基于物聯網的地下車庫智能LED節能照明系統

文 _ 康通博 徐國平 閆旺 北京澄通光電股份有限公司

基于物聯網的地下車庫智能LED節能照明系統

文 _ 康通博 徐國平 閆旺 北京澄通光電股份有限公司

車庫照明是城市建筑里不可或缺而又經常被人們所忽視的照明場所。地下車庫空間封閉，基本沒有自然光，主要依靠燈光來實現照明。地下車庫照明具有以下特點：

（1）不是人們的主要活動場所。人們在車庫的活動一般是停車，然后離開車庫去辦事；辦完事回到車庫取車，然后離開。

（2）對照度要求不是很高，國家標準規定主干道的地面照度不低于75lx。

（3）現有的車庫照明基本采用傳統日光燈，一般都是長明燈，即24小時亮燈。

事實上，地下車庫照明的耗電問題，本質上來說是用電管理的問題。一個較為普遍的管理方式是采用分時段控制的方式，即白天和前半夜全亮，后半夜半亮（關閉一般的照明燈）。這種方式管理粗放，節能效果也有限。

1 傳統車庫照明節能解決方案

目前，地下車庫照明普遍采用T8熒光燈管，很多業主和節能服務公司采用的車庫照明節能解決方案主要有兩個：一是使用更節能的光源進行替換，如用T5熒光燈代替T8熒光燈，可節能20%～40%，或者用LED日光燈代替T8熒光燈，可節能60%以上；二是在燈具上接入傳感器，做到人來燈亮，人走燈滅。

1.1 采用節能光源進行節能改造

目前比傳統T8熒光燈更為節能的光源主要有T5熒光燈和T8 LED日光燈。

T5熒光燈一般功率為28W，與傳統T8日光燈40～44W的功率相比，節能率在30%以上，節能效果比較明顯，正以較快的速度替代T8熒光燈管。

T8 LED日光燈是近幾年來新興的照明產品，與白熾燈和熒光燈相比具有以下優點：

（1）節能。以地面照度水平作為指標進行衡量，15W的LED日光燈可以實現對T8日光燈40W的完美替換，節能率超過60%。

（2）環保。T8 LED日光燈里沒有重金屬汞，日常使用和回收過程不會造成環境污染。

（3）壽命長。傳統三基色T 8日光燈壽命在4000～8000h，且如果頻繁開關會降低使用壽命。T8 LED日光燈的使用壽命超過30000 h，是傳統三基色T8日光燈的4～8倍。

（4）無頻閃。若長時間在有頻閃的光線下工作會造成眼睛的視覺疲勞，品質較高的LED日光燈一般采用恒流驅動，沒有傳統T8 日光燈50Hz的頻閃。但一些采用阻容降壓方式驅動的LED日光燈也會存在頻閃。

基于以上的突出優點，加上近年來LED照明產品價格急劇下降，越來越多的建筑包括地下車庫開始逐步采用LED照明。

1.2 采用感應式LED燈

近年來，一些地下車庫在采用T8 LED日光燈替換傳統T8熒光燈時，充分考慮了地下車庫照明的特點，開發出帶紅外感應的T8 LED日光燈，取得了一些效果，同時也帶來了如下一些問題：

（1）感應器小，感應距離有限。由于紅外感應器本身體積的限制，造成其感應范圍有限。

（2）安裝高度低，一般地下車庫照明的安裝高度在2.4～2.8m，這樣使得人或車到了燈的跟前方可點亮LED燈，實用性大大降低。

（3）每支燈一個傳感器，提高了燈的整體故障率，控制失靈的情況時有發生。

正是因為這些原因，很多采用了感應式LED照明的地下車庫用戶體驗不佳，更多的地下車庫業主對這一產品采取了觀望的態度，客觀上造成了這類產品在推廣上的困難。

2 基于物聯網的車庫照明智能照明解決方案

2.1 基于物聯網的LED智能照明控制系統

2.1.1 常見的照明控制方式

照明控制系統經歷了手動控制階段、自動控制階段，直至目前的智能控制階段。手動控制階段主要通過開關，實現燈具的簡單開關；自動控制階段主要通過聲光電等技術手段實現照明控制；智能照明控制階段主要是利用網絡、微處理器技術及存儲技術，對來自傳感器的信息整合，實現照明的智能控制。

