基于DALI协议的智能照明控制系统

摘要: 所谓智能照明控制，其实就是根据某一区域的功能、每天不同的时间、室外光照度或该区域的用途来自动控制照明。其中最重要的一点就是可进行预设，即具有将照明照度转变为一系列设置的功能。
所谓智能照明控制，其实就是根据某一区域的功能、每天不同的时间、室外光照度或该区域的用途来自动控制照明。其中最重要的一点就是可进行预设，即具有将照明照度转变为一系列设置的功能。这些设置也称为场景，可由调光器系统或中央建筑控制系统自动调用。照明控制由最初机械开关控制发展到电子定时、光电感应、人体红外感应等控制，到如今随着计算机及网络通信技术的发展而出现的分布式智能网络控制。智能建筑已是建筑发展的方向，建筑中照明的智能控制也是智能建筑的一个组成部分，加之我国目前正在大力推广节能降耗，照明的智能控制已是节能的一项重要技术，同时它还可以延长光源的使用寿命，改善工作环境，提高工作效率，有较高的经济回报率，是实现“绿色建筑”的重要一步。
1 DALI协议简介
数字化可寻址调光接口(简称DALI)，1994年列入IEC60929标准，得到国际主要芯片、灯具、镇流器和夹具制造商的支持，1999年Philips公司对DALI协议做了进一步的完善工作，并在汉诺威国际灯展上推出了基于DALI的系列产品。DALI定义标准时，旨在建立一个结构清晰的简单系统，用于室内的智能、高性能照明管理，受控对象明确为镇流器。DALI是一个数据传输的协议，它定义了电子镇流器与设备控制器之间的通信方式，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，企图制定一个系统结构简单、安装方便、操作容易、功能良好的灯光控制系统，可用于一个房间内的灯光控制，还可以与大楼管理系统(BMS)接口。
典型的DALI协议数字调光镇流器由两部分组成：日光灯调光模块和DALI通信控制模块。日光灯调光模块大多选用功率半导体国际整流公司生产的专用IC，如IR2156，IR21511，IR2159。通信模块则选用Microchip公司生产的PIC16F628，PIC16F628与DALI总线交换信息，并对调光模块进行数字控制，鉴于DALI的良好市场前景，芯片公司纷纷推出各自的芯片，其中尤以CypressMicrosystems公司推出的PSOC最有特色。PSOC是一款带嵌入式微控制器的可编程系统级芯片，一块芯片同时完成镇流器的控制和DALI通信，大大简化了设计和生产。
2 目前在照明中应用的其他几种协议
20世纪90年代出现的照明控制系统均基于现场总线(FCS)技术，使照明控制延伸至末端设备，按是否开放可分为两类：封闭协议和开放协议。封闭协议有C-Bus和Dynet;开放协议有EIB、DALI、X-10和HBS。上述总线协议，除X-10协议外，都采用动力线与控制总线分离的结构。
2.1 C-Bus协议
C-Bus即Clipsal bus的简称，是Clipsal公司的封闭总线协议，采用两线制双绞线，即一对线上既提供总线设备工作电源(15～36V DC)，又传输总线设备信息，总线设备之间直接通信，无须通过中央控制器。C-Bus的传输协议为CSMA/CD，可设成线形、星形或树形拓扑结构但不支持环网结构。
2.1 Dynet
Dynalite公司面向照明系统的封闭控制总线协议。Dynalite系统采用4线制两对双绞线，即一对双绞线提供DC12V总线设备工作电源，另一对双绞线用于传输总线设备信息。安装时推荐使用5类线(四对双绞线)作为传输介质。Dynet是一种基于RS485四线制的传输协议，只支持线形网络拓扑结构。C-Bus和Dynet进入我国较早，有一定的业绩。
2.3 EIB
欧洲安装总线EIB(European Installing Bus)是在欧洲占主导地位的楼宇/家庭自动化标准。EIB协议由中立的、非盈利组织EIBA统一管理，任何愿意遵守EIB协议的制造厂商均可以申请并通过EIB认证后生产EIB产品。1999年，EIB进入中国。目前，EIB在中国设有两个培训中心，30余家代理集成商。厦门国际会展中心、大连国贸中心、上海新国际博览中心、浙江省人民大会堂都是EIB的成功应用案例。鉴于其优异表现，该协议已被美国消费电子制造商协会(CEMA)列为EIA766标准。
2.4 X-10和HBS
X-10采用电力线载波技术，在北美取得了巨大的商业成功。该协议产品无需布线，易用和价廉是它的最大卖点。
HBS是日系企业推出的家庭网络协议。2001年4月7日，日本松下公司基于HBS的WR31202也采用两线制主从式结构，通过手持器设置地址，大大提高了产品的易用性。
封闭协议与技术发展的潮流不符，研究和开发照明控制系统时，原则上应遵循某种开放协议，鉴于需求的多样性，应按需选择相应的开放协议，以满足不同的需求。
3 DALI系统的组成
荧光灯的调光控制方法是随着电子镇流器技术不断创新发展而提高的，早期对带有铁芯镇流器的荧光灯调光一般采用可控硅前沿相控调光器输出直接调控荧光灯的亮度，镇流器仅仅是串连在荧光灯回路中的一个负载，这种调光方法效率低，性能差，调光范围窄，现今国内外很少用。近年来随着高频电子型镇流器的出现改变了镇流器的技术性能，不少公司逐步推出效率高、性能好、调光范围宽、智能化程度高的高频可调光电子式荧光灯镇流器，这种镇流器作为荧光灯的ECG(电子控制装置)已成为当今荧光灯调光控制的主流产品。可调光电子整流器通常使用230V的电源电压，通过经DALI线传输的命令可以开关照明设备或调光。
DALI是由一些灯具、镇流管和夹具制造商合作开发的，它是一项开放的数字通信协议，允许控制器和荧光灯、白炽灯等照明夹具之间的通信。遵循DALI协议的镇流器使用低电压配线连接成一条照明总线，系统中的每个镇流器都分配一个地址，从而实现荧光灯的独立控制和任意分组控制。
DALI协议是专用的照明控制协议，仅用于照明系统，DALI系统很容易与楼宇自控系统BAS相连接，是BAS系统的补充。DALI的特点如下：只需两根信号线即可构成DALI调光网络，可寻址多达64个不同的ECG(电子控制装置)，可双向通信，通过总线控制开灯和关灯，并可获取灯的工作状况信息，256级对数调光曲线，这种曲线利用了人眼对低照度光比较敏感的特点，使整个调光区域看起来都像是线性调节。
4 结束语
DALI协议是开放的国际标准，我国的技术人员也可以据此开发具有自身知识产权的照明控制产品，因此DALI的前景是十分美好的。如果说，智能照明的时代已经到来，而DALI智能照明时代的将来更为辉煌。