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LED智能控制技术的发展与趋势[1]

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2015/4/17 9:20:16

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【摘要】1LED智能控制技术概论 1.1研究内容 LED智能控制技术是通过网络连接到控制系统,利用智能客户端对灯光进行调控,改变灯光以符合场景舒适性的场景设置,调配出更舒适、安全、节能、健康及适宜的光环境。LED是目前光源中最

  1 LED 智能控制技术概论

  1.1 研究内容

  LED 智能控制技术是通过网络连接到控制系统,利用智能客户端对灯光进行调控,改变灯光以符合场景舒适性的场景设置,调配出更舒适、安全、节能、健康及适宜的光环境。LED 是目前光源中最适合进行调节控制的光源,健康的智能照明是照明产业发展的新趋势。

  智能控制照明系统利用先进电磁调压及电子感应装置,以公共照明 G-BUS 系统智能为平台,对供电进行实时监控与跟踪,自动平滑地调节电路的电压和电流幅度,改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗,提高线路功率因素,降低灯具和线路的工作温度,达到优化供电目的。

  当前盛行的照明控制系统均基于现场总线(FCS)技术,按协议的开放性可分为封闭和开放两类。封闭协议有 Bus 和 Dynet;开放协议有 EIB、DALI、X-10 和 HBS。

  (1)Bus 总线协议,采用一对双绞线(既提供总线设备工作电源、又传输总线设备信息),总线设备之间能直接通信,无须通过中央控制器,支持线形、星形或树形结构但不支持环网结构。

  (2)Dynet 总线协议,采用两对双绞线(一对双绞线提供 DC12V 总线设备工作电源、另一对双绞线用于传输总线设备信息),基于 RS485 四线制的传输协议,只支持线形结构。

  (3)EIB(European Installing Bus)总线协议,在欧洲占主导地位的楼宇和居家自动化标准。1999年,EIB 进入中国。

  (4)DALI(Digital Addressable Lighting Interface)协议,是数字式可寻址灯光接口的缩写,它定义了控制装置与设备控制器之间的通信方式。DALI 协议以其实用性强、易于扩展、系统开发难度小及开发成本低等特点,在智能控制照明领域中具有一定优势。

  (5)X-10 采用电力线载波技术,在北美取得了巨大的商业成功。应用该协议的产品无需布线,易用和价廉是其最大亮点。

  (6)HBS 是日系企业推出的家庭网络协议。

  1.2 技术原理与功能元素

  1.2.1 技术原理

  通过环境光检测,可在其它光源已提供充足照明时调暗照明灯,此外,通过检测环境光的颜色,能够调节 RGB 照明系统的颜色。通信功能则允许远程控制并将照明装置连接成中央网络。电能测量准确计算消耗的功率,为预测性维护提供系统洞察力。所有这些特性——环境光检测、通信、电能测量——将进一步节省能源,降低运营成本。

  环境光传感器(ALS)检测到附近的光量,这些功能器件成为 LED 照明系统的“眼睛”,也是节约能耗的关键。当房间已经有充足的光亮时,照明完全没必要,系统可将照明灯调暗或完全关闭,降低功耗并延长了照明灯的寿命。ALS 的关键特性包括灯的流明、功耗监测以及 IR 和 UV 滤光,这些传感器必须安静地运行在系统中,不能消耗过大电能而破坏系统节能的初衷。好的 ALS 耗流达到 1μ A 以下,流明检测范围必须达到室外环境的典型流明范围 0.1lx-100 000lx,一般可满足大多数应用要求。考虑到系统可靠性,可能有必要采用略大的范围。IR 和 UV 滤光可消除实际系统中不可见光的光谱。

  1.2.2 功能元素

  (1)智能 LED 光检测功能

  环境光传感器必须避开照明灯本身的光线照射,避免对环境光测量的影响。该设计中,ALS 位于独立的电路板上,处于照明灯主体的阴影下,这种设计使 ALS 能够在检测到环境光超过预设值时,系统将关闭照明灯。RGB 传感器甚至能够为照明应用增加更多“功能”。类似于图 1 带有 RGB 和 ALS 的 LED 照明系统能够动态调节灯颜色输出,以满足特殊的应用需求,例如舞台情景照明或商业展示。

