này rất phù hợp cho các khu vực chiếu sáng gần cửa sổ và văn phòng phẩm và dưới cửa sổ trần và màn hình mái nhà — bất cứ nơi nào ánh sáng ban ngày đều nhất quán và nhiều.

Điều chỉnh tác vụ

Còn được gọi là “điều chỉnh tổ chức” và “trang trí cao cấp”, điều chỉnh tác vụ liên quan đến việc giảm ánh sáng trong một không gian dựa trên các yêu cầu về mức độ ánh sáng tác vụ được duy trì do IES đề xuất hoặc sở thích của người dùng đối với các không gian riêng lẻ hơn là mức ánh sáng duy trì được thiết kế ban đầu, có thể cao hơn mức cần thiết. Theo LBNL, điều chỉnh tác vụ giúp tiết kiệm 36% năng lượng chiếu sáng trung bình.

Điều chỉnh màu sắc

Bằng cách Dimmer riêng biệt các đèn LED màu đỏ, xanh lục, xanh lam và các màu có khả năng khác, hầu như bất kỳ màu nào cũng có thể được tạo ra. Đây được gọi là điều chỉnh màu sắc. Điều chỉnh màu sắc phù hợp cho giải trí, biển báo và các ứng dụng tương tự. Bằng cách Dimmer riêng biệt các dãy đèn LED trắng CCT ấm và mát, CCT của bộ đèn có thể được điều chỉnh trên một phạm vi, được gọi là ánh sáng trắng điều chỉnh được. Dưới đây là một số ví dụ về các cơ hội cho ánh sáng chung có thể điều chỉnh được màu trắng:

• Tự động chuyển sang CCT rất ấm trong quá trình Dimmer để bắt chước độ mờ sợi đốt.
  • Hiệu chỉnh động CCT trên các bộ đèn đã lắp đặt và duy trì CCT được chỉ định theo thời gian.
  • Điều chỉnh CCT sau khi cài đặt ban đầu để tinh chỉnh hình thức của không gian và đối tượng như tác phẩm nghệ thuật.
  • Điều chỉnh CCT để phù hợp với việc thay đổi sử dụng không gian, màn hình, hoàn thiện nội thất và sở thích của người dùng.
  • Tự động điều chỉnh CCT để tạo ra chu kỳ ánh sáng ban ngày lý tưởng hoặc kết hợp tối ưu với ánh sáng ban ngày thực tế.
  • Bắt chước sự xuất hiện màu sắc của các nguồn sáng truyền thống phổ biến và tùy chỉnh các nguồn sáng mới.
  • Đóng một vai trò tiềm năng trong việc chiếu sáng theo chu kỳ sinh học, vì ánh sáng giàu bước sóng màu xanh lam đóng vai trò như một yếu tố kích thích sinh học.

Tạo dữ liệu

Một số hệ thống điều khiển chiếu sáng cho phép thu thập dữ liệu từ các điểm điều khiển được kết nối qua mạng kỹ thuật số. Hệ thống có thể đo trực tiếp hoặc ước tính mức tiêu thụ năng lượng và / hoặc giám sát các thông số vận hành. Các cảm biến bổ sung có thể thu thập dữ liệu chẳng hạn như việc cư trú và nhiệt độ. Trong một số hệ thống Điều khiển chiếu sáng ngoài trời, các cảm biến khác có thể được thêm vào để thu thập dữ liệu về mọi thứ, từ carbon monoxide đến tuyết rơi.

Dữ liệu được cung cấp đến máy chủ hoặc Đám mây để truy xuất và sử dụng thông qua phần mềm. Dữ liệu tiêu thụ năng lượng có thể được phân tích và chia sẻ cho nhiều mục đích khác nhau. Các điều kiện được giám sát có thể nhắc nhở các cảnh báo để phản hồi bảo trì, chẳng hạn như ví dụ được hiển thị ở đây.

Hình ảnh do Lutron Electronics cung cấp.

Đáp ứng nhu cầu

Đáp ứng nhu cầu (DR) liên quan đến việc giảm công suất chiếu sáng theo yêu cầu từ nhà cung cấp điện trong trường hợp khẩn cấp (DR khẩn cấp) hoặc dựa trên thời gian trong ngày để giảm thiểu chi phí nhu cầu (DR kinh tế). Vì một phần đáng kể tải trọng chiếu sáng của tòa nhà điển hình không thể TẮT trong giờ hoạt động, điều này thường dẫn đến hiện tượng mờ.

