1 LED 智能控制技術(shù)概論

　　1.1 研究內(nèi)容

　　LED 智能控制技術(shù)是通過網(wǎng)絡(luò)連接到控制系統(tǒng)，利用智能客戶端對燈光進(jìn)行調(diào)控，改變燈光以符合場景舒適性的場景設(shè)置，調(diào)配出更舒適、安全、節(jié)能、健康及適宜的光環(huán)境。LED 是目前光源中最適合進(jìn)行調(diào)節(jié)控制的光源，健康的智能照明是照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。

　　智能控制照明系統(tǒng)利用先進(jìn)電磁調(diào)壓及電子感應(yīng)裝置，以公共照明 G-BUS 系統(tǒng)智能為平臺，對供電進(jìn)行實時監(jiān)控與跟蹤，自動平滑地調(diào)節(jié)電路的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負(fù)荷所帶來的額外功耗，提高線路功率因素，降低燈具和線路的工作溫度，達(dá)到優(yōu)化供電目的。

　　當(dāng)前盛行的照明控制系統(tǒng)均基于現(xiàn)場總線(FCS)技術(shù)，按協(xié)議的開放性可分為封閉和開放兩類。封閉協(xié)議有 Bus 和 Dynet;開放協(xié)議有 EIB、DALI、X-10 和 HBS。

　　(1)Bus 總線協(xié)議，采用一對雙絞線(既提供總線設(shè)備工作電源、又傳輸總線設(shè)備信息)，總線設(shè)備之間能直接通信，無須通過中央控制器，支持線形、星形或樹形結(jié)構(gòu)但不支持環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

　　(2)Dynet 總線協(xié)議，采用兩對雙絞線(一對雙絞線提供 DC12V 總線設(shè)備工作電源、另一對雙絞線用于傳輸總線設(shè)備信息)，基于 RS485 四線制的傳輸協(xié)議，只支持線形結(jié)構(gòu)。

　　(3)EIB(European Installing Bus)總線協(xié)議，在歐洲占主導(dǎo)地位的樓宇和居家自動化標(biāo)準(zhǔn)。1999年，EIB 進(jìn)入中國。

　　(4)DALI(Digital Addressable Lighting Interface)協(xié)議，是數(shù)字式可尋址燈光接口的縮寫，它定義了控制裝置與設(shè)備控制器之間的通信方式。DALI 協(xié)議以其實用性強(qiáng)、易于擴(kuò)展、系統(tǒng)開發(fā)難度小及開發(fā)成本低等特點，在智能控制照明領(lǐng)域中具有一定優(yōu)勢。

　　(5)X-10 采用電力線載波技術(shù)，在北美取得了巨大的商業(yè)成功。應(yīng)用該協(xié)議的產(chǎn)品無需布線，易用和價廉是其最大亮點。

　　(6)HBS 是日系企業(yè)推出的家庭網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

　　1.2 技術(shù)原理與功能元素

　　1.2.1 技術(shù)原理

　　通過環(huán)境光檢測，可在其它光源已提供充足照明時調(diào)暗照明燈，此外，通過檢測環(huán)境光的顏色，能夠調(diào)節(jié) RGB 照明系統(tǒng)的顏色。通信功能則允許遠(yuǎn)程控制并將照明裝置連接成中央網(wǎng)絡(luò)。電能測量準(zhǔn)確計算消耗的功率，為預(yù)測性維護(hù)提供系統(tǒng)洞察力。所有這些特性——環(huán)境光檢測、通信、電能測量——將進(jìn)一步節(jié)省能源，降低運(yùn)營成本。

　　環(huán)境光傳感器(ALS)檢測到附近的光量,這些功能器件成為 LED 照明系統(tǒng)的“眼睛”，也是節(jié)約能耗的關(guān)鍵。當(dāng)房間已經(jīng)有充足的光亮?xí)r，照明完全沒必要，系統(tǒng)可將照明燈調(diào)暗或完全關(guān)閉，降低功耗并延長了照明燈的壽命。ALS 的關(guān)鍵特性包括燈的流明、功耗監(jiān)測以及 IR 和 UV 濾光，這些傳感器必須安靜地運(yùn)行在系統(tǒng)中，不能消耗過大電能而破壞系統(tǒng)節(jié)能的初衷。好的 ALS 耗流達(dá)到 1μ A 以下，流明檢測范圍必須達(dá)到室外環(huán)境的典型流明范圍 0.1lx-100 000lx，一般可滿足大多數(shù)應(yīng)用要求。考慮到系統(tǒng)可靠性，可能有必要采用略大的范圍。IR 和 UV 濾光可消除實際系統(tǒng)中不可見光的光譜。