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  图 1:ALS 安装处于照明灯主体的阴影下避免传感器读取本身光强

  (2)LED 智能通信

  通过将照明灯组网,即可通过网络控制灯的开、关及调光,这种操作将降低能耗。通信也为断电、维护和应急提供快速反馈,该智能通信将节省总体系统维护成本。无线和有线通信能够在不同环境下很好地工作,取决于网络规模和拓扑。无线比较适合于小型室内以及大型室外应用,后者需要具有连续视线、可用的频带以及裕量足够的传输功率。电力线通信(PLC)是利用现有电力线实现通信,PLC 非常适合于大型市政类照明系统、隧道、室内停车场等由于物理位置或建筑墙壁的原因而无法利用自然光的环境。所有通信引用中,可靠性是关键所在,如果通信发生故障系统就毫无益处。

  无线应用中,信号传输方式可能是 WiFi、ZigBee 或其它,往往属于但不仅限于工业、科学和医疗(ISM)射频的标准协议。限制功耗提供了网络灵活性,如果端点使用电池时则至关重要。图 2 所示是一种独特的应用,其中照明灯开关上配备有能量收集射频(RF)收发器。系统收集用于启动开关的能量,产生可使用的直流电压,支持照明灯具的无线电通信(1GHzRF)。只要信号能够覆盖光源,该开关可置于房间内的任何地方。无需连接照明开关,应用设计更灵活及照明控制更可靠。

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  图2:楼宇自动化应用照明开关具有收发器用以控制 LED 照明

  PLC 照明控制方法利用现有的供电线路不失为高性价选择,由于通过维护很好的现有供电线路实现通信,PLC 避免了如共用通信频率、恶劣天气时的性能及网络维护等许多麻烦。其范围、速度和可靠性是设计PLC 的关键。

  电力线的噪声极大影响系统通信的可靠性,G3-PLC 通信是一种基于 OFDM 的新型 PLC 标准,可实现电力线的可靠通信。该标准支持高达 300kbps 的速度、网状组网以及高噪声环境下的可靠模式,非常适合 LED控制网络。基于 OFDM、PLC 控制的照明网络类似于现有的 G3-PLC。

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  图3:采用 PLC 的市政路灯网络示例

  图3 所示为 NyxHemeraTechnologies 公司用于道路照明的 PLC 装置,该系统节约 25%的电能及维护成本降低了 30%。该大型设施系统支持最多 1022 盏照明灯,其通信距离长达 3km。

  (3)智能 LED 照明电能测量功能

  智能 LED 照明还需具备电量计算能力,从智能电表到电压控制器再到电动汽车充电器,每个智能电网装置都具有电能测量功能,实时为电力公司和用户提供准确的用电量信息。发回耗电量的大多数照明装置提供关于建筑及市政照明环境的详细信息,可确保电力公司收费与用户的实际耗电一致。通过调光或在不使用时关闭照明灯,及时和准确地响应用户需求。此外,特定照明灯的耗电波动说明需要进行系统维修、维护或更换。毫无疑问,许多照明灯处于难触及的区域,优化维护可节省费用。为生成智能电网中的有用数据,电能测量设计必须在较宽的电流范围保持高精度测量。不仅如此,限制或消除校准时间也会降低总体系统成本。图 4 所示为一种灵活的 LED 照明设计,具有电能测量功能,电能测量芯片也提供系统调光和DALI 接口。

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  图4:完整的具有电能测量功能的智能 LED 照明系统

  目前许多城市安装了非智能 LED 照明灯,这为改善 LED 照明设施性能的集成模块提供了巨大的商机。为实现可升级,这些系统需要连接到智能照明系统,如果 LED 的成本和容量一定,简单更换相对较新和效率较高的 LED。简单接口例如 DALI 允许将来增加 ALS、通信和电能测量功能。

