智能照明控制系統(tǒng)發(fā)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(shù)的發(fā)展, 現(xiàn)代建筑中照明控制在樓宇自控系統(tǒng)中占據(jù)重要的位置。智能照明系統(tǒng)是根據(jù)人們對光強度的需求，通過硬、軟件的設(shè)計來調(diào)節(jié)光照強度，實現(xiàn)室內(nèi)照明人性化和個性化。

傳統(tǒng)照明控制方法是將被控制的設(shè)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(huán)境造成污染。智能照明控制系統(tǒng)為現(xiàn)代建筑樓宇照明提供了新途徑，微機型燈光控制系統(tǒng)，采用網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù),使照明燈的電力線路不需經(jīng)過控制室而直接引入室內(nèi)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(yīng)用，智能化是通過智能照明控制系統(tǒng)實現(xiàn)的。智能照明控制系統(tǒng)融合了通信技術(shù)、智能控制技術(shù)、現(xiàn)場傳感器檢測技術(shù)和微電腦芯片技術(shù)，具有無線遙控、遙測、遙信的功能。數(shù)字化、智能化、模塊化的數(shù)據(jù)采集終端與上位機之間通過無線網(wǎng)絡(luò)通訊，總控制室配有集中監(jiān)控系統(tǒng)，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(xiàn)場手動控制。智能照明控制系統(tǒng)具有技術(shù)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(jié)約資源，其營造出的立體感、層次感等舒適的氣氛環(huán)境有利人們身心健康。

1 發(fā)展背景

早期的白熾燈、熒光燈、高強度放電燈均使用電子調(diào)光器，而現(xiàn)在以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)的燈光自動調(diào)光、自動關(guān)停新型照明控制系統(tǒng)使照明控制走向無人控制的新領(lǐng)域。

1）傳統(tǒng)照明控制方式

傳統(tǒng)照明控制分為開關(guān)控制和調(diào)光控制。調(diào)光控制又包括連續(xù)和不連續(xù)調(diào)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(zhèn)流器，220 V工頻電壓經(jīng)整流器整流后再為光源供電，故要實現(xiàn)調(diào)光控制，須有適應(yīng)具體氣體放電光源的鎮(zhèn)流器匹配，通過控制鎮(zhèn)流器輸出電壓的頻率和電壓來調(diào)節(jié)光源光通量。

2）自動照明控制方式

自動照明控制是利用數(shù)字控制技術(shù)來遙控燈具的開關(guān)?？刂菩盘柾ǔ目刂浦行陌l(fā)出，通過直接數(shù)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(xiàn)燈具的開、關(guān)控制。自動照明控制解決了傳統(tǒng)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(tǒng)

隨著生活水平的不斷提高，人們對照明要求也發(fā)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(shù)性。21世紀數(shù)字控制技術(shù)的不斷提高、網(wǎng)絡(luò)化管理的滲透使多樣化的照明控制成為可能，實現(xiàn)了建筑物照明藝術(shù)性、視覺效果豐富性的藝術(shù)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(tǒng)，真正實現(xiàn)了照明控制的獨立性,該方式不僅控制燈的開關(guān)，而且還能控制光源的調(diào)光，是一個集多種照明控制方式、現(xiàn)代化數(shù)字控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體的控制系統(tǒng)，它的出現(xiàn)和發(fā)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(shù)效果，被越來越廣泛地接受和應(yīng)用。正確的照明控制方式、照明產(chǎn)品的高效率、長壽命、節(jié)電、節(jié)能是實現(xiàn)節(jié)約能源的有效措施，是照明藝術(shù)性和舒適性的有效手段。與傳統(tǒng)照明控制相比，智能照明控制系統(tǒng)功能強、范圍廣、自動化程度高，實現(xiàn)了照明的高層次智能管理，提高了工作效率，節(jié)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(guī)模

