一、引言
計算機從它產生的那天就開始了在自動控制系統(tǒng)中的應用。早在20世紀60年代，為了提高控制精度和靈活性，人們提出了直接數字控制（DDC）；進入20世紀90年代后，隨著計算機網絡技術的迅速發(fā)展并迅速在控制系統(tǒng)中得到應用，即集散控制（DCS）很快占領了工業(yè)控制領域的主導地位；在20世紀80年代末期，為了實現DCS系統(tǒng)與其低層控制器、傳感器的通信，出現了現場總線技術（FieldBus），它是把單個分散的控制或測量設備變成網絡節(jié)點，以現場總線網絡為紐帶，把它們連接成可以相互溝通信息、共同完成自控任務的網絡系統(tǒng)與控制系統(tǒng)�，F場總線適應了工業(yè)控制向分散化、網絡化、智能化方向的發(fā)展，一經產生變成為全球工業(yè)自動化技術的熱點，受到全世界的普遍關注。
二、照明控制
對照明設備而言，照明控制可分為開關控制和調光控制。在照明設計中，合理和正確地選用照明控制方式是實現照明藝術性和舒適性的有效手段，是節(jié)約能源的有效措施。照明控制方式多種多樣，按其實現方式大致可分為以下幾種。
（一）傳統(tǒng)照明控制方式
傳統(tǒng)照明控制方式主要以手動控制為主，依靠供電回路中的手動開關來控制回路的通斷，實現燈具的開關控制；利用供電回路中的手動調節(jié)元件來調節(jié)回路的電壓實現調光控制。這種傳統(tǒng)方式相對簡單、有效、直觀，但它過多依賴手工操作。整個系統(tǒng)相對分散，無法實現有效地管理，其適時性和自動化程度太低。
（二）自動照明控制方式
這種控制方式利用直接數字控制（DDC）技術來遙控燈具的開關，通常是控制中心發(fā)出信號，通過直接數字控制器來控制供電回路中接觸器的分合，從而控制供電回路的通斷，實現燈具開關控制。采用該種方式，解決了傳統(tǒng)控制方式的相對分散和無法有效管理等問題，實現了照明控制的自動化，但卻無法實現調光控制功能，有很大的局限性。
（三）智能照明控制方式
20世紀90年代初，隨著計算機技術和網絡技術的飛速發(fā)展，辦公自動化、樓宇自動化、家庭自動化的出現，人們對照明控制提出了更高的要求，從而產生了智能照明控制方式。所謂智能照明控制，就是根據某一區(qū)域的功能、每天不同的時間、室內外亮度或該區(qū)域的用途來自動控制照明設備，并能夠實現集中統(tǒng)一管理與監(jiān)控的功能，并結合現代照明技術、照明藝術，科學的管理照明設備，讓人們在一個不僅在照明技術參數指標方面應達到標準的要求，而且舒適、明亮并富有藝術魅力的照明環(huán)境里工作和生活。智能照明控制是樓宇自動化系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，可以不再依賴于樓宇設備自動管理系統(tǒng)而獨立運行。它不僅可以實現開關控制和調光控制，還可以預設許多燈光場景，根據時間、場所的功能、室內外照度自動調整場景。
從智能照明控制系統(tǒng)的組成方式看，主要有總線型、電力線載波型、無線網絡型等。例如在市場中的i-bus總線、邦奇Dynet總線、Philips的DALI總線、日本松下的HBS總線、以及X-10的電力線載波協(xié)議等等�，F把國外幾家公司的產品比較如下，見表1。
三、基于現場總線的智能照明控制