Hình ảnh được cung cấp bởi OSRAM Encelium.

Các loại điều khiển chiếu sáng chung

Điều khiển chiếu sáng có thể được phân loại là:

• Các thiết bị độc lập
  • Hệ thống điều khiển trong phòng
  • Hệ thống điều khiển tòa nhà tập trung

Điều khiển độc lập

Bộ điều khiển độc lập là thiết bị điều khiển được thiết kế để cung cấp hoạt động tự động của tải chiếu sáng, có thể là bộ đèn hoặc bộ đèn được lắp trên chân công tắc. Chúng thường lắp đặt trên đường dây điện AC và trực tiếp điều khiển tải.

Ví dụ bao gồm công tắc bật tắt, cảm biến chiếm chỗ, công tắc hẹn giờ, bộ điều chỉnh độ sáng, cảm biến ánh sáng và công tắc thẻ khóa khách sạn.

Ưu điểm của chúng là lắp đặt tương đối đơn giản, quen thuộc với người lắp đặt và không yêu cầu kết nối với bộ Điều khiển chiếu sáng . Nhược điểm là các bộ điều khiển độc lập có thể điều chỉnh được yêu cầu hiệu chuẩn riêng lẻ và việc phân lớp nhiều chiến lược điều khiển trên cùng một tải có thể dẫn đến hệ thống dây phức tạp.

Hình ảnh lịch sự của Wattstopper.

Cảm biến nhúng độc lập

Cảm biến ánh sáng và chiếm chỗ độc lập có thể được lắp vào hoặc gắn vào đèn điện để điều khiển đèn điện tự động. Thông thường, các cảm biến được chỉ định thông qua nhà sản xuất đèn điện và được lắp đặt tại nhà máy. Tuy nhiên, chúng có thể được chỉ định từ nhà sản xuất điều khiển để gắn vào trường tương đối đơn giản. Bộ điều khiển có thể cung cấp các tùy chọn như Dimmer hoặc chuyển sang mức ánh sáng thấp hơn trong thời gian trống thay vì TẮT. Nếu đèn điện mờ thay vì TẮT, có thể cần điều khiển lập lịch bổ sung để cung cấp khả năng ngắt tuân theo mã năng lượng.

Ưu điểm của cách tiếp cận này là điều khiển đèn điện riêng lẻ, giúp tiết kiệm tối đa năng lượng và khả năng đáp ứng, nhưng không cần đi dây bổ sung. Mối quan tâm là việc điều khiển đèn điện riêng lẻ tự động có thể tạo ra hỗn hợp các trạng thái BẬT, mờ và TẮT trên trần nhà, điều này có thể gây ra sự cân bằng về mặt thẩm mỹ.

Hình ảnh lịch sự của Leviton.

Hệ thống điều khiển dựa trên phòng

Hệ thống điều khiển trong phòng bao gồm một gói bộ Điều khiển chiếu sáng và thiết bị đầu vào được thiết kế để cung cấp cài đặt plug-and-play, tuân thủ mã năng lượng ngoại vi và vận hành tự động trong phòng.

Phần lớn các bộ Điều khiển chiếu sáng trong phòng có các đầu vào cảm biến ánh sáng, công suất và chuyển đổi bằng tay; 2-3 rơ le để chuyển mạch; và 2-3 đầu ra Dimmer để Dimmer . Thông thường, hệ thống cáp Ethernet kết nối thiết bị chuyển mạch và cảm biến với bộ điều khiển. Hệ thống dây dẫn điện áp nối bộ điều khiển chiếu sáng và bộ đèn. Để Dimmer , bộ điều khiển truyền tín hiệu qua hệ thống dây điện đường dây hoặc điện áp thấp. Bộ điều khiển lắp đặt gần đèn chiếu sáng.

Các hệ thống này thường có các chuỗi hoạt động được cấu hình sẵn để dễ dàng tuân thủ mã năng lượng. Một số hệ thống cho phép các bộ điều khiển kết nối với nhau và với một máy chủ trung tâm để Điều khiển chiếu sáng được nối mạng tập trung có thể mở rộng. Ưu điểm của cách làm này là tính đơn giản.

Hình ảnh lịch sự của Eaton.