  1.3 技术特点

  (1)智能化:具有信息采集、传输、逻辑分析、智能分析推理及反馈控制等智能特征的控制系统。

  (2)可接入各种传感器对灯光进行自动控制。

  (3)时间控制:某些场合可以随上下班或需求时间进行调整亮度。

  (4)系统集成:是集计算机技术、计算机网络通信技术、自动控制技术、微电子技术、数据库技术和系统集成技术于一体的现代控制系统。

  (5)系统联网:利用上述控制手段进行综合控制或与楼宇智能控制系统联网实现系统联网。

  (6)系统可控制任意回路连续调光或开关。

  (7)使用方便:由于各种控制信息可以以图形化的形式显示,所以控制方便,显示直观,并可以利用编程的方法灵活改变照明效果。

  (8)场景控制:可预先设置多个不同场景,场景切换时可多种变换模式淡入或淡出。

  (9)移动传感器:对人体红外线检测达到对灯光的控制。如人来灯亮,人走灯灭(暗)。

  (10)光亮照度传感器:对某些场合可根据室外光线的强弱调整室内光线,如学校教室的恒照度控制。

  (11)红外遥控:可用手持红外***对灯光进行控制。

  (12)可由声、光、热、人及动物的移动检测达到对灯光的控制。

  (13)网络化:传统照明控制大都是独立的、本地的或局部的系统,不需要利用专门的网络进行连接,而智能照明控制可以是大范围的控制系统,需要包括硬件技术和软件技术的计算机网络通信技术支持,以进行必要的控制信息交换和通信。

  2 LED 智能控制技术的应用现状

  LED 照明使世界变得更节能,同时 LED 灯通信和控制方式结合的智能照明会更加便捷及可控。LED 灯可以通过光线传输网络信号、控制信号和发出调制过的信号,完成信息和指令的传输。除了连接网络外,LED灯还能充当各种家用电器的指挥官。

  可通过计算机网络对整个智能控制系统进行监控,例如了解当前各个照明回路的工作状态、设置及修改场景、当有紧急情况时控制整个系统及发出故障报告。 可通过网关接口及串行接口与大楼的 BA 系统、消防系统或保安系统等控制系统相连接, LT-net 智能照明控制系统通常由调光模块、开关功率模块、场景控制面板、传感器、编程器、编程插口及 PC 监控等部件组成,将各种具备独立控制功能的模块连接在计算机数据线上,即可组成一个独立的照明控制系统,实现对灯光系统的各种智能化管理及控制。

  在硬件方面,采用 ZigBee 无线技术,并结合 GPRS(或 3G/4G)技术,实现近距离操作、远距离 GPRS 操控或远近结合的通信模式,可以身在千里之外,犹若尽在咫尺之间。在软件方面,高度集成于可扩展的功能,基本需求(灯具开关)、扩展需求(电流、电压、功率因素检测)及创新需求(单灯控制、多灯联动、调光调色)灵活组成,既满足照明需求,同时又能扩展更多的功能带来更好的用户体验。

  2.1 应用类别

  智能控制照明技术在确保灯能够正常工作的前提下,对灯输出一个最佳的照明功率,可减少照明眩光,使灯光所发出的光线更加柔和及照明分布更加均匀,又节省电能 20%-40%。智能控制照明技术适应性强,可在照明及混合电路中使用,也能在各种恶劣的电网环境和复杂的负载情况下连续稳定地工作,同时还将有效地延长灯具寿命和减少维护成本。

  2.1.1 点(灯)控制型

  点(灯)控制就是指可以直接对某盏灯进行控制的系统或设备,早期的照明控制系统和家庭照明控制系统及普通的室内照明基本上都采用点(灯)控制方式,这种控制方式仅使用一些电器开关、导线及组合就可以完成灯的控制,是目前使用最为广泛和最基本的照明控制,也是照明控制系统的基本单元。

  2.1.2 区域控制型

  区域控制照明系统,是指能在某个区域范围内完成照明控制的系统,特点是可以对整个区域范围内的所有灯具按不同的功能要求进行直接或间接的控制。由于照明控制系统在设计时基本上是按回路容量进行的,即按照每回路进行分别控制的,所以又叫做路(线)控型照明系统。

