新一代智慧照明系統(tǒng)研究與應(yīng)用

隋俊

摘要：隨著傳感器技術(shù)和人工智能技術(shù)發(fā)展，智慧照明系統(tǒng)開始推廣運(yùn)用，無(wú)需人工參與，由燈自我控制和管理，實(shí)現(xiàn)“按需照明”、“按需節(jié)能”，避免照明能源浪費(fèi)，節(jié)約照明能源，開辟了照明“管理節(jié)能”的新篇章。它的出現(xiàn)與發(fā)展，不僅為建筑提供了多種藝術(shù)效果，而且使得照明控制和維護(hù)管理變得更為簡(jiǎn)單和便捷。現(xiàn)階段，由于節(jié)能環(huán)保的需求，智慧照明系統(tǒng)被越來(lái)越廣泛的接受和應(yīng)用，它已經(jīng)逐步成為現(xiàn)代智能建筑、綠色建筑的必備設(shè)施。本文介紹了新一代智慧照明系統(tǒng)，總結(jié)相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，供行業(yè)同行參考

關(guān)鍵詞：智慧照明;節(jié)能環(huán)保;無(wú)線傳感

照明經(jīng)過一百多年的發(fā)展，一直以來(lái)都以發(fā)光材料的更新為推動(dòng)力，以節(jié)能、高效、綠色照明為發(fā)展方向。隨著傳感器技術(shù)和人工智能技術(shù)發(fā)展，智慧照明系統(tǒng)開始推廣運(yùn)用，無(wú)需人工參與，由燈自主控制和管理，實(shí)現(xiàn)“按需照明”、“按需節(jié)能”，避免照明能源無(wú)效浪費(fèi)，開辟了照明“管理節(jié)能”的新篇章。它的出現(xiàn)與發(fā)展，不僅為建筑照明提供了多種藝術(shù)效果，而且使得照明控制和維護(hù)管理變得更為更加簡(jiǎn)單和便捷。現(xiàn)階段，由于節(jié)能環(huán)保的需求，智慧照明系統(tǒng)被越來(lái)越廣泛的接受和應(yīng)用，它已經(jīng)逐步成為現(xiàn)代智能建筑、綠色建筑的必備系統(tǒng)。

一、基于無(wú)線傳感網(wǎng)的新一代智慧照明系統(tǒng)

無(wú)線傳感網(wǎng)智慧照明系統(tǒng)采用了傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)、近距離通信技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)，與燈高度集成，形成一個(gè)硬件，兩個(gè)平臺(tái)，多種應(yīng)用的產(chǎn)品。一個(gè)硬件指的是先進(jìn)的集成電路技術(shù)將傳感器、近距離通信、自動(dòng)化控制、智慧嵌入式軟件高度集成在一起，使硬件與各種類型的燈可以完美匹配。兩個(gè)平臺(tái)指室內(nèi)位置服務(wù)平臺(tái)和大數(shù)據(jù)采集平臺(tái)。這兩個(gè)平臺(tái)提供開放的API功能，為用戶提供友好的定制化服務(wù)。室內(nèi)位置服務(wù)平臺(tái)使用戶可以通過智能手機(jī)與燈之間連接，通過連接智能手機(jī)獲得室內(nèi)的精準(zhǔn)位置，為實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位、跨樓層定位、室內(nèi)位置分享、室內(nèi)導(dǎo)航、找車、找店鋪、找辦公室、巡檢、軌跡監(jiān)控和回放等應(yīng)用提供基礎(chǔ)硬件和軟件平臺(tái)支撐。大數(shù)據(jù)采集平臺(tái)是通過內(nèi)置燈里的MS-linker模塊可以獲取各種數(shù)據(jù)，比如：人體感應(yīng)數(shù)據(jù)、感應(yīng)位置數(shù)據(jù)、燈電流電壓數(shù)據(jù)、溫度濕度數(shù)據(jù)等原始數(shù)據(jù)，基于這些數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)：人流熱點(diǎn)分布圖、環(huán)境數(shù)據(jù)、預(yù)測(cè)燈故障數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。室內(nèi)位置服務(wù)平臺(tái)和大數(shù)據(jù)采集平臺(tái)可以為外界提供開發(fā)API，基于這些API可以開發(fā)出多種適合用戶的應(yīng)用，用戶可以通過云端可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

二、無(wú)線傳感網(wǎng)智慧照明系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

一是采用高可靠性的MESH網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)照明中因?yàn)槲锢砭€路的控制，一般不會(huì)出現(xiàn)大面級(jí)照明故障。因此，要求無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有高冗余性，任何一盞燈的故障不能影響其他燈的通信。采用MESH網(wǎng)絡(luò)可以使任何無(wú)線設(shè)備節(jié)點(diǎn)同時(shí)作為AP和路由器，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送和接收信號(hào)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以與一個(gè)或者多個(gè)對(duì)等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信。通俗的講，任何一盞燈不依賴與其他燈好壞而工作，任何一盞燈都可以與任意一盞燈通信，保證了燈不會(huì)出現(xiàn)大面積無(wú)法控制情況。如下圖所示。

二是采用Follow Me技術(shù)。在很多場(chǎng)景，平衡節(jié)能與用戶體驗(yàn)是一大難點(diǎn)。采用Follow Me功能實(shí)現(xiàn)用戶體驗(yàn)與節(jié)能的完美平衡。通過Follow Me功能實(shí)現(xiàn)燈光隨著人車的移動(dòng)而實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)變。如下圖所示。

