基于物聯網的智能照明系統功能解析

林美　何文孝

摘 要：隨著科技的發展，基于網絡的智能家居概念已經逐漸取代傳統的家居行業，文章通過理論和實踐相結合，重點研究了智能家居領域中的智能照明系統，該系統采用物聯網技術融合傳感技術、ZigBee無線技術、嵌入式技術等實現一種安裝簡單、方便、低成本、低碳節能和易于擴展的智能家居照明控制系統，適用于家居、辦公、攝影、交通以至智能城市層面，改善了人們日常生活。

關鍵詞：智能照明 物聯網技術 ZigBee技術 傳感技術

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（a）-0001-02

十年前，網絡還是個新鮮的事物，十年后的今天，互聯網生活已經全方面進入了人們的生活，隨著自動化與智能技術的日趨成熟，智能家居必將成為人們今后的生活必需，該文主要研究對象為智能家居中占重要位置的智能照明系統，它在同一場合，針對不同時段、不同目的的用戶對照明的差異需求，對照明系統進行智能控制，系統所要達到的目的是節能、方便、高效、安全。采用“物聯網+照明”的模式運行，為燈具裝上感應器，采用ZigBee技術構建局域網，繼而連接物聯網，可發揮數據傳輸功能、燈光調節功能等，適用于家居、辦公、攝影、交通以至智能城市層面，以改善日常生活。

1 項目研究目的

1.1 理論與實踐意義

一方面，智能燈具系統加上了物聯網的概念，在物聯網環境下，室外成員可以利用上網工具例如手機等通過連接互聯網，對照明系統下的照明工具進行遠程操作，利用情景感知技術提供一種人與家居、環境的自然交互[1]，顯而可見，基于物聯網的智能照明系統必將為用戶帶來全新的生活方式，成為未來室內生活的主角。

另一方面，區別于傳統燈具的不安全性、功率消耗大、光亮固定化，智慧燈具系統完全改變了此格局，加上傳感器預警，實現特定場合亮度控制減少功率消耗，還能保護眼睛，可用網絡操控等特點，給用戶帶來方便及安全，智能照明的出現，為LED市場提供了良好的發展趨勢和技術平臺[1]，也為人類生活創造了更加環保、節能、舒適、安全、綠色的生活環境。

1.2 國內外研究現狀

目前燈具科技的發展，LED燈具成為目前燈具市場的主力軍，但智能化的家居產品技術在全球也只有少數公司企業掌握，除了上游的國際品牌，在國內沒有一個LED照明品牌有領先地位和創新技術，在中國內地，用戶仍局限于傳統燈具的手動開關、固定亮度，只唯一突破了傳感功能，相對于國外以及國內沿海城市LED顯示市場發展滯后很多。

隨著社會對智能化要求的提高，LED市場正在尋求與物聯網融合，兩者優勢互補形成有效的市場環境。

1.3 智能控制系統的優勢

和傳統照明相比較，智能照明很大程度上改善了傳統照明的缺點，并且添加了許多功能，給予用戶更好的生活方式、更舒適的生活條件，智能照明系統擁有以下優勢。

1.3.1 延長燈具壽命

通過軟啟動功能，避免大電流和燈光突變對燈絲的沖擊，能夠使光源壽命延長2～4倍，有效延長燈具壽命，對于一些大量使用光源和安裝困難的區域有更突出的作用[2]。

1.3.2 可觀的節能效果

通過照明系統的燈光調節功能，全開全關，以及場景控制功能，極大地改善了對供電的耗費，利用最少的能源保證最舒適的燈光效果，既降低了用戶的電費支出，減輕了供電壓力，還有效地節約了能源。

1.3.3 實現照明的人性化

照明不再是單調的開關啟動和固定亮度，通過場景控制和亮度調節，實現人性化功能，加上其擁有的人機交互功能（通過配套的軟件實現），提高了用戶對生活的滿意度。

1.3.4 場景控制，提高工作效率和工作質量

通過燈光調節功能，給眼睛提供最合適的燈光效果，避免使人產生不適、頭暈腦脹、眼睛晦澀疲勞的感覺，從而提高工作效率，通過場景控制，給人最佳舒適感、提高生活質量，用戶能在最佳的條件下保持最好的狀態。

1.3.5 可廣泛應用，實現智能化管理

智能照明系統不僅僅運用于家居行業，還可在一些功能的改變下，運用于去其他場景，例如酒店管理，城市路燈，辦公領域等。通過智能化管理，更好的節約能源和提供方便快捷的生活條件。

2 系統架構

2.1 室內照明系統

物聯網賦予照明控制的一個優勢是：照明系統擁有“記憶功能”，能夠記錄用戶的習慣和生活方式，還能利用情景感知技術提供人與家電、環境的自然交互，此外，它還可以預測使用者的需求，在物聯網這個廣闊平臺上，室內照明系統必將為用戶帶來全新的生活方式[1]。室內的照明系統結構如圖1所示。

物聯網的智能化還體現于，它結合了大量的智能傳感、無線通信等技術，使智能照明系統能夠“感應”環境，根據環境的變化做出相應的回饋反應，為用戶提供最合適、最舒心的服務[3]。圖2所示為照明系統控制原理圖。

智能照明系統通過內置的傳感器感知到外界的環境變化，反饋到系統，系統根據不同的情況做出不同的工作指令，以時刻保持最佳的狀態。

2.2 ZigBee構建網絡

為實現遠程控制大批量的燈具，需要一個智能照明系統和若干個ZigBee模塊構成，具體如圖3所示。系統可以使用GSM網絡，ZigBee實現信息之間的傳遞交互，用戶可以在戶外通過手機等上網工具控制家中的照明裝置，實現智能化控制，也可通過聯網工具對燈具光照的亮度，根據環境濕度等進行調節，實現對不同地點使用不同光照的效果，達到節能舒適的目的。

3 結語

隨著物聯網和LED技術的成熟，物聯網與LED的一體化必將成為智能照明未來發展的主要方向。“物聯網+LED”必然達到1+1>2的效果，它打破了傳統燈具存在的缺陷，為智能家居模塊作出了突出的貢獻，該文只講解了智能照明系統的其中一部分，它有效地延長了燈具的壽命，達到節能低碳的效果，還通過燈光調控實現了場景控制，通過互聯網實現人機交互，其重要的作用是使智能家居更加“智能”，從節能、環保、運行維護及便于使用等多方面看，智能照明控制方式必將成為照明控制的主流。

參考文獻

[1] 張秋惠.基于物聯網的LED室內照明系統設計趨勢研究[J].現代裝飾：理論，2012（4）：47.

[2] 陸剛.綠色光源進入家居節能燈具演繹精彩[J].上海建材，2013（2）：35-37.

[3] 劉謀黎.基于物聯網的高校教室照明節能方案研究[J].物聯網技術，2014（12）：77-78.