  一般而言,路(线)控型照明系统由控制主机、控制信号输入单元、控制信号输出单元和通信控制单元等组成。主要用于道路照明控制、广场及公共场所照明、大型建筑物、城市标志性建筑物、公共活动场所和桥梁照明控制等应用场合。

  2.1.3 网络控制型

  网络控制型照明系统通过计算机网络技术将许多局部或小区域内的照明设备进行联网,从而由一个控制中心进行统一管理的照明控制系统。在照明控制中心内,由计算机控制系统对控制区域内的照明设备进行统一的控制管理,网络控制型照明系统一般由硬件控制系统(服务器、计算机工作站、网络控制交换设备)和照明控制软件(数据库、控制应用等)两大部分组成。通过控制信号传输系统完成照明网络控制系统中有关控制信号和反馈信号的传输,从而完成对控制区域内的照明设备进行控制。

  网络控制交换设备实际上是对一定控制区域的若干小区域的照明控制系统(设备)进行联网控制,区域照明控制系统(设备)是整个联网控制系统的一个子系统,它既可以作为一个独立的控制系统使用,也可以作为联网控制系统的终端设备使用。

  通过整个照明控制系统要完成对每盏灯的控制,灯的控制设备安装在每盏灯上,并可以通过远程控制信号传输单元与照明控制中心通信,从而完成对每盏灯的有关控制(如开/关、调光控制),并可以通过照明控制中心对每盏灯的工作状态进行有关监控,从而完成对每盏灯的控制。

  2.2 技术创新实例

  随着照明系统应用场合的不断变化,应用情况也逐步复杂和丰富多彩,仅靠简单的开关控制已不能满足现代照明所需要的控制,所以要求照明控制也应随之发展而变化,利用智能化控制照明可以根据环境变化、客观要求、用户预定需求等条件而自动采集各种信息,并对所采集的信息进行相应的逻辑分析、推理及判断,分析结果按要求的形式存储、显示及传输,并进行相应的工作状态信息反馈控制,以达到预期的控制效果。尤其是计算机技术、计算机网络技术、各种新型总线技术和自动化技术的发展,使得智能控制照明技术有了很大的改观。如 Lumen Smart LED、飞利浦 hue 及 Lifi 等。

  (1)Lumen Smart LED

  Lumen Smart LED 的设置非常简单,你只需要把灯装入灯具、在手机上下载应用程序就可以开始配对,省去了 WiFi 灯泡接入路由器的步骤,一旦连接成功,就可以使用应用程序来进行控制,支持 iOS 及 Android系统设备。应用程序非常直观,主屏幕的选色区域可以让你自由调节灯颜色、开启/关闭或 RGB 模式。除此之外,Lumen Smart LED 还拥有丰富的模式及预设功能,Lumen Smart LED 拥有 400 流明的亮度,亮度相当于 40W 白炽灯泡。当然,Lumen Smart LED 的价格要更低一些,所以性能也可以接受。Lumen Smart LED 的优势在于更广泛的颜色范围和更准确的色调,可以实现更生动的照明,尤其是在类似“派对模式”这种需要丰富颜色效果的场景。

  (2)Philips hue

  在 2014 年拿下 iF 大奖的 Philips hue,是第一个可连结网路与智慧型手机 APP 的 LED 灯,改变了灯泡只有照明功能的传统概念。透过 40 种以上的 APP,可显示天气状态、球赛结果、电子邮件,甚至于社群网站上如果有重要讯息,也可以透过不同的灯色来辨识。当然 Philips hue 最基本的功能就是自由变换灯色,家中的灯光也能轻松变换居家灯光色调,使家居照明环境可以变得更精采,甚至可以表现我们的心情和生活态度。

  这可以说是 LED 照明技术和无线控制技术的结合,未来应用性更广,不只能透过时间来自动提醒,另外在地理定位、远端遥控、场景控制、照片取色…等灯光管理运用,都是相当有创意的功能。

