DALI智能照明系统的介绍及应用.doc

1、 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、

2、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（ 1 10V）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

3、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(Digital Addressable Light

4、ing Interface)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

5、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 “Digital Addressable Lighting Interface 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

6、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

7、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

8、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。照明行业的所有元器件制造商现在都能够以一种简化的、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

9、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 应急照明灯光亮度值 上电时灯光亮度 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 9.5 V22.5 V DALI 系统电流 最高 250 mA 数据传输速度 1200 bps 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

10、统地址 /器件的最大数量 64 DALI 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 系统具有可扩展性 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（

11、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。 系统图： 一、可采用单相布线 例子： NYM 51.5 mm2 单相布线用的电缆： 二、或采用三相布线 例子： NYM 51.5 mm2

12、 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 200 mA 水平上的电压下降不得超过 2 V。因此，请确认最大电缆长度为 300 m。可允许的电缆截面可以用以下公式来计算： A LI0.018 这里： A电缆的直径（ mm2） L电缆的长度（ m） I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

13、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，联动性不好。唯一的好处是两个系统没有硬件的交叉节点，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。

14、（ 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

15、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，功能显著等优点，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% DAL

16、I 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

17、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偿及来人感应可节省高达 55%的能耗；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

18、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。 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

19、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： DAL I 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各镇流器的运行状态和参数。 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

20、，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 1 6V。控制线上的每个控制器在通信中作为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。