1.系统介绍

1.1.概述

随着人们对工作和生活环境舒适性追求的不断提高和照明技术的发展，智能照明在商用领域的应用越来越普遍，技术越来越成熟。在我们身边，小到商用汽车的智能照明设计，大到户外灯光场景设计，智能已经无处不在。智能照明系统基于让照明“更绿色、更便捷、更智慧、更舒适”的设计原则，综合集成了微电子、传感器、计算机网络及软件、供配电、照明设计等技术，实现了绿色、便捷、智慧、舒适的照明应用场景。现如今，随着我们军事设施和装备的不断规模化、现代化发展，智能照明也正走进军事场站（机场、岸基）、营房、仓库、舰船与机动车载应用环境，我们今天介绍的智能照明系统，主要用于机动车载（军用方舱）环境。

近年来，地面机动装备（通常是电子方舱）随着电子化、自动化、信息化的技术发展，方舱规格越来越大，任务系统越来越复杂，由标准的4米标准方舱逐渐提升到4.5米、6米甚至8米规格，一些特殊应用领域如：指控、医疗、宿营等还向扩展方舱发展。同规格尺寸的舱体内部设备集成密度也逐渐增加，对应的乘员位也相应增加，由以往的2人增加到了6人，扩展舱甚至可达22人左右。电子方舱集成系统的功能丰富使得其承担的任务越来越丰富，作业时间越来越长，按照单次标准任务周期计算，一次连续作业时间可达24×7小时之久。因此，作业人员在舱内的活动已经涉及到了作业、值守、生活、休息、睡眠以及特殊状态下的应急和防空执勤。如此作业强度和如此复杂的应用场景下，如果电子舱内还是采用传统的“单一照度、单一模式、机械控制”方式的照明环境，势必会加快操作人员的疲劳程度，而且在应急、防空管制等突发状态下，人工操作甚至疲劳操作存在巨大的安全甚至是生存隐患。

而对于新一代猛士高机动防护性底盘相比方舱车，舱内空间更紧凑，舱内的结构空间更复杂，驾驶员、操作员、设备混装于一个内部空间中，在行进状态下进行通信等作业时是需要考虑同步照明和分区配光的设计。以往的传统照明在猛士车上有三个难点：1.猛士车空间相对方舱更小、内部物理空间结构复杂，设备布局密度更大，所以照度均匀分布反而比方舱车更难；2.受固有车内空间影响，在照明设计时，既要兼顾照度指标、配光均匀性、还要防止对人员造成炫光照应；3.猛士车驾驶区、设备安装区和操作区在一个空间，黑暗行车环境下（夜间、隧道等）既要兼顾操作和设备区正常照明，又要兼顾驾驶安全性（后部亮光引起的反射造成驾驶员光视觉污染）。而这些设计难点，靠传统的离散式、分布式的照明设计是无法解决的。现在我们可以从以下两个方面解决：

1.为猛士车型订制开发一套非对称发光光源（灯具），从光线的源头，从灯具对光线的发散特性控制配光方向，避免操作员炫光和乘员区照明对驾驶员造成的光污染。

2.通过智能系统，实现人工/智能可调的绿色照明系统。实现照度可调、色温可调的智慧照明环境，进一步提高车内光环境的舒适性、安全性。

综合以上所述及相关背景之下，如采用新一代智能照明系统可以实现“本地（单车）软件/语音/机械控制、远程（车外）有线遥控、阵地集中管控、空情/紧急情况强制管控”等集中和自动管控功能；还具有本地或集中控制模式下的照度、色温调整功能；具有主照、辅照、氛围分区照明功能；具有紧急情况下的光告警功能。这些功能集成于智能车载照明系统中，实现了舱内照明环境按照最佳场景自动设置，彻底解放了作业人员对照明环境的人工操作；提高了各种模式下的人机舒适性；提高了照明系统的维修性和检测性；从无到有实现了指挥所对阵地机动车辆灯火统一管理，也实现了指控平台对单车和阵地车辆灯火管理的联动，极大的提高了单车和阵地车辆的战场生存性。