  (3)Lifi

  复旦大学计算机科学技术学院研究人员将网络信号接入一个 1W 的 LED 灯,灯光下的 4 台电脑即可上网,最高速率可达 3.25G,平均上网速率达到 150M,堪称世界最快的“灯光上网”。研究人员迟楠教授指出,光和无线电波一样,都属于电磁波的一种,传播网络信号的基本原理是一致的。给普通的 LED 灯装上微芯片,可以控制它每秒数百万次闪烁,亮了表示 1,灭了代表 0。由于频率太快,人眼根本觉察不到,光敏传感器却可以接收到这些变化,二进制的数据就被快速编码成灯光信号并进行了有效的传输。灯光下的电脑通过一套特制的接收装置读懂灯光里的“莫尔斯密码”。

  “有灯光的地方,就有网络信号。关掉灯,网络全无。”与现有 WiFi 相比,未来的可见光通讯安全又经济,WiFi 依赖看不见的无线电波传输,设备功率越来越大,局部电磁辐射势必增强,无线信号穿墙而过,网络信息不安全。这些安全隐患在可见光通讯中“一扫而光”。而且,光谱比无线电频谱大 10000 倍,意味着更大的带宽和更高的速度,网络设置又不需要任何新的基础设施。

  2.3 技术优势

  2.3.1 转换场景多样化

  智能控制照明系统可预先设置不同的场景模块,需要时只要在相应的控制面板上进行操作即可调入所需的场景。用户还可以通过可编程控制面板对场景进行实时调节,以适应不同要求。另外,用户还可以通过接口用便携式编程器进行不同场景的变换设置。

  系统最大的特点是场景控制,在同一室内可有多路照明回路,对每一回路亮度调整后达到某种灯光气氛称为场景。可预先设置不同的场景,切换场景时的淡入淡出时间,使灯光柔和变化。时钟控制,利用时钟控制器,使灯光呈现有时间规律的变化,以及利用各种传感器及***达到对灯光的控制。

  现代建筑照明不单纯地为满足人们视觉上的明暗效果,更应具备多种控制方案,使建筑物的照明艺术性更强,让人们欣赏到美仑美奂的视觉效果。如果在建筑物内的展厅、报告厅、大堂、中庭以及外部的轮廓配备智能控制照明系统,按不同时间、不同用途、不同的效果及采用相应的预设置场景进行控制,利用场景变化增加环境艺术效果,产生立体感和层次感,营造出舒适的环境,达到丰富的照明效果。

  2.3.2 照度均匀性更好

  一般照明设计师对新建筑物进行照明设计时,会考虑到随着时间的推移,灯具光通量和墙面反射率衰减,因此,其初始照度设置较高。这种设计不仅造成建筑物在不同使用期(或再次装饰的间隔期)的照度不一致,而且还会由于初期照度偏高而造成不必要的能源浪费。当采用智能照明控制后,虽然照度还是偏高设计,但由于可以智能调光,系统将会按照预先设置的标准亮度使照明区域保持恒定的照度,而不受灯具效率降低和墙面反射率衰减的影响。

  在学校的教室,要求靠窗与靠墙光强度其本相同,于是在靠窗与靠墙处分别加装传感器,当室外光线强时系统会自动将靠窗的灯光减弱或关闭,以及根据靠墙传感器调整靠墙处的灯光亮度。当室外光线变弱时,传感器会根据感应信号调整灯的亮度到预先设置的光照度值。当灯具的使用时间越长时光通量会降低,墙面的反射率也会随之衰减造成教室的照度不均匀时,可通过智能系统的控制可调节照度达到相应的需求值。

  2.3.3 提升节能效果

  智能控制照明系统借助各种不同的“智能设置”控制方式和控制单元,对不同时间不同环境的光照度进行精确设置及管理,实现二次节能。按照时段或需求进行调光控制,并可实现单灯与多灯控制。经过对数据统计和分析表明,使用智能控制照明系统可节约 30%以上电力。

  当人进入采用传感器感应区域后渐升光亮,当人走出感应区域后灯光渐渐减低或熄灭,使一些走廊、楼道的“长明灯”得到控制。系统给需要的地方在需要的时段以充分的照明及关闭不需要的灯,使系统节能效果更佳。

