基于物聯網的LED室內照明系統設計趨勢探討

劉芳嬌　王琦　胡海華

摘要：物聯網技術是新時代信息技術的核心，它借助互聯網將物物相連，實現延伸和擴展，通過智能感知、識別技術和普適計算的方法實現信息溝通，應用于網絡融合。文章結合物聯網LED照明系統概述，以物聯網的LED室內變照度照明系統控制方法為例，探討了照明系統設計的發展趨勢。

關鍵詞：物聯網技術；LED；室內照明系統；智能感知；識別技術；普適計算 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM762 文章編號：1009-2374（2016）16-0023-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.010

隨著信息技術的發展，社會經濟文化進入新的時期，人們對未來生活也開展了較多的探索，基于物聯網的照明系統設計研究具有重要的意義，也會對LED室內照明領域產生深遠的影響。物聯網應用信息技術將互感器和控制器等聯系在一起，提高了系統中設備和資源的個性化和智能化。物聯網技術保證日常應用中的物品有思想，體現出智能化特點，為日常生活帶來重要的變革，基于物聯網的LED室內照明系統也會為人們提供更高質量的生活。

1 基于物聯網的LED照明系統概述

隨著人們生活水平的提高，對室內照明系統的要求由原來的節能環保轉變為對精神層次的追求，例如照明系統的健康化、智能化和藝術化。LED照明燈具應用功能過程中充分體現出輕巧、不易碎、色彩豐富、便于光色控制和組合的優點，為室內照明燈具的健康化和藝術化奠定了基礎。

物聯網技術中借助互聯網和傳感網的優勢，實現了室內照明系統的網絡化、智能化。在物聯網技術發展的大背景下，室外成員可以應用計算機實現遠程控制，自動發送電子郵件和短信，完善照明系統的報警功能。室內照明燈具的生產廠家可以借助網絡對技術人員提供指導，便于及時排除故障，從而提高產品售后服務的質量。智能化的室內照明系統可以記錄用戶的生活習慣和作息方式，借助可靠的情景感知技術與其他家用電器之間產生互動，體現智能化的優勢，提高人們的生活質量。隨著物聯網技術在室內LED照明系統中的深度融合，將徹底改變人們的生活方式，成為室內生活的重要角色。

2 基于物聯網的LED室內變照度照明系統研究

2.1 照度要求

照度是指物體被照亮的程度，從一個方向上看，在固定方向上任何表面每單位投影面積上的光照強度，照度也是室內照明系統的重要指標。照度會對室內人員的生活產生重要的影響，由于照度給人們的視覺感受不一樣，在連續工作的同時，如果照度不足，將會嚴重影響人們的視力，引發頭暈、皮膚病等問題。購物商場內的照度將會影響商品的視覺效果，合適的照度將會激發客戶的購買欲望，有利于銷售。

在同一棟大樓中，由于房間位置的不同，人們對照度的要求也會不同。與傳統燈具相比，LED燈具具有良好的可調性，很容易滿足人們對室內照度的需求，光線不足時可以將燈具調亮一些，也可以在光線充足時將燈具調暗一些或者關閉。

2.2 基于物聯網的照度控制方法

將物聯網技術應用于室內LED照度控制，需要從室內照度的智能感知層、智能建筑網絡層和智能變照度控制層方面進行分析。

為了實現對LED燈具的照度控制，需要及時掌握室內的照度，目前在計算室內光照度的過程中，需要結合燈具、室內光反射情況和平均照度，現介紹以下方法：

第一步，選擇特定的房間，在地面上做出規劃，分出邊長為1m的正方形網格，同時測出不同交叉點的照度。

第二步，應用不同交叉點的照度構建光場模型。利用光場模型計算出房間中任何一點的照度。在應用該模型的過程中，已知房間內的點有A1、A2、A3、A4……An，并且已經知道這些點的光照度，結合這些已知點的坐標，求出任意一點的照度。