1.2.典型系统组成

智能照明集中控制系统的组成部分，如表1所示：

表1 系统组成

1.3.典型系统框图

智能照明集中控制系统功能连接如图3-1所示，大致可能分为输入和输出两类设备，输入类功能分为（蓄电池和综合电源）两路供电输入、面板开关控制信号输入、管理终端通讯输入；输出类主要为告警灯，防空应急照明灯，应急照明灯等灯具；

图3-1 照明系统功能原理框图

智能照明集中控制系统工作原理概述说明，系统原理如图3-2所示，相关功能简述如下：

控制系统支持蓄电池和综合电源两路电源无缝切换，当综合电源和蓄电池同时供电输入情况，优先使用综合电源，如果此时突然断开了综合电源后系统自动会切换为蓄电池供电，同时强行进入应急模式照明，只点亮应急模式下指定的灯光，同时禁止应急模式外的灯光打开；应急模式之外的其它场景模式照明只能在综合电源供电下才工作；系统也可以支持开启应急模式，打开应急模式开关按钮即可，同上逻辑控制方式；

告警灯的控制是依据管理终端设备发给智能集控系统对应的指令控制对应级别，告警灯的供电直接连通综合电源输入，在蓄电池下不工作，告警灯的工作方式：1级告警信号闪烁红色灯光，2级告警信号闪烁黄色灯光，无告警信号时关闭红光和黄光；

防空照明模式控制方式，根据防空模式开关按键或管理终端发出防空模式指令进入防空模式功能，防空模式处于开启状态下当接收到门控开关信号为开门时关闭当前普通照明灯光同时打开蓝光灯，接收到门控开关的信号为关门时关闭蓝光灯同时打开普通照明光；当防空模式状态解除后不处理门控开关控制逻辑；

支持多个控制面板接入控制对应的场景模式切换；

与管理终端连接方式支持以太网、CAN总线、RS485总线三种通讯方式进行连接控制灯光；

除告警灯输出口外，智能照明系统的每个输出口灯光输出支持三通道灯光（正白，暖白，蓝光），具体支持几通道以实际灯具选型而定；通常带蓝光的灯具为防空灯，正白光的灯具可配置为应急照明专用。

表3-2 智能照明系统原理框图

图3-3 智能控制系统外形效果图

1.4.主要功能

A. 常规灯光调节亮度与色温控制

B. 特殊照明场景功能应用

C. 综合电源与蓄电池的双路供电输入智能切换

D. 常规照明场景模式的控制与模式配置

E. 远程多通讯方式(CAN/RS485/以太网SNMP)与管理终端设备交互控制

F. 分离式多功能控制面板管控

G. 防空模式照明灯光及门控开关联动控制

H. 应急模式照明灯光控制

I. 告警灯功能控制

J. 语音识别控制面

1.5.与传统照明系统对比

表3 传统照明与集控照明

2.照明仿真─DIALux设计要素及案例

2.1.概述

当前，国内各工业、电力及民用设计院进行照明设计时，常采用的照度设计计算方法是单位容量法和利用系数法：

2.1.1. 单位容量法是以达到设计照度时1m2需要安装的电功率（W/m2）或光通量（lm/m2）来表示。此方法简化了照明计算，简便易掌握，但计算较粗犷，计算准确度较差。

2.1.2. 利用系数法是根据该空间场所的反射参数和空间比，查阅计算相应灯具的利用系数后进行照度计算的设计方法。此方法计算比较准确，计算过程比较复杂，主要适用于大空间较重要或特殊的场所。由于计算繁琐加之灯具的利用系数表资料获取较难，在常规设计院照明设计中较少使用。

同时，以上照明设计方法仅局限于工作面的照度计算，对于空间特定点的照度、统一眩光值及照明均匀度等其他照明指标难以获取。随着计算机技术的发展与应用，各类照明设计软，件的出现为高质量精细化的照明设计提供了有效的工具。本文结合现场实例，运用DIALux照明设计软件对现场实况进行三维仿真模型的还原，并应用高，性能照度仪进行现场照度实测，通过实测值和仿真计，算值的比较分析，验证软件的精确度。