  2.3.4 延长灯具寿命

  灯具损坏的主要原因之一是电网电压波动大,智能控制照明系统可以有效地抑制电网电压的波动,通过系统对电压的限定和轭流滤波等功能,有效避免了过电压和欠电压对灯具的损害。采用软启动的方式避免电网冲击电压和浪涌电压使灯具免受冲击。另外,智能控制照明系统同时还具备了软启动和软关断技术,避免了冲击电流对灯具的损害。从而使灯具寿命延长,大大减少更换灯具的维修工作量,降低了照明系统的故障率和运行维护费用。

  2.3.5 提高经济回报

  智能控制照明系统以模块式的自动控制为主,手动控制为辅,照明预置场景的参数以数字式存储在EPROM 中,这些信息的设置和更新十分方便,加上灯具寿命的大大延长,使照明管理和设备维护变得更加简单。

  据专家测算,照明项目仅从节电和控制灯具应用数量,用三至五年的时间,业主就可基本收回智能控制照明系统所增加的全部费用。而智能控制照明系统可改善照明环境,提高员工工作效率以及减少维修和管理费用等,也为业主节省下一笔可观的费用。

  综上所述,智能化与照明技术的结合,构筑了充分的技术平台,将节能、低能耗、长寿命、运行节约、以人为本等绿色和持续节能的理念充分演绎。

  2.4 存在的问题

  智能照明应用推广的主要障碍有三点,一是需要复杂的系统支持,施工难度大;二是成本高,大部分用户比较难于接受;三是需要专业技术人员进行调试及维护。

  3 智能控制 LED 照明的发展趋势

  《国家新型城镇化规划(2014-2020 年)》在“推进智慧城市建设”一节中指出,智慧城市建设要“统筹城市发展的物质资源、信息资源和智力资源利用,推动物联网、云计算、大数据等新一代信息技术创新应用,实现与城市经济社会发展深度融合。

  对于智能控制 LED 照明的未来展望,LED 并不应仅仅局限于照明的功能,LED 本身具有非常方便调制和控制的特性,基于这一特性可以做一个智慧中枢,将各种控制信息集中在一起,LED 将有望集合更多的应用及实现更多的功能。LED 照明如同一辆保时捷,在乡间泥泞小路上它的行进速度可能与拖拉机相差不大,但如果修一条公路和保时捷一起卖给用户,就会让用户明显感受到更多的便利和享受。LED 与智能控制结合在一起才能最大限度突显 LED 照明的特性和优势,从而取代传统照明,打造一个符合智能控制基本需求的低功耗、高效率的 LED 照明系统。

  3.1 技术发展方向

  3.1.1 Bus 系统

  Bus 系统由信号输入、控制单元及系统主机三部分组成,信号输入是将外界控制信号转换为系统信号,包括各类控制面板、触摸屏、智能传感器和***等。控制单元执行系统命令实现照明控制,包括各类控制模块或调光模块等。系统主机包括监控软件及通信接口等。

  采用全分布式结构(集散控制系统结构),每台控制模块、控制面板和网桥均自带 CPU,可实现现场控制及中控电脑集中控制,控制系统的可靠性、扩展性和兼容性都很高。

  3.1.2 DALI 系统

  DALI 是数字照明控制协议,不归属任何一家公司。DALI 定义协议时,旨在建立一个结构清晰的简单系统,用于智能控制照明的高性能管理。DALI 提供了一种简单的数字通讯方式,控制简单灵活,并可混搭不同厂家符合 DALI 标准的照明设备,一个系统中可以有多个控制器并可以单独存储数据。

  3.1.3 节能设计及数字控制

  随着楼宇自控技术和照明控制技术的迅速发展,照明控制系统采用先进的节能设计和数字控制将是必然的趋势。DALI 系统有很多优势,可以点对点的控制,但造价太高。目前 bus 系统,能满足基本集中控制和分散控制,但不便于与楼宇自控系统组网。

  从技术发展趋势来看,封闭协议与自控技术发展的潮流不一致,企业研究及开发智能控制系统时,原则上应遵循某种开放协议,保证系统具有很强的可扩展性,可将不同厂家产品按某种协议组网,以满足不同用户的需求。

