基于物聯(lián)網(wǎng)的地下車庫智能LED節(jié)能照明系統(tǒng)

文 _ 康通博 徐國平 閆旺 北京澄通光電股份有限公司

基于物聯(lián)網(wǎng)的地下車庫智能LED節(jié)能照明系統(tǒng)

文 _ 康通博 徐國平 閆旺 北京澄通光電股份有限公司

車庫照明是城市建筑里不可或缺而又經(jīng)常被人們所忽視的照明場所。地下車庫空間封閉，基本沒有自然光，主要依靠燈光來實(shí)現(xiàn)照明。地下車庫照明具有以下特點(diǎn)：

（1）不是人們的主要活動(dòng)場所。人們在車庫的活動(dòng)一般是停車，然后離開車庫去辦事；辦完事回到車庫取車，然后離開。

（2）對照度要求不是很高，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定主干道的地面照度不低于75lx。

（3）現(xiàn)有的車庫照明基本采用傳統(tǒng)日光燈，一般都是長明燈，即24小時(shí)亮燈。

事實(shí)上，地下車庫照明的耗電問題，本質(zhì)上來說是用電管理的問題。一個(gè)較為普遍的管理方式是采用分時(shí)段控制的方式，即白天和前半夜全亮，后半夜半亮（關(guān)閉一般的照明燈）。這種方式管理粗放，節(jié)能效果也有限。

1 傳統(tǒng)車庫照明節(jié)能解決方案

目前，地下車庫照明普遍采用T8熒光燈管，很多業(yè)主和節(jié)能服務(wù)公司采用的車庫照明節(jié)能解決方案主要有兩個(gè)：一是使用更節(jié)能的光源進(jìn)行替換，如用T5熒光燈代替T8熒光燈，可節(jié)能20%～40%，或者用LED日光燈代替T8熒光燈，可節(jié)能60%以上；二是在燈具上接入傳感器，做到人來燈亮，人走燈滅。

1.1 采用節(jié)能光源進(jìn)行節(jié)能改造

目前比傳統(tǒng)T8熒光燈更為節(jié)能的光源主要有T5熒光燈和T8 LED日光燈。

T5熒光燈一般功率為28W，與傳統(tǒng)T8日光燈40～44W的功率相比，節(jié)能率在30%以上，節(jié)能效果比較明顯，正以較快的速度替代T8熒光燈管。

T8 LED日光燈是近幾年來新興的照明產(chǎn)品，與白熾燈和熒光燈相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）節(jié)能。以地面照度水平作為指標(biāo)進(jìn)行衡量，15W的LED日光燈可以實(shí)現(xiàn)對T8日光燈40W的完美替換，節(jié)能率超過60%。

（2）環(huán)保。T8 LED日光燈里沒有重金屬汞，日常使用和回收過程不會(huì)造成環(huán)境污染。

（3）壽命長。傳統(tǒng)三基色T 8日光燈壽命在4000～8000h，且如果頻繁開關(guān)會(huì)降低使用壽命。T8 LED日光燈的使用壽命超過30000 h，是傳統(tǒng)三基色T8日光燈的4～8倍。

（4）無頻閃。若長時(shí)間在有頻閃的光線下工作會(huì)造成眼睛的視覺疲勞，品質(zhì)較高的LED日光燈一般采用恒流驅(qū)動(dòng)，沒有傳統(tǒng)T8 日光燈50Hz的頻閃。但一些采用阻容降壓方式驅(qū)動(dòng)的LED日光燈也會(huì)存在頻閃。

基于以上的突出優(yōu)點(diǎn)，加上近年來LED照明產(chǎn)品價(jià)格急劇下降，越來越多的建筑包括地下車庫開始逐步采用LED照明。

1.2 采用感應(yīng)式LED燈

近年來，一些地下車庫在采用T8 LED日光燈替換傳統(tǒng)T8熒光燈時(shí)，充分考慮了地下車庫照明的特點(diǎn)，開發(fā)出帶紅外感應(yīng)的T8 LED日光燈，取得了一些效果，同時(shí)也帶來了如下一些問題：

（1）感應(yīng)器小，感應(yīng)距離有限。由于紅外感應(yīng)器本身體積的限制，造成其感應(yīng)范圍有限。

（2）安裝高度低，一般地下車庫照明的安裝高度在2.4～2.8m，這樣使得人或車到了燈的跟前方可點(diǎn)亮LED燈，實(shí)用性大大降低。

（3）每支燈一個(gè)傳感器，提高了燈的整體故障率，控制失靈的情況時(shí)有發(fā)生。

正是因?yàn)檫@些原因，很多采用了感應(yīng)式LED照明的地下車庫用戶體驗(yàn)不佳，更多的地下車庫業(yè)主對這一產(chǎn)品采取了觀望的態(tài)度，客觀上造成了這類產(chǎn)品在推廣上的困難。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的車庫照明智能照明解決方案

2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的LED智能照明控制系統(tǒng)

2.1.1 常見的照明控制方式

照明控制系統(tǒng)經(jīng)歷了手動(dòng)控制階段、自動(dòng)控制階段，直至目前的智能控制階段。手動(dòng)控制階段主要通過開關(guān)，實(shí)現(xiàn)燈具的簡單開關(guān)；自動(dòng)控制階段主要通過聲光電等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)照明控制；智能照明控制階段主要是利用網(wǎng)絡(luò)、微處理器技術(shù)及存儲(chǔ)技術(shù)，對來自傳感器的信息整合，實(shí)現(xiàn)照明的智能控制。

