智能照明控制系統發展趨勢探討

王亞東

上海寶臨電氣集團有限公司

0 引言

信息控制技術的發展, 現代建筑中照明控制在樓宇自控系統中占據重要的位置。智能照明系統是根據人們對光強度的需求，通過硬、軟件的設計來調節光照強度，實現室內照明人性化和個性化。

傳統照明控制方法是將被控制的設備以硬接線方式引入控制室, 這樣不僅增加了投資成本, 而且還大大增加了燈回路的輻射干擾,對空間電磁環境造成污染。智能照明控制系統為現代建筑樓宇照明提供了新途徑，微機型燈光控制系統，采用網絡控制技術,使照明燈的電力線路不需經過控制室而直接引入室內室外。

隨著照明要求的功能越來越多，照明功能智能化也越來越廣泛應用，智能化是通過智能照明控制系統實現的。智能照明控制系統融合了通信技術、智能控制技術、現場傳感器檢測技術和微電腦芯片技術，具有無線遙控、遙測、遙信的功能。數字化、智能化、模塊化的數據采集終端與上位機之間通過無線網絡通訊，總控制室配有集中監控系統，管理人員可通過手機和地圖界面控制和管理整個城市的景觀燈，同時也可現場手動控制。智能照明控制系統具有技術性高、擴展性強、可靠性高、全天候工作、覆蓋廣的特點。

照明功能智能化更加節約資源，其營造出的立體感、層次感等舒適的氣氛環境有利人們身心健康。

1 發展背景

早期的白熾燈、熒光燈、高強度放電燈均使用電子調光器，而現在以計算機技術為基礎開發的燈光自動調光、自動關停新型照明控制系統使照明控制走向無人控制的新領域。

1）傳統照明控制方式

傳統照明控制分為開關控制和調光控制。調光控制又包括連續和不連續調光控制，光源分別為白熾燈和熒光燈。由于白熾燈和熒光燈都需鎮流器，220 V工頻電壓經整流器整流后再為光源供電，故要實現調光控制，須有適應具體氣體放電光源的鎮流器匹配，通過控制鎮流器輸出電壓的頻率和電壓來調節光源光通量。

2）自動照明控制方式

自動照明控制是利用數字控制技術來遙控燈具的開關。控制信號通常從控制中心發出，通過直接數字控制器控制配電回路中交流接觸器的分合來控制配電回路的通斷，從而實現燈具的開、關控制。自動照明控制解決了傳統控制方式燈具控制分散、無法有效管理等問題。

3）智能照明控制系統

隨著生活水平的不斷提高，人們對照明要求也發生了很大變化，照明不再單純地滿足人們視覺上的明暗效果，而更趨于藝術性。21世紀數字控制技術的不斷提高、網絡化管理的滲透使多樣化的照明控制成為可能，實現了建筑物照明藝術性、視覺效果豐富性的藝術效果。

智能照明控制方式使照明控制不再依賴樓宇自動管理系統，真正實現了照明控制的獨立性,該方式不僅控制燈的開關，而且還能控制光源的調光，是一個集多種照明控制方式、現代化數字控制技術和網絡技術為一體的控制系統，它的出現和發展，使照明控制和維護管理變得更簡單，并為建筑照明提供了多種藝術效果，被越來越廣泛地接受和應用。正確的照明控制方式、照明產品的高效率、長壽命、節電、節能是實現節約能源的有效措施，是照明藝術性和舒適性的有效手段。與傳統照明控制相比，智能照明控制系統功能強、范圍廣、自動化程度高，實現了照明的高層次智能管理，提高了工作效率，節約了能源，延長了燈具壽命和減少了維護費用。