  DALI 协议是技术发展的一种趋势,Bus 系统中的分组控制理念比较适合中国国情,将来的智能控制系统应趋向于将两者先进的理念结合,演变成具有较强的扩展性、良好的兼容性及良好的经济适用性。

  目前,工业信息化部在很多城市试点三网融合技术,这也为很多弱电系统发展指明了方向,必须适应数字化发展趋势且进行系统融合。城市建立统一的网络后,建筑物内也需要考虑各系统的融合问题。

  智能控制系统的通讯协议不应仅局限于照明系统,还需要考虑融入楼宇自控系统,这样做有很多好处,如系统联动差错率会大大降低、能减少一个系统平台,可降低工程投资。

  照明控制系统、楼宇自控系统可考虑采用非常成熟的 TCP/IP 协议,TCP/IP 通信接口很成熟且低廉,系统可以直接依托建筑内部网络实现数据交换,不再单独敷设总线,能减少工程复杂程度及避免重复投资。

  3.2 技术应用前景

  3.2.1 家居领域——提供舒适的生活空间

  据了解,随着互联网、物联网和大数据的不断发展,预计智能家居市场需求将迎来快速增长期。根据《2013 年度中国智能家居行业研究报告》中显示,未来 3 年,国内智能家居市场增速将不断提升,到 2016年预计可达到 29.17%,到 2017 年,国内智能家居行业市场规模将达 80 亿元。

  智能家居市场的迅速发展,吸引了众多企业加入。智能家居已成为 LED 照明企业的主要技术开发方向之一。尤其在无线网络业务的普及下,大多数家庭都具备了部署智能化家居系统的基础条件,为智能家居照明做了很好的铺垫。而近年来智能手机的迅猛发展,也使得人们对智能照明应用的接受度大大提高。

  智能控制 LED 照明不是简单的替换传统照明产品,而是基于 LED 产品的可控性,结合先进的通讯、传感和云计算等现代化科技手段,使照明更为智能化,更能够营造一个舒适的空间环境。在实际运用中,真正的智能控制照明往往还要复杂得多。

  IGOO 发布了一款智能灯,号称颠覆传统家庭灯光产品,将高端科技带入家用照明领域,其独特的“光曲播放器”中更拥有起居、睡眠、就餐、教育、聚会、爱情、音乐、光疗等八大类光曲。据说光疗功能还可以有效改善失眠的症状,帮助调节商务人士经常出现的时差状况等。Philips 推出过一款概念 LED 灯,不仅通过以太网供电,还能感知区域内人员动作和环境温度等信息。近期 LG 也发布了首款名为 Smart Lamp的智能灯泡,该灯泡据称要比传统的灯泡节能 80%,然而该灯泡最大的亮点是,用户可以通过手机上的 app来开启、关闭或调整灯泡亮度。

  智能照明无疑带给了人们全新的家居生活体验,而目前智能照明的推广障碍,主要集中在产品价格和使用习惯。在产品价格方面,由于 LED 照明市场已日趋成熟,整个产业链的整合已经将 LED 灯的成本拉到了用户可接受范围内。在使用习惯方面,随着互联网高速发展以及各个照明巨头如 Philips、Osram 等纷纷进入这一领域,未来的家居必然会走向智能化。

  总体而言,未来的智能照明,人们将可以通过智能手机或平板电脑上的应用程序来实现光的智能调节。人们通过智能家居控制系统,可以在不同的家居空间和氛围中自由控制和设置单个 LED 灯和整体照明场景,以配合人们生活最需要的舒适照明。而且,通过生物有效光的调节,还能对人们的生活健康起到积极作用。此外,当人们外出时,也可以通过智能系统调节家中的照明设备。

  Osram 首席技术官 PeterLaier 博士认为,光的“连接”是未来照明走向数字化的关键步骤。现今 LED的特性还未完全发挥,透过半导体照明技术的发展,未来将能够开发更多 LED 智能照明产品,并让照明应用更为智慧化。