经过IES检验测试数据，测试包含内容：灯具的实际功率，实际电流，PF值，总光通量，光效，峰值光强，上射光通比，下射光通比，平均光束角，空间等照度曲线，灯具环带光通量，工作面利用系数和灯具概算曲线，墙面和天花板利用系数，UGR(Unified Glare Rating）数据表，UF利用系数表，灯具等光强曲线，灯具有效平均照度图，平面等照度曲线，平均亮度数据表（CIBSE),平面照度曲线，光强分布数据表等。将测试数据转化为光源（灯具）配光曲线IES文件, 将IES文件导入到光学仿真软件内模拟出更真实的灯光效果应用场景。

DIALux是一款应对模拟计算室内外照明需求，为实际配置灯具提供比较准确参考信息的仿真软件，已在全球范围内获得了广泛的认可与应用。该软件功能强大，可以进行室内、室外和道路照明等各种场合的照明设计。

软件支持与AutoCAD、MiroStation的交互，可通过载入DWG或DXF文件导入房间尺寸信息，避免了手工输入的繁琐和误差。根据产品系列、产品编号、安装方式、光源等不同类别对所需的灯具进行查找、添加和布置DIALux软件带有立方体、圆柱灯标准组件，以及家具、车辆等室内外场景元素，更能导入“.sat”格式的对象文件，方便设计者模拟更加逼真的现场环境。

另外，DIALux软件还能提供强大的报表生成功能，所生成的报表以PDF或CAD的文件形式保存计算结果。生成的报表内容包括设计方案封面，照明灯具表，灯具资料表，照明位置图，3D效果图，伪色表现图，各计算面的等照度图、点照度图、灰阶等照度图等多项表单内容，同时生成适合工程项目的报表内容和格式。

2.2.设计要求

根据GB50034-2013<<建筑照明设计标准>>表5.1公共和工业建筑通房间或场所照明标准此案例按照装置归类，照度需求为：0.75m工作面200lx、统一眩光值无照明均匀度要求0.60、显色指数要求为80，照明节能方面，其照明功率密度值（LPD）限值要求为：现行值和目标值分别是7.0W/m2和6.0W/m2。用户直接提出的要求，或者根据用户需求提炼出设计要求。

2.3.需求分析

根据要求，从照明设计的专业角度分析：

功能需求，决定控制逻辑和基本的灯具选型及数量。

性能需求，决定后面的设计参数和一些细节。

人机工程性，决定照度、色温、控制等

2.4.设计思路(参考案例)

1) 系统设计

2) 灯具选型(参考案例)

表3-2 灯具选型表(参考案例)

3) 布局设计(参考案例)

图3-1 灯具布局设计(参考案例)

图3-2 标准模式-计算元件(参考案例)

图3-3 会议模式-计算元件(参考案例)

图3-4 应急模式-计算元件(参考案例)

2.5.仿真与验证(参案例)

1) 三维建模

按照空间布局和灯具布置进行建模，常规的照明模式(标准，会议，应急)效果图如图4-1，4-2，4-3所示

图4-1标准模式效果图(参考案例)

图4-2会议模式效果图(参考案例)

2) 照明效果仿真(不同场景模式)

图4-3 标准模式的工作面照度仿真(参考案例)

图4-4 会议模式的工作面照度仿真(参考案例)

图4-5 应急模式的工作面照度仿真(参考案例)

3) 照度验证

经过现场测量验证，符合标准的点数总占比高达91%，建模计算和现场测量的有效性得到了相互验证。综合来看，利用DIALux进行照度计算，精确度高，照度分布趋势也很接近实际值。

2.6.结论

通过对此案例现实的照明设计进行DIALux软件建模还原，对得到的计算值进行现场验证，完全验证了DIALux软件的精确性。同时，通过对此照明设计的优化过程，更加体现了此软件的优势。所以，应用DIALux进行照明设计，可以使得照明设计更加精确、高效和节能。