DALI智能照明系统的介绍及应用

DALI智能照明系统的介绍及应用SANY GROUP system office room【SANYUA16H-DALI智能照明系统技术的介绍及应用提要本文主要介绍了当前智能照明系统中非常成熟的DALI智能照明控制系 统，着重讲解了 DALI系统的组成及特点，并且最后对DALI智能照明系统的 优点进行了总结。关键词DALI智能照明系统节能、调光、场景一、背景介绍照明-作为当今人类社会 不能缺少的元素，它对人类文明及 社会的发展日趋重要。因此当今世 界对照明新技术的需求是巨大的， 照明新技术的创新是必须的。从前，配备灯光设备的唯一目 的就是提供照明。而现在，照明技 术在方便、实用，舒适和节能等方 面增添了许多吸引人的特点，这些 特点已经超越了光是单纯提供照明 的目的。基于回路开关、回路调光、电 器和光源的简单连接而形成的传统 电气照明技术已经难以满足目前市 场对照明设备的需求了。如带模拟 接口（110V）的控制设备即不 具备灵活性，没有能力在一个系统 中对每个光源实施控制，不能自由 重新组合每个光源，也无法实时反 馈光源的状态。另外目前对照明的控制技术及 协议繁多，（如485、232、DMX、EIB、LON等）但由于不是统一的技术协议平台，因此不能 相互通信，相互兼容。另外以上技 术协议分别属于不同厂家，又没有 统一的协会协调，因此对设计及业 主造成了很大的不便及资源浪费。由于以上的情况，业主需要支 付很高的费用去整合和维护非国际 统一标准的照明总线系统。同时也 对设计者和电工技师的系统知识提 出了很高的要求，他们都需要接受 特殊的不同厂家专业培训。结果， 这些系统的安装就成了一件劳动密 集型，技术高要求和成本很高的事 情了。因此人们在思考：如果有一个 国际标准的数字技术协议，该协议 只是专业应用于照明控制及通信， 此协议目的：在于简化通讯结构， 优化控制指令，降低应用及维护成 本，方便兼容及集成。且该协议被 广泛的照明厂家所接受，另外有一 个专门的国际协会协调及发展该协 议。它是确保不同制造商生产的可 调光设备的可互换性的一项国际标 准也在供货来源方面向规划者、照明设 备制造商、建筑物业主、安装公司 和终端客户提供了安全保障。这就是：DALI（DigitalAddressableLighti ngInterface）数字可寻址照明接 口技术，一个根据以上的因素设计 及发展出来专门应用在照明的创新 技术。智能照明系统是利用先进电磁调压 及电子感应技术，对供电进行实时 监控与跟踪，自动平滑地调节电路 的电压和电流幅度，改善照明电路 中不平衡负荷所带来的额外功耗， 提高功率因素，降低灯具和线路的 工作温度，达到优化供电目的照明 控制系统。宝马新工厂全厂采用基 于DALI总线控制的智能照明系 统，DALI数字可寻址照明接口是 一种数据传输协议，它定义了电子 整流器与设备控制器的通讯方式。 DALI协议是基于主从式控制模式 建立起来的，控制人员通过主控制 器操作整个系统。在DALI系统 中，通过荧光灯调光控制器（作为 主控制器master）可对每个整流 器（作为从控制器slave）分别寻 址，这样可实现对连在同一控制线 上的每个荧光灯进行查询、调光等 控制。一个单段数据控制线上可对 64个整流器分别寻址，每个整流 器内最多可设置16个灯光场景， 同一个整流器还可以编在一组或在 多个组，最大编组数为16。二、DALI系统的定义与 特点1、DALI系统的定义DALI 是 “DigitalAddressableLightingIn terface数字可寻址照明接口 的 首字母的缩写。DALI是一个数据传输的协 议，它定义了照明电器与系统设备 控制器（如感应器、网关等）之间 的数字通信方式，它不是一种新的 总线，但它支持开放式系统。