Hệ thống nối mạng dựa trên đèn

Trong kiểu tiếp cận này, đèn chiếu sáng LED có các cảm biến nhúng và bộ điều khiển chiếu sáng được lắp đặt tại nhà máy. Các bộ điều khiển chiếu sáng có các địa chỉ duy nhất trong mạng chiếu sáng, cho phép chúng được nhóm và lập trình. Nhiều giải pháp có các trình tự hoạt động được cấu hình sẵn để đơn giản hóa việc thiết lập và cung cấp sự tuân thủ về mã năng lượng. Bộ điều khiển được kết nối bằng hệ thống dây điện áp thấp hoặc không dây bằng sóng vô tuyến. Một số hệ thống cung cấp khả năng chỉ định đèn điện cho các nhóm và lập trình chúng bằng điều khiển từ xa IR cầm tay. Khoanh vùng điều khiển không giới hạn chân công tắc. Một số hệ thống cho phép giao tiếp với hệ thống quản lý tòa nhà, máy chủ trung tâm hoặc các mạng khác.

Hình ảnh do Acuity Brands cung cấp.

Hệ thống nối mạng dựa trên phòng

Cách tiếp cận này nhúng một bộ điều khiển chiếu sáng vào mỗi bộ đèn, nhưng các cảm biến lắp bên ngoài bộ đèn. Các bộ đèn và thiết bị đầu vào được kết nối thường bằng Ethernet hoặc hệ thống dây điện áp thấp khác, tạo thành một mạng lưới các bộ đèn có thể điều khiển / địa chỉ riêng. Điều này cho phép các bộ đèn được phân vùng và phân vùng lại riêng lẻ hoặc theo nhóm và với nhiều chiến lược điều khiển. Các tính năng có thể lập trình có thể bao gồm lập lịch, mức ánh sáng mục tiêu và độ trễ thời gian. Một số hệ thống cho phép giao tiếp với hệ thống quản lý tòa nhà, máy chủ trung tâm hoặc các mạng khác.

Hình ảnh lịch sự của Wattstopper.

Kiểm soát cấp độ tòa nhà truyền thống

Theo truyền thống, tự động hóa chiếu sáng ở cấp độ tòa nhà được thực hiện bằng cách sử dụng các bảng điều khiển, thường được đặt ở vị trí trung tâm như phòng điện. Các tấm này là vỏ kim loại chứa rơ le, công tắc tơ, bộ ngắt mạch điều khiển từ xa hoặc mô-đun điều chỉnh độ sáng. Một bảng điện áp thấp điển hình có đầu vào điện áp thấp cho tín hiệu điều khiển và đầu ra điện áp đường dây để điều khiển tải. Bảng điều khiển thông minh có bộ Điều khiển chiếu sáng tích hợp để gán các thiết bị đầu vào cho các tải cộng với lập lịch các chức năng điều khiển. Kết nối các công tắc cục bộ với bảng điều khiển cho phép ghi đè cục bộ quá trình ngắt theo lịch trình để người dùng không bị bỏ lại sau những giờ tối.

Cách tiếp cận này tập trung vào việc kiểm soát ánh sáng và có thể được tích hợp với các hệ thống quản lý tòa nhà nhưng cung cấp tính linh hoạt hạn chế trong việc phân vùng kiểm soát. Mỗi khu vực yêu cầu chạy dây điện áp thấp trở lại bảng điều khiển.

Hình ảnh do New Buildings Institute cung cấp.

Hệ thống điều khiển mạng thông minh tập trung

Hệ thống điều khiển được nối mạng thông minh tập trung cung cấp khả năng Điều khiển chiếu sáng có thể lập trình cho toàn bộ các tầng, tòa nhà hoặc khuôn viên. Chúng có thể là một tùy chọn tính năng mở rộng của giải pháp điều khiển dựa trên phòng hoặc được đóng gói như một hệ thống toàn diện. Phần mềm điều hành và dữ liệu nằm trên một máy chủ trung tâm hoặc trong Đám mây.

Các bộ đèn có thể định địa chỉ riêng trong một mạng, cho phép phân vùng và phân vùng bằng phần mềm, tối đa hóa tính linh hoạt. Bộ đèn chấp nhận các tín hiệu đầu vào điều khiển từ nhiều loại thiết bị điều khiển, cho phép thực hiện đầy đủ các chiến lược điều khiển bao gồm các chuỗi hoạt động phức tạp. Ưu điểm chính của loại hệ thống này là tiêu thụ năng lượng, công suất sử dụng, trạng thái đèn / vùng và các dữ liệu tiềm năng khác có thể được ghi lại, lưu trữ và hiển thị cho các mục đích phân tích và bảo trì năng lượng.

Hình ảnh được cung cấp bởi OSRAM Encelium.