三是開放的API，可按需定制。為用戶提供開放的API，可以按照用戶的業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有系統(tǒng)的集成和多種需求的定制化開發(fā)。同時(shí)基于云計(jì)算的智云平臺(tái)，為需要進(jìn)行各類需要遠(yuǎn)程監(jiān)控業(yè)務(wù)的客戶提供一個(gè)通用的、跨行業(yè)、跨地區(qū)的信息平臺(tái)，只需要提供需監(jiān)控的對(duì)象、內(nèi)容、數(shù)量等相應(yīng)的信息即可方便地通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和管理。如下圖所示。

四是多種傳感器，高集成度。通過研發(fā)，在20MM*50MM的集成電路上實(shí)現(xiàn)了多種傳感器、通信、控制為一體的MS-linker，為與多種燈無(wú)縫結(jié)合提供基礎(chǔ)。如下圖所示。

五是故障預(yù)測(cè)，降低維修成本。通過采集驅(qū)動(dòng)的歷史電流和電壓對(duì)燈具故障進(jìn)行預(yù)判和報(bào)警，降低巡檢成本，可以先于用戶投訴之前修復(fù)故障燈具，提高用戶體驗(yàn)。

三、無(wú)線傳感網(wǎng)智慧照明系統(tǒng)建設(shè)的目的和意義

一是減少建設(shè)和維護(hù)過程中的回路施工與材料成本。在建設(shè)過程中，為實(shí)現(xiàn)不同功能區(qū)的照明要求，需要提前設(shè)計(jì)好回路控制，為應(yīng)對(duì)未來(lái)功能區(qū)變化需要增加冗余線路。這給整個(gè)設(shè)計(jì)和施工增加材料、人工成本，而這些成本在實(shí)際使用過程中，隨著使用需求的變化又需要變化線路，無(wú)形中增加后期的維護(hù)成本。無(wú)線傳感網(wǎng)讓這一切變得簡(jiǎn)單，在不改變回路情況下，通過無(wú)線設(shè)置既可以完成功能性調(diào)整。

二是提高管理效率減少維護(hù)成本。無(wú)線傳感網(wǎng)智慧照明系統(tǒng)可以代替人工自動(dòng)進(jìn)行科學(xué)、合理的自動(dòng)控制。譬如，利用與光感設(shè)備、定時(shí)器、移動(dòng)感應(yīng)器、紅外人體感應(yīng)器等聯(lián)動(dòng)控制，使照明實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，并可通過監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)診斷燈具的開關(guān)狀態(tài)及故障地點(diǎn)與故障原因，大大減少了管理人員及維修人員的工作量，且能避免管理過程中的誤操作帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

三是通過軟啟技術(shù)延長(zhǎng)燈具壽命。無(wú)論氣體放電光源，還是其他光源，電網(wǎng)的電壓波動(dòng)是光源損壞的重要原因之一。采用恒流源技術(shù)能夠有效地抑制電網(wǎng)電壓波動(dòng)，從而有效地延長(zhǎng)光源壽命，同時(shí)還具備電壓限定和穩(wěn)流等功能，避免因?yàn)檫^電壓和欠電壓對(duì)光源造成損害。采用軟啟動(dòng)等新技術(shù)，可以避免沖擊電流對(duì)光源的損害。通過上述處理手段，光源的壽命通常可延長(zhǎng)2～4倍。其次發(fā)熱是導(dǎo)致燈損壞或者光衰的主要原因，利用系統(tǒng)智慧判斷可以讓燈在無(wú)人的時(shí)候處于休眠狀態(tài)，處于休眠狀態(tài)的燈發(fā)熱量會(huì)有效降低，大大提高燈的有效使用壽命。

四是改進(jìn)辦公、居住環(huán)境，提高工作效率、提升生活品質(zhì)。舒適的工作環(huán)境可以大大提高工作效率。科學(xué)地選用光源和燈具、完善的設(shè)計(jì)、智慧照明控制系統(tǒng)，都能有效提高照明質(zhì)量。使用調(diào)光模塊代替普通的開關(guān)控制，可以完美的控制室內(nèi)整體照度值，從而有效提高房間內(nèi)照度均勻性。

五是呈現(xiàn)多重照明效果。多樣化的照明控制方式，可以使建筑物具備豐富多彩的藝術(shù)效果，為建筑物增添光彩。在21世紀(jì)的現(xiàn)代建筑物中，照明已經(jīng)不單單是滿足人們視覺上的明暗效果，更增添了多種控制模式，使建筑物看上去更加具有活力，文藝性更強(qiáng)烈，給人良好的視覺體現(xiàn)和藝術(shù)美感。

六是優(yōu)秀的節(jié)能效果能夠創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。采用無(wú)線傳感網(wǎng)智慧照明系統(tǒng)可以節(jié)約用電，減少不必要的浪費(fèi)。通過各類不同的設(shè)置方式和控制模式，對(duì)不同環(huán)境、不同時(shí)間段的光照度進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)置和有效管控，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)節(jié)能。

四、結(jié)語(yǔ)

綠色照明工程的提出和推行，目的和原則就是提高效率，節(jié)約能源和提升照明品質(zhì)。無(wú)線傳感網(wǎng)智慧照明系統(tǒng)也正是以節(jié)能高效為目標(biāo)，對(duì)傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)做出了一系列技術(shù)改進(jìn)之后的產(chǎn)品。可以說(shuō)，無(wú)線傳感網(wǎng)智慧照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念很好的體現(xiàn)綠色照明的宗旨。可以預(yù)見，它必將引領(lǐng)照明系統(tǒng)技術(shù)革新的浪潮，開創(chuàng)綠色照明的新時(shí)代。

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