设计 应用DALI最初目标是为了优化一 个智能型的灯光控制系统，该系统 具备结构简单，安装方便，操作容 易，功能良优，不仅可用于一个房 间内的灯光控制，还可以与大楼管 理系统（BMS）对接。DALI系统 与BMS，EIB或LON总线系统 不同，不是将它扩展成具有各种复 杂控制功能的系统，而仅仅是作为 一个灯光控制子系统应用，通过网 关（gateway）接口集成于BMS 中，可接受BMS控制命令，或回 收子系统的运行状态参数。DALI技术的最大特点是单个 灯具具有独立地址，通过DALI系 统软件可对单灯或任意的灯组进行 精确的调光及开关控制，不论这些 灯具在强电上是同一个回路或不同 回路。即照明控制上与强电回路无 关，DALI系统软件可对同一强电 回路或不同回路上的单或多个灯具 进行独立寻址，从而实现单独控制 和任意分组。这一理念为照明控制 带来极大的灵活性，用户可根据需 要随心所欲地设计满足其需求的照 明方案，甚至在安装结束后的运行 过程中仍可任意修改控制要求，而无须对线路做任何改动。由于系统 结构简单，无需照明控制箱或调光 箱，并可保留传统的布线方式，因 此DALI技术的应用可实现简化安 装程序，降低布线成本，缩短调试 时间，实现许多基于回路控制的智 能照明控制系统无法实现的功能。DALI是专门为满足当今照明 技术需要而设计的理想的、简化的 数字化通讯方式。其通讯和安装已 经做到了尽可能的简化。在一个局 部系统中的所有智能化元器件都是 以既简化又无干扰的方式进行通讯 的。它对数据电缆没有特殊的要 求，也不需要在电缆上安装端接电 阻器来防止反射。DALI是在那些希望为照明市 场制定一项符合所有要求的技术标 准的主要控制设备制造商的共同努 力下设计完成的。照明行业的所有 化的、统一的、方便的方式来解决 复杂的照明问题了。因此，DALI被定义为：-最多64个元件在一条DALI线路上（独立地址）-最多16个照明分组（灯组地址） -最多16个场照明场 景（场景预设）由于DALI的元件是内设存储 芯片的，这表明许多参数和照明值 可被储存在灯具中：-独立地址-类组指定-照明场景值-调光速率元器件制造商现在都能够以一种简-上电时灯光亮度-应急照明灯光亮度值由于DALI是双向反馈系统，这 表明许多灯具和光源的参数可实时 反馈回系统：-输入实时电压及类型-输入实时电流值-输出实时电压及类型-输出实时电流值-电压波动频率-电流波动频率2、DALI系统的技术参数与 特性DALI的技术参数：DALI电压？9.5V22.5VDALI系统电 流?？最高250mA数据传输速 度?？1200bps最大电缆长 度?？300m电缆类型?？1.5mm2每个单一系统 的最多组数?？16每个单一系统 的最多照明场 景数16每个单一系统 地址/器件的最 大数量?？64DALI的技术特性：?接线简单（接线没有极性，没有组要求）?可控制单个设备和分组设备?通过广播方式实现总的控制?由于使用简单报文结构，避 免了各种信号的冲突?状态信息反馈（灯光故障， 可按总的方式，分组的方式，单个 的方式报告）?自动寻找各种调光设备及 DALI整流器或变压器?使用直观的方式（闪动或100%打亮）来实现分组控制?当使用场景功能时，所有灯 光同步调亮调暗?对数调光曲线，更加符合人 眼的要求?每一个DALI灯光调光开关控制设备都是智能设备（内部可存 储独立地址，组信息，灯光场景设 置，灯光渐变时间等）?灯光的操作公差参数可以被设置（如可设置最大调光亮度值， 该设置用于节能）?可设置调光步数（可有效设置225调光步数）?可以识别DALI灯光控制设 备的类型?可实现应急照明功能?