智能照明市場規(guī)模不斷擴大。隨著消費者對照明光效、個性化照明、節(jié)能環(huán)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(yè)發(fā)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(yè)及智能控制企業(yè)的追求。2019年，中國智能照明市場規(guī)模約為231 億元，同比增長約25%，正逐步駛?cè)搿鞍l(fā)展快車道”，2015-2019年中國智能照明市場規(guī)模及增長速度見圖1。

圖1 2015-2019年中國智能照明市場規(guī)模及增長速度

5）智能照明系統(tǒng)市場份額

智能照明系統(tǒng)占據(jù)大部分市場份額，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，智能照明產(chǎn)品主要是智能照明系統(tǒng)，約占整個銷售市場份額的90%，其他10%為燈具和相關(guān)配件。目前，智能照明打開了行業(yè)長期成長空間，LED 智能照明產(chǎn)品的ASP 和附加值得到了提升，其發(fā)展空間遠大于傳統(tǒng)照明產(chǎn)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 智能照明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

2 發(fā)展現(xiàn)狀

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

智能照明控制系統(tǒng)由中央控制器、主通信干線、分支、信息接口及控制終端等設(shè)備構(gòu)成，是一個對各區(qū)域?qū)嵤┫嗤刂坪托盘柌蓸拥木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。智能照明的控制終端由調(diào)光模塊、控制面板、照度動態(tài)檢測器及動靜探測器等單元構(gòu)成，主控制器和終端通過信息接口元件連接，實現(xiàn)控制信息的傳輸。

2.1 有線智能控制系統(tǒng)

有線智能控制系統(tǒng)通常采用一對雙絞線作為通訊介質(zhì)，所有系統(tǒng)控制單元由該雙絞線連接組成控制網(wǎng)絡(luò)。每個系統(tǒng)控制單元發(fā)出的控制信號在整個控制網(wǎng)絡(luò)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(jù)系統(tǒng)通訊協(xié)議的規(guī)定執(zhí)行相應(yīng)的動作，從而實現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)控制。

該方案系統(tǒng)單元設(shè)計簡單，由于采用專用的雙絞線作為通訊介質(zhì)，故具有抗干擾性能強、通訊效果好，通訊穩(wěn)定性高等優(yōu)點。

2.2 無線智能照明系統(tǒng)

無線通訊技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的興起，采用無線通訊的智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)開始出現(xiàn)?，F(xiàn)代無線通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)的最佳選擇。

2.3 智能照明控制系統(tǒng)的發(fā)展方向

智能照明控制系統(tǒng)，通常是將照明線路中的開關(guān)或控制箱作為現(xiàn)場總線中的一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，節(jié)點中所有的控制信號、開關(guān)燈的狀態(tài)信號以及采集的電量信號等都通過該現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)進行通信。現(xiàn)場總線方案解決了現(xiàn)場設(shè)備層每個控制開關(guān)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(xiàn)場總線系統(tǒng)還具有現(xiàn)場級設(shè)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(shù)據(jù)采集功能?，F(xiàn)場總線傳感器采集到的參數(shù)上傳至中央監(jiān)控主機，主機對參數(shù)進行分析、處理和計算后，做出各種控制決策，實現(xiàn)照明的智能控制和智能化管理。現(xiàn)場總線方案大大減少了電纜使用和電纜敷設(shè)工程費用，降低了工程成本。

3 發(fā)展趨勢

計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用成為經(jīng)濟和科技發(fā)展的重要資源。一些經(jīng)濟發(fā)達的大城市紛紛開展智能化建設(shè)，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(shù)據(jù)、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(jié)約能源、降低能耗、提高物業(yè)管理水平、體現(xiàn)現(xiàn)代化生活方式與優(yōu)化工作環(huán)境的有效手段，智能照明系統(tǒng)已經(jīng)正式列入國家發(fā)展計劃，相信在不久的將來，智能照明的優(yōu)越性將得到充分的體現(xiàn)，智能照明將取代普通照明得到越來越廣泛的應(yīng)用。