目前市面上常見的LED照明控制產(chǎn)品大多數(shù)屬于自動(dòng)控制階段的產(chǎn)品，即基于可控硅控制或者紅外控制；還有一部分屬于智能控制階段的產(chǎn)品，即基于回路的LED照明控制系統(tǒng)?；谖锫?lián)網(wǎng)的LED智能照明控制系統(tǒng)還不常見?？煽毓枵{(diào)光安裝比較方便，成本比較低；可分段調(diào)光，但不能兼容目前大多數(shù)LED驅(qū)動(dòng)；可控硅調(diào)光會(huì)電流突變，容易干擾電網(wǎng)。紅外控制燈具的傳感器和燈具直接相連，不同的傳感器和燈具之間不能通信，照明燈具之間各自獨(dú)立，控制方式不靈活，而且不能遠(yuǎn)程控制。基于回路的LED照明控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)差別化調(diào)光、精確調(diào)光、燈具狀態(tài)報(bào)告等方面有一定的限制。

傳統(tǒng)的控制方式不能實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地控制，沒有網(wǎng)絡(luò)化管理和數(shù)據(jù)分析功能。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)的LED智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

2.1.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的LED智能照明控制系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)的LED智能化照明控制系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)化照明控制優(yōu)勢，它是一個(gè)集多種照明控制、現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的控制系統(tǒng)，通過利用網(wǎng)絡(luò)通訊、自動(dòng)控制、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，賦予每盞燈一個(gè)唯一的身份標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)照明的精確化、網(wǎng)絡(luò)化、全過程管理。常見的智能照明體系結(jié)構(gòu)如圖1。

基于物聯(lián)網(wǎng)的LED智能照明控制系統(tǒng)可根據(jù)時(shí)間、外界環(huán)境變化等對照明系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化管理，也可以根據(jù)用戶習(xí)慣，設(shè)置符合用戶自身的個(gè)性化情景模式；監(jiān)控器上實(shí)時(shí)顯示LED燈具狀態(tài)；通過PC機(jī)、手機(jī)、Ipad等上位機(jī)對終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集；可以分區(qū)域控制和單點(diǎn)控制，并且不同區(qū)域設(shè)定相應(yīng)的權(quán)限，提高安全性；自動(dòng)記錄各端點(diǎn)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間與次數(shù)、各次運(yùn)行時(shí)間、總功耗等信息，并可隨時(shí)查閱上述信息。

LED智能照明控制系統(tǒng)運(yùn)行原理為：首先各傳感器把獲得的傳感數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器進(jìn)行綜合分析，按照設(shè)定的規(guī)則發(fā)送指令給特定的LED照明燈具，調(diào)節(jié)其亮度、色溫等，同時(shí)，LED照明燈具定期將狀態(tài)信息匯報(bào)給服務(wù)器，LED智能照明的管理者可以通過電腦、手機(jī)等制定照明控制計(jì)劃或者查看照明系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等。

2.2 智能照明控制系統(tǒng)在車庫照明中的應(yīng)用

整個(gè)車庫照明系統(tǒng)由LED終端網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)絡(luò)組成，傳感器網(wǎng)絡(luò)與照明網(wǎng)絡(luò)通過無線協(xié)議互相連接，并傳遞數(shù)據(jù)（如圖2）。所有的節(jié)點(diǎn)（包括LED和傳感器）與中心服務(wù)器連接，中心服務(wù)器可以接收來自傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并可以對節(jié)點(diǎn)下發(fā)控制指令，并且可以通過監(jiān)視器查看所有節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)。

圖2 車庫照明系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

2.3 兩種工作模式

車庫智能照明控制系統(tǒng)有兩種工作模式：基本模式（圖3）和高級模式（圖4）。基本模式傳感器節(jié)點(diǎn)和LED終端節(jié)點(diǎn)直接無線通信，控制LED終端；高級模式是服務(wù)器讀取到傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，服務(wù)器根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)控制LED終端。

圖3 基本模式

圖4 高級模式

2.3.1 基本模式

每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和其周圍的LED終端組成一組，傳感器通過無線協(xié)議直接發(fā)送控制命令控制相應(yīng)的燈具。控制方式比較直接，只要檢測到傳感器下方有活動(dòng)的車輛或者人，點(diǎn)亮相應(yīng)的燈具。

2.3.2 高級模式

整個(gè)車庫照明由中心服務(wù)器、照明網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)絡(luò)組成；傳感器的數(shù)據(jù)上傳到中心服務(wù)器，并由服務(wù)器控制相應(yīng)的燈具。有了這個(gè)基礎(chǔ)的平臺(tái)，中心服務(wù)器就可以通過傳感器獲得的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)控制，更加準(zhǔn)確地動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)車輛周圍及前進(jìn)方向的照明。

通過該方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)車庫的LED節(jié)能照明目的，還可以通過燈光實(shí)現(xiàn)輔助尋找車位等功能。在車輛進(jìn)入地下車庫時(shí)，在有空車位的路徑上，LED燈具為全亮，關(guān)聯(lián)部分亮度為一個(gè)稍暗點(diǎn)的亮度（比如30%），不相關(guān)的燈具為最低亮度（比如10%或者不亮），這樣能保證基本的照明，方便尋找所停車位。

這樣，通過調(diào)整目的地路徑上的燈光的亮度，不僅實(shí)現(xiàn)了照明的功能，還實(shí)現(xiàn)了車輛停車引導(dǎo)，更重要的是實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。同時(shí)，當(dāng)某盞燈或傳感器出現(xiàn)故障，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，報(bào)告具體位置，通知維修人員進(jìn)行維修。

3 小結(jié)

通過LED照明控制方式的分析，基于物聯(lián)網(wǎng)的LED智能照明控制系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)照明的網(wǎng)絡(luò)化、精確化、人性化控制，而且可以節(jié)省大量電能、人力等成本，同時(shí)提高了地下車庫的照明效果和管理水平。