可通过网关同楼宇控制系统（BMS）兼容?无需要通过外部继电器来开 关灯具电源，通过调用镇流器内部 的继电器来实现灯具的电源开关。3、DALI总线的敷设方式及拓 扑结构（1）DALI总线的敷设方式：DALI总线系统是采用用于主 电源的商用安装材料来进行安装 的。主电源和总线线路是在同一条 电缆中运行的。一、可采用单相布线系统图：相布线用的电缆:例子：NYM5x1.5mm2 单辿如肿曰回） Erde（PE） Phase （L）二、或采用三相布线例子：NYM5x1.5mm2 连同可分离的总线线路的三相布线电缆：原则上，只要接口电缆上的电 压下降在可允许的范围内，就可以 使用带绝缘装置的任何供电电缆类 型。在200mA水平上的电压下 降不得超过2V。因此，请确认最大电缆长度为300m。可允许的电缆截面可以用以下公式来计算：A二 LxIx0.018这里：A二电缆的直径（mm2）L二电缆的长度（m）I二最大电源电流（A）（2） DALI总线的拓扑结构： 星形布线 串形布线无论照明组属于哪一部分，DALI器件（电子镇流器、MSensor、GC和SC）都可以自由地连接在一起。它们可以串联、星形连接或混合连接。但是，环形 连接是不允许的。这可能会引起通 讯系统的瘫痪。4、系统的控制方式DALI智能照明系统可根据不同区 域的功能、每天不同的时间、室外 光亮度或该区域的用途来自动控制 照明。还有一非常强大的功能就是 可以进行预设，及将照明亮度转化 为一系列设置的功能，这些设置也 成为场景。5、DALI集成至BMS系统 的方式（1）DALI作为独立专业的 照明子系统存在，通过OPC接口 软件实现照明控制服务器与BMS 系统服务器之间的通信。该集成方 式缺点是成本高通信缓慢，联动性 硬件的交叉节点，前期设计和施工 不需要交叉配合，可实现设计和施 工单独进行，因此该种集成方式现 在已不被设计师及业主采用。不好。唯一的好处是两个系统没有（2）DALI数字技术只作为 灯具电器内部的控制技术，其他照 明控制元件（如感应器、遥控器、 控制面板等）由BMS系统提供， 由DALI技术控制的灯具通过通信 接口集成至BMS系统中。该集成 方式的缺点是系统灵活性低、联动 性差、交叉节点多，因此前期设计 及施工需要不断沟通。唯一好处是 系统成本相对低，因此该集成方案 设计师及业主也不太愿意应用。(3) ?DALI作为相对独立的 专业照明子系统存在，照明控制系 统的主要控制元件和灯具都由 DALI技术控制及通信。传感器、 控制器件、编程装置和灯具可以通 过硬件(DALI通信网关)的方式 或同一软件平台进行集成。因此在区域照明控制层面的信 息可通过网关直接跟BMS系统的 楼层DDC通信，不需要经过主机 交换，只要最重要的信息如：灯具 故障或设备出错等才会直接上报给 主机进行处理。因此该集成方式可 实现楼层硬件直接通信和联动，也 可以在同一软件平台下实现双向反 馈及交换。由于不需要两套软件及 主机，和通讯网络，因此节省了可 观的系统成本，同时也加快了系统 调试进度。另外由于在楼层层面能 通过楼层网关集成及联动，因此大 大的提高了系统的功能性，灵活 性，联动性和稳定性。因此该集成 方案性价比高，稳定可靠，设计及 维护方便，方案先进，施工便捷， 功能显着等优点，成为设计师及业 主的首先集成方案。5、DALI的节能方式：(1) 调整灯光初始值节能达 18%DALI技术为照明系统的运行 提供有效的节能手段。为了保证即 使在灯处于寿命末期时也能达到指 定的照度值，这些灯在最初的时候 就在75%的调光值下工作。考虑 到维护时调光值总是会增加，因此 在办公室中所有的灯都在相同等级 下点燃。该智能照度调节装置可以 节省高达18%的能耗。