  3.2.2 办公领域——在节能中提高效率

  办公场所代表了一个公司的形象,而智能化及便捷的工作环境能让办公室的员工更加舒适。在快节奏的今天,办公人员每日忙于处理繁忙的事务,简便、灵活及舒适的办公环境能让他们心情愉悦和工作效率的提高。智能照明为办公室带来了舒适和人性化的光环境,比如,在会议室采用的智能自动调光系统有多种预先场景设置,简单的一个按钮就可以切换出不同的照明模式,为办公人员提供所需的舒适灯光,使员工处于最佳的工作状态。

  同时,良好的节能意识也能在智能照明系统内完美体现,智能化系统的自动感应控制装置可以有效地利用自然光使照明环境保持在恒照度,可自动关闭无人区域的照明设备,将不必要的能耗降到最低,使节能达到 75%以上。

  总之,舒适先进的灯光犹如美妙的音乐,于潜移默化之中影响人们的工作状态。随着日常商务事务的日渐繁忙,人们在办公室呆的时间也越来越长,对工作环境的关注也愈加重视,高品质的智能化办公照明进驻办公室将提升人们的工作效率。

  3.2.3 公共设施领域——绿色环保

  智能控制技术在公共设施中的应用也非常重要。随着科技的发展,可以在隧道内用智能路灯代替传统路灯,这种“精明”的路灯不仅可以全天候亮灯,而且还能随着太阳光线的强弱而自动调节灯光的强弱,既避免内外光差对驾驶人员的影响又节能且环保。

  同样,很多桥洞最普遍的问题就是桥下光线太暗极易发生事故。随着智能控制 LED 照明系统的应用,这种状况也得到了改变,例如应用了目前国际上普遍推广的 LED 智能无级控制灯系统后,可使灯的发光强度随着早晨太阳的升起而渐渐增强,又会随着太阳的偏西而渐渐减弱进入夜间照明模式。

  3.3 打造利润新增长点

  未来几年,中国 LED 照明的市场规模将突破 1000 亿美元,而目前国内的智能控制 LED 照明市场渗透率还不足 2%,产品应用主要体现在可调光调色的居家照明和可调亮度的 LED 道路照明。未来智能家居照明和智能道路照明等市场将大大扩大,即使以 20%的渗透率计算,也有数百亿美元(合计千亿元人民币)的市场空间待发掘。

  据调研发现,搭配了智能控制的 LED 灯具出厂价比普通灯具高出了 20%至 30%。仅此一项智能化配置就可以为灯具至少增加 20%的毛利润,而一些高端的可调光调色类产品甚至可以达到 30%以上的毛利润。

  在智能控制 LED 照明广阔的市场打造利润新增长点,其发展趋势主要有以下几方面:

  (1)品牌集成各方赢利

  品牌集成将是智能控制照明的发展趋势,将不同品牌的产品集中到一个平台上,最大好处是可以将各品牌的最好产品集中到一个项目中完善家居的智能化。事实上,市场上照明产品种类繁多,如果要求所有的设备都是同一厂家的产品,或一个系统只能用同一个厂家的所有产品配套是不现实的。而且,客户在性能和价格上也缺乏自主权——要么全盘接受,要么只能全部放弃。统一的控制平台则能很好地兼顾各方利益,客户可以选择任意产品,只要它在性能上也符合要求,这样,客户在预算上也会有很大的主动性。

  (2)走向以人为本的科学化照明

  智能控制照明将从纯粹的智能功能的发展转向更注重人的行为的智能照明。以人的行为、视觉功效、视觉生理及心理研究为基础,开发更具有技术含量的以人为本的高效、舒适及健康的智能化照明。

  (3)满足个性和层次化的照明

  智能控制技术与照明的结合使照明更进一步地满足不同个体和不同层次群体的照明需求,使照明从满足一般需求到满足个体和个性化需求的必不可少的技术手段。这也应该是智能控制照明的发展方向。

  (4)智能照明与新光源结合,创造崭新照明文化

  智能控制、LED 光源和照明技术的结合,将构筑崭新的照明技术平台,其应用领域从智能家居照明到智能化的城市照明,有无限广阔的应用前景,并且正在创造一种崭新的高技术和高科学思想含量的照明文化。智能化照明的出现又给灯具市场迎来热议和更多的期待。

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