目前市面上常見的LED照明控制產品大多數屬于自動控制階段的產品，即基于可控硅控制或者紅外控制；還有一部分屬于智能控制階段的產品，即基于回路的LED照明控制系統?；谖锫摼W的LED智能照明控制系統還不常見?？煽毓枵{光安裝比較方便，成本比較低；可分段調光，但不能兼容目前大多數LED驅動；可控硅調光會電流突變，容易干擾電網。紅外控制燈具的傳感器和燈具直接相連，不同的傳感器和燈具之間不能通信，照明燈具之間各自獨立，控制方式不靈活，而且不能遠程控制?；诨芈返腖ED照明控制系統在實現差別化調光、精確調光、燈具狀態報告等方面有一定的限制。

傳統的控制方式不能實現隨時隨地控制，沒有網絡化管理和數據分析功能。因此，基于物聯網的LED智能照明控制系統應運而生。

2.1.2 基于物聯網的LED智能照明控制系統

基于物聯網的LED智能化照明控制系統具有網絡化照明控制優勢，它是一個集多種照明控制、現代數字控制技術和網絡技術于一體的控制系統，通過利用網絡通訊、自動控制、物聯網等技術，賦予每盞燈一個唯一的身份標識，實現照明的精確化、網絡化、全過程管理。常見的智能照明體系結構如圖1。

基于物聯網的LED智能照明控制系統可根據時間、外界環境變化等對照明系統進行自動化管理，也可以根據用戶習慣，設置符合用戶自身的個性化情景模式；監控器上實時顯示LED燈具狀態；通過PC機、手機、Ipad等上位機對終端節點進行控制和數據采集；可以分區域控制和單點控制，并且不同區域設定相應的權限，提高安全性；自動記錄各端點累計運行時間與次數、各次運行時間、總功耗等信息，并可隨時查閱上述信息。

LED智能照明控制系統運行原理為：首先各傳感器把獲得的傳感數據通過網絡發送到服務器，服務器進行綜合分析，按照設定的規則發送指令給特定的LED照明燈具，調節其亮度、色溫等，同時，LED照明燈具定期將狀態信息匯報給服務器，LED智能照明的管理者可以通過電腦、手機等制定照明控制計劃或者查看照明系統運行狀態等。

2.2 智能照明控制系統在車庫照明中的應用

整個車庫照明系統由LED終端網絡和傳感器網絡組成，傳感器網絡與照明網絡通過無線協議互相連接，并傳遞數據（如圖2）。所有的節點（包括LED和傳感器）與中心服務器連接，中心服務器可以接收來自傳感器節點的數據，并可以對節點下發控制指令，并且可以通過監視器查看所有節點的工作狀態。

圖2 車庫照明系統組成結構圖

2.3 兩種工作模式

車庫智能照明控制系統有兩種工作模式：基本模式（圖3）和高級模式（圖4）?；灸Ｊ絺鞲衅鞴濣c和LED終端節點直接無線通信，控制LED終端；高級模式是服務器讀取到傳感器節點的數據，服務器根據傳感器數據控制LED終端。

圖3 基本模式

圖4 高級模式

2.3.1 基本模式

每個傳感器節點和其周圍的LED終端組成一組，傳感器通過無線協議直接發送控制命令控制相應的燈具?？刂品绞奖容^直接，只要檢測到傳感器下方有活動的車輛或者人，點亮相應的燈具。

2.3.2 高級模式

整個車庫照明由中心服務器、照明網絡和傳感器網絡組成；傳感器的數據上傳到中心服務器，并由服務器控制相應的燈具。有了這個基礎的平臺，中心服務器就可以通過傳感器獲得的數據實現控制，更加準確地動態調節車輛周圍及前進方向的照明。

通過該方式，不僅可以實現車庫的LED節能照明目的，還可以通過燈光實現輔助尋找車位等功能。在車輛進入地下車庫時，在有空車位的路徑上，LED燈具為全亮，關聯部分亮度為一個稍暗點的亮度（比如30%），不相關的燈具為最低亮度（比如10%或者不亮），這樣能保證基本的照明，方便尋找所停車位。

這樣，通過調整目的地路徑上的燈光的亮度，不僅實現了照明的功能，還實現了車輛停車引導，更重要的是實現了節能降耗。同時，當某盞燈或傳感器出現故障，可以實現自動報警，報告具體位置，通知維修人員進行維修。

3 小結

通過LED照明控制方式的分析，基于物聯網的LED智能照明控制系統不僅可以實現照明的網絡化、精確化、人性化控制，而且可以節省大量電能、人力等成本，同時提高了地下車庫的照明效果和管理水平。