在每个工 作日临近结束时，可通过控制照明 系统降低亮度来节省能源。(2) 能耗监控得到最佳节能方 案DALI照明控制系统采用单灯 能耗监控，确保照明使用者能准确 无误的掌握照明能耗数据及实际节 能效果，为后续的照明维护及节能 方式提供调整的依据，并为调整照 明节能控制方案提供第一手的资 料。例如，照明能耗在哪里、哪 月、哪天、哪个时段最大？我们是 否可以采取更利于节能的控制手段 如将控制装置设定为较低的调光 值，来更好得降低使用成本，并达 到节能的目的。并且可通过通过日 历/时刻表功能，能源消耗数据也 会以Excel文件的形式直接演示 或输出。(3) 日照补偿和来人感应功能 最高节能达55%在选择合适的照度等级来保证 走廊安全性的同时，应用来人感应 节能功能可节省高达40%的能 耗；在办公区域由于应用了日照补 能耗；由于数字调光镇流器本身的 节能能耗等级是A1，及是节能系 数最高的电器，它的成功应用可节 省3-5%的能耗。三、DALI系统的优点及应 用前景1、设计简单易行：传统模拟控制在设计阶段需要 考虑通过不同分组来实现不同场景 的控制，因此在设计中需要许多单 独的控制回路，布线复杂且布线成 本较高。且在控制区域需要重新布 局分隔时，需要重新布线和设计。 DALI数字控制系统设计简便，设 计中只要通过数字信号接口相互连 接，并联到2芯控制线上。所有 分组和场景均可在安装调试时通过 计算机软件编程，不仅节约了布线 成本，对于设计修改、重新布局和 分隔也只需更改软件设置而不需重 新布线，非常简单易行。偿及来人感应可节省高达55%的2、安装简单经济:安装DALI接口有2条主电 源线，2条控制线，对线材无特殊 要求，安装时也无极性要求，只要 求主电源线与控制线隔离开，控制 线无需屏蔽，要注意的是当控制线 上电流在250mA，线长300米 时压降不超过2V。控制线和电源 线可并行，无需另外埋线。设计紧 凑的控制组件无需专门的控制柜， 因此安装简便且经济。3、操作简单方便：DALI镇流器内部是智能型 的，可自动处理灯丝预热，点燃， 调光、开关，故障检测等功能，用 户界面是十分友好的，用户无需对 此理解很深就能操作控制，如发送 一个改变现行场景的命令，各个相 关镇流器根据现行亮度与场景要求 亮度之差，各自计算调光速率以达 到所有镇流器都同步调光到要求的 场景亮度，如送查询命令就可回收4、控制精确可靠：DALI为数字信号，不同于模 拟信号，1010的信号可以实现无 扰动控制，不会因长距离压降而使 得控制信号失真，因此即使DALI 数字信号控制线与强电线同走一条 线管也不会受干扰。DALI信号是 双向传输，不但可前向传输控制命 令，也会将镇流器和灯管的状态、 故障信息、开关，实际亮度值的信 息反馈回系统。5、通信结构简单可靠：DALI接口通信协议由19bit 位数组成，第1位是起始位，第 2到第9位是地址位，第10到第 17位是数据，第18、19位停止 位。采用独特的曼彻斯特编码避免 出现误码，传输速率1200波特 可保证设备之间通讯不被干扰，控 制线上高电平为16V。控制线上 的每个控制器在通信中作为各镇流器的运行状态和参数。MASTER功能，而控制线上的像镇流器这样的控制电器只是响应 MASTER的命令起SLAVE的作 用，系统具有分布式智能功能。6、应用范围广泛：如今，DALI接口已不仅仅限 用于荧光灯镇流器调光，各种卤钨 灯电子变压器，气体放电灯电子镇 流器，LED也采用了 DALI接口 调光；控制设备还包括：无线电接 收器、继电器开关输入接口。各种 按键控制面板、包括LED显示面 板都已具有DALI接口，这将使 DALI的应用越来越广，控制器从 最小的一间办公室扩大到多间房间 的办公大楼，从单个商店扩大到星 级宾馆。