第三步，在建立模型的基礎上，應用已知點的光照度和待定點的坐標為神經網絡的輸入，計算出相應點的光照度。

為了實現設計目的，在設計過程中應用分級控制方法，不同的燈具作為相應的子節點，集中控制器對不同子節點進行控制，同時將集中控制器連接在中央控制器中。其中子節點可以是無線燈光控制的節點，集控器是無線節點的集中控制單元，機控軟件選為局域網PC機的控制軟件。

燈光控制可以應用無線通信和無線節點實現集中控制，其中將無線節點集中控制器連接在局域網服務器上，在局域網服務器的幫助下，可以連接到外網服務器上，收集、PC設備等都可以借助外網服務器對燈光進行監測。

系統硬件設計方面，主要涉及到節點模塊和集控模塊的設計。子節點設計的重點在無線接收模塊和照度檢測模塊。其中無線接收模塊可以及時準確地獲取信號，并對信號進行解碼，如果解碼有效，解碼信號將會在處理器中被處理，可以結合實際信號，將不同占空比的PWM信號輸出，實現燈光的驅動和調節。如果解碼信號無效，將不會做出任何處理。照度檢測模塊主要實現對光通量的變化進行檢測，如果光通量出現變化，可以及時將信號反饋到中央處理器，對信號進行分析處理后對PWM進行調節。集控器設計過程中應用多個中央處理器協同工作，實現物聯網的組網和信號模擬，將模擬信號轉換為控制信號，同時中央處理器也可以實現編碼，及時將編碼發射出去。

3 基于物聯網的LED室內照明系統的設計趨勢

在物聯網技術逐漸普及的同時，智慧城市的建設理念也被人們接受，設計師在融合物聯網技術的過程中，對室內LED照明系統進行深入研究，在未來的發展過程中，照明系統體現出自適應和自管理的優勢。

3.1 照明系統借助全面感知的能力實現自適應

未來的發展過程中，室內照明系統將體現出“聰明能干”的特點，體現出自適應的優勢。在應用傳感技術、無線通信技術和RFID射頻識別技術的過程中，照明系統借助內部的傳感器系統和微處理系統獲取環境的變化信息，基于物聯網的LED照明系統感知環境信息，可以隨環境而變，自適應地提出解決方案，為人們提供自然的服務。

將先進的傳感器系統嵌入到物聯網LED室內照明系統中，可以及時感知環境變化，借助神經網絡模糊控制方法，結合環境變化快速制定出工作方案，適應用戶的需求，可以節省用戶的選擇時間，燈具的使用過程也更加人性化和智能化，如果用戶在應用的過程中出現生活習慣的變化，照明系統將會生成新的設定方式。例如，LED照明系統需要根據冰箱開啟的時間自動調節照度，針對智能型熱水器而言，可以根據外部環境溫度的變化，應用LED照明系統為用戶提供水溫信息和水量信息。

3.2 照明系統借助智能化技術實現自管理

未來的發展過程中，室內照明系統將體現出自管理的能力。未來物聯網LED室內照明系統應用智能化技術，打破傳統程序框架的束縛，不僅僅局限于設計師設計定的程序，也會不斷改變傳統的被動接受指令和執行指令，改變傳統控制系統中的單一控制方法，而是發展成為擁有智能化特點、擁有多種思維方式的設備，可以實現自主識別、自主判斷、自主學習等功能。

在對照明燈具自身進行控制的同時，還可以應用物聯網技術構建智能化控制系統，掌握生產流程和運行參數，對生產環境進行可靠的監控，實現LED產品生產過程的智能化控制和管理，盡可能消除人為因素的影響，保證生產過程中的安全，可以避免生產過程對環境造成破壞。

4 結語

信息技術的發展為物聯網技術的應用提供了堅實的平臺。將物理網技術應用于LED室內照明系統中，擁有可靠的技術發展平臺和良好的技術環境，有利于實現智慧生活，為人們提供更加便捷、舒適、安全、智能的生活空間。目前，室內LED照明系統還處于發展階段，在物聯網技術不斷發展的過程中，室內LED照明系統將會朝著網絡化、信息化和智慧化方向發展。LED照明系統不僅綠色環保，而且有利于提升城市形象、美化居住環境，為人們提供更加安全舒適的照明系統。

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