4）智能照明市場規模

智能照明市場規模不斷擴大。隨著消費者對照明光效、個性化照明、節能環保等要求的提升，智能照明作為最行之有效的解決方案，將成為行業發展的必然趨勢。此外，近年來智能家居需求不斷增長，智能照明作為智能家居的切入點之一，受到照明企業及智能控制企業的追求。2019年，中國智能照明市場規模約為231 億元，同比增長約25%，正逐步駛入“發展快車道”，2015-2019年中國智能照明市場規模及增長速度見圖1。

圖1 2015-2019年中國智能照明市場規模及增長速度

5）智能照明系統市場份額

智能照明系統占據大部分市場份額，從產品結構看，智能照明產品主要是智能照明系統，約占整個銷售市場份額的90%，其他10%為燈具和相關配件。目前，智能照明打開了行業長期成長空間，LED 智能照明產品的ASP 和附加值得到了提升，其發展空間遠大于傳統照明產品，快速替換期過后的長期成長動能來源得以解決。智能照明產品結構見圖2。

圖2 智能照明產品結構

2 發展現狀

在當今世界經濟全球化和區域經濟一體化的背景下，隨著信息行業和計算機產業的高速發展、人們物質與精神生活水平的提高，使人們對工作和生活環境的靈活性、高效性和舒適性要求越來越高，傳統的工作、居住環境受到了強有力地挑戰。照明亦是如此，人們對照明的要求越來越高，傳統的照明由于不能適應當今時代低碳節能的要求被時代淘汰，并迅速由智能照明技術替代。

智能照明控制系統由中央控制器、主通信干線、分支、信息接口及控制終端等設備構成，是一個對各區域實施相同控制和信號采樣的網絡系統。智能照明的控制終端由調光模塊、控制面板、照度動態檢測器及動靜探測器等單元構成，主控制器和終端通過信息接口元件連接，實現控制信息的傳輸。

2.1 有線智能控制系統

有線智能控制系統通常采用一對雙絞線作為通訊介質，所有系統控制單元由該雙絞線連接組成控制網絡。每個系統控制單元發出的控制信號在整個控制網絡里進行傳播，需要該信息的控制單元接收到控制信息后，根據系統通訊協議的規定執行相應的動作，從而實現智能網絡控制。

該方案系統單元設計簡單，由于采用專用的雙絞線作為通訊介質，故具有抗干擾性能強、通訊效果好，通訊穩定性高等優點。

2.2 無線智能照明系統

無線通訊技術的發展和互聯網的興起，采用無線通訊的智能網絡控制系統開始出現。現代無線通訊技術和網絡技術是實現智能照明系統的最佳選擇。

2.3 智能照明控制系統的發展方向

智能照明控制系統，通常是將照明線路中的開關或控制箱作為現場總線中的一個網絡節點，節點中所有的控制信號、開關燈的狀態信號以及采集的電量信號等都通過該現場總線網絡進行通信。現場總線方案解決了現場設備層每個控制開關通過一根線的點對點連接方式所帶來的高成本，也減少了由于接線點多造成的不可靠因素。此外，現場總線系統還具有現場級設備在線故障診斷、報警、記錄等功能及對聲音檢測、照度檢測、圖像采集、紅外線信號采集等數據采集功能。現場總線傳感器采集到的參數上傳至中央監控主機，主機對參數進行分析、處理和計算后，做出各種控制決策，實現照明的智能控制和智能化管理。現場總線方案大大減少了電纜使用和電纜敷設工程費用，降低了工程成本。

3 發展趨勢

計算機技術和網絡技術的應用成為經濟和科技發展的重要資源。一些經濟發達的大城市紛紛開展智能化建設，將光纖引入戶,在各建筑物或建筑群建立信息交換間,進行電話、數據、電視信息的分配，從而帶動了照明控制的智能化。

由于智能照明控制是節約能源、降低能耗、提高物業管理水平、體現現代化生活方式與優化工作環境的有效手段，智能照明系統已經正式列入國家發展計劃，相信在不久的將來，智能照明的優越性將得到充分的體現，智能照明將取代普通照明得到越來越廣泛的應用。