傳統(tǒng)照明控制方式和基于DDC的自動照明控制方式都是采用“點對點”的連線方式，即一個控制點連接一根控制線。這樣浪費很多電纜，施工安裝復雜，如果要更改控制方式，就必須重新改線路。如果把照明線路中的開關或控制箱作為現場總線中的一個網絡節(jié)點，然后通過現場總線這個樞紐組成網絡，所有的控制信號、開關燈的狀態(tài)信號以及采集的電量信號都通過現場總線網絡進行通信，這樣，網絡出現的澳大利亞奇勝C-BUS總線、美國ABB公司中的監(jiān)控節(jié)點（如：智能主機）可以控制和檢測網絡中所有設備的運行狀態(tài)。其網絡拓撲見圖1。
圖1 基于現場總線的智能照明系統(tǒng)網絡拓撲圖
四、智能照明控制的幾種現場總線介紹
（一）C-Bus總線
C-Bus即ClipsalBus的簡稱，是奇勝（Clipsal）公司的總線協(xié)議，采用兩線制雙絞線，即一對線上既提供總線設備工作電源（15 VDC～36VDC），又傳輸總線設備信息，總線設備之間直接通訊，無須通過中央控制器。C-Bus的傳輸協(xié)議為CSMA/CD，通信速率為916Kb/s，可設成線形、星形或樹形拓撲結構，但不支持環(huán)網結構。子網為基本單位，每個子網最多容納100個單元或者255個控制回路，最大傳輸距離為1000m。
（二）Dynet總線
Dynet是邦奇（Dynalite）公司面向照明系統(tǒng)的封閉控制總線協(xié)議。Dynalite系統(tǒng)采用4線制兩對雙絞線，即一對雙絞線提供DC12V總線設備工作電源，另一對雙絞線用于傳輸總線設備信息。安裝時推薦使用五類線（四對雙絞線）作為傳輸介質，沒有用到的線可以作為備用。Dynet是一種基于RS485四線制的傳輸協(xié)議，只支持線形網絡拓撲結構，主網可通過網橋連接64個子網，每個子網可連接64個總線設備單元，其子網傳輸速率為916KbPs，主網最高可達5716KbPs。Dynet相應的操作軟件是Dlight。
（三）DALI數字化可尋址調光接口
數字化可尋址調光接口（Digital Addressable Lighting Interface），簡稱為（DALI），1994年列入IEC60929標準，得到國際主要芯片、燈具、鎮(zhèn)流器和夾具制造商的支持，1999年Philips公司對DALI協(xié)議做了進一步的完善工作，并在漢諾威國際燈展上推出了基于DALI的系列產品。
（四）X-10電力線載波總線
X-10采用電力線載波技術，在北美取得了巨大的商業(yè)成功。X-10信號根據電力線信號正負過零點處120kHz脈沖信號出現與否來進行傳輸。信號幀頭標識符為1110，該標識符僅以真值形式傳送，其余每個信號分別以真值和補碼兩種形式在交流電的零相位開始傳送，為了和三相交流電的過零點相一致，這些數據幀必須連續(xù)傳送三次。該協(xié)議產品無需布線，易用價廉是它的最大賣點。
（五）HBS總線
HBS的全稱是家庭總線系統(tǒng)（Home Bus System），它是由日本一些知名企業(yè)，包括日立（Hitachi）、松下（Mutsushita）、三菱（Mitsubishi）、東芝（Toshiba）等聯(lián)合提出的，并得到了日本政府和商會的支持。HBS協(xié)議規(guī)定了如何通過雙絞線或同軸電纜實現家庭電器、電話、音頻、視頻裝置的互連，著眼于家用電器的綜合自動化。同時，HBS協(xié)議也考慮了如何在家庭內獲得遠程服務，如在家購物、遠程醫(yī)療和遠程教學等。協(xié)議主要用于電器開關量以及簡單模擬量的控制，采用專用總線，具有抗干擾強、響應速度快、開發(fā)成本及風險較低的特點。
（六）i-bus總線
i-bus總線是基于EIB（歐洲安裝總線）標準的兩線網絡。EIB（European Installing Bus）在歐洲的樓宇/家庭自動化標準中占主導地位。截至2002年6月，全球有300余家制造廠商生產5000余種EIB兼容產品，占據歐洲樓宇，家庭自動化設備銷售總額的80%。EIB協(xié)議由中立的、非盈利組織EIBA統(tǒng)一管理，任何愿意遵守EIB協(xié)議的制造廠商均可以申請并通過EIB認證后生產EIB產品。
五、C-BUS智能照明控制系統(tǒng)在仙桃體育館中的應用實例
（一）項目概況
仙桃體育館是興建的新場館，主館為綜合性的正式比賽用場館，有活動看臺，可容納超過4500名觀眾。場館的屋頂范圍為70×70m；最大比賽區(qū)域為45m長，30m寬；活動看臺伸出時，比賽區(qū)域為35m長，20m寬。湖北仙桃為“中國體操之鄉(xiāng)”，在這里將舉辦國家級的體操比賽；而且還將進行籃球、排球、室內田徑、室內足球、手球、羽毛球、乒乓球、網球、拳擊、武術、柔道、舉重等非轉播比賽。除比賽外，這個綜合館還能夠適應多種用途。
（二）照明設計簡介
為滿足該體育館的功能，設計了六個照明模式，滿足不同場合下的彩電轉播、比賽、一般訓練的要求，同時，也考慮到觀眾席照明，以及在停電或者供電線路故障情況下的應急照明模式。其所選燈具及照度計算分別見表2～表5。
（三）電氣設計
該體育館供配電系統(tǒng)為兩路單獨的雙電源互投箱給正常照明和應急照明供電；主場館照明為80套1000W燈具，設計每兩套燈具為一個回路，共計40個回路（W1～W40）；觀眾席照明為36套400W燈具，每5～6套燈具為一個回路，共計7個回路（W41～W47）；應急照明為16套1500W鹵鎢燈，2～3套燈具為一個回路，共6個回路（W48～W53），由EPS智能應急電源供電，其配電系統(tǒng)框圖見圖2。
（四）C-BUS控制系統(tǒng)應用設計
按照以上供配電設計，回路的功率都在2kW以上，線路中工作電流大于10A，而比賽場地與觀眾席燈都為高強度氣體放電燈（HID燈），不具備調光功能，應急燈則不需要調光的功能。因此，在每個回路中配置交流接觸器，應用C-BUS現場總線系統(tǒng)控制接觸器的吸合來開關燈，并通過開啟不同的燈或者開燈的數量來滿足比賽場地的各種模式（體操彩電轉播模式、體操比賽模式、體操一般訓練模式、籃球彩電轉播模式、籃球比賽模式、籃球一般訓練模式、應急照明模式、觀眾席照明模式、清掃模式等等）。
該工程選用C-BUS智能主機（型號：5000CU/2）一臺，十二路繼電器（型號：5512RVF）一臺，按鍵開關Neo開關（型號：E5058NL）兩個，按照不同回路在不同模式中的開燈情況進行歸類，選用接觸器，并設置控制按鍵與之對應，控制原理圖見圖3，各回路的控制對應關系見表6。
六、智能照明控制的前景展望
根據《2004年中國照明器具制造行業(yè)研究報告》表明，在不久的將來，智能照明將取代普通照明，成為照明行業(yè)的新銳主流產品；報告預計，到2008年，智能照明的市場容量將突破100億元大關；2004年2月，在奧運科技前景論壇上，智能照明被提上議程，國家建設部要求2010年在全國大中城市中，60%的住宅實現智能化；種種跡象表明，智能照明市場前景將更加樂觀。
國外智能照明控制發(fā)展很快，也比較成熟和日趨完善，在智能建筑、智能小區(qū)、智能家居中得到普遍應用，獲得了良好的效果。目前我國智能照明控制的研究開發(fā)和應用正努力迎頭趕上，通過引進國外的先進技術和產品，在上海、北京、廣州等多個大城市的智能建筑中得到應用，取得了很好的社會效益和經濟效益，有力的推動了我國智能照明控制技術的發(fā)展。