　　1.2.2 功能元素

　　(1)智能 LED 光檢測功能

　　環(huán)境光傳感器必須避開照明燈本身的光線照射，避免對環(huán)境光測量的影響。該設(shè)計中，ALS 位于獨立的電路板上，處于照明燈主體的陰影下，這種設(shè)計使 ALS 能夠在檢測到環(huán)境光超過預(yù)設(shè)值時，系統(tǒng)將關(guān)閉照明燈。RGB 傳感器甚至能夠為照明應(yīng)用增加更多“功能”。類似于圖 1 帶有 RGB 和 ALS 的 LED 照明系統(tǒng)能夠動態(tài)調(diào)節(jié)燈顏色輸出，以滿足特殊的應(yīng)用需求，例如舞臺情景照明或商業(yè)展示。

　　圖 1：ALS 安裝處于照明燈主體的陰影下避免傳感器讀取本身光強(qiáng)

　　(2)LED 智能通信

　　通過將照明燈組網(wǎng)，即可通過網(wǎng)絡(luò)控制燈的開、關(guān)及調(diào)光，這種操作將降低能耗。通信也為斷電、維護(hù)和應(yīng)急提供快速反饋，該智能通信將節(jié)省總體系統(tǒng)維護(hù)成本。無線和有線通信能夠在不同環(huán)境下很好地工作，取決于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和拓?fù)�。無線比較適合于小型室內(nèi)以及大型室外應(yīng)用，后者需要具有連續(xù)視線、可用的頻帶以及裕量足夠的傳輸功率。電力線通信(PLC)是利用現(xiàn)有電力線實現(xiàn)通信，PLC 非常適合于大型市政類照明系統(tǒng)、隧道、室內(nèi)停車場等由于物理位置或建筑墻壁的原因而無法利用自然光的環(huán)境。所有通信引用中，可靠性是關(guān)鍵所在，如果通信發(fā)生故障系統(tǒng)就毫無益處。

　　無線應(yīng)用中，信號傳輸方式可能是 WiFi、ZigBee 或其它，往往屬于但不僅限于工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)射頻的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。限制功耗提供了網(wǎng)絡(luò)靈活性，如果端點使用電池時則至關(guān)重要。圖 2 所示是一種獨特的應(yīng)用，其中照明燈開關(guān)上配備有能量收集射頻(RF)收發(fā)器。系統(tǒng)收集用于啟動開關(guān)的能量，產(chǎn)生可使用的直流電壓，支持照明燈具的無線電通信(1GHzRF)。只要信號能夠覆蓋光源，該開關(guān)可置于房間內(nèi)的任何地方。無需連接照明開關(guān)，應(yīng)用設(shè)計更靈活及照明控制更可靠。

　　圖2：樓宇自動化應(yīng)用照明開關(guān)具有收發(fā)器用以控制 LED 照明

　　PLC 照明控制方法利用現(xiàn)有的供電線路不失為高性價選擇，由于通過維護(hù)很好的現(xiàn)有供電線路實現(xiàn)通信，PLC 避免了如共用通信頻率、惡劣天氣時的性能及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)等許多麻煩。其范圍、速度和可靠性是設(shè)計PLC 的關(guān)鍵。

　　電力線的噪聲極大影響系統(tǒng)通信的可靠性，G3-PLC 通信是一種基于 OFDM 的新型 PLC 標(biāo)準(zhǔn)，可實現(xiàn)電力線的可靠通信。該標(biāo)準(zhǔn)支持高達(dá) 300kbps 的速度、網(wǎng)狀組網(wǎng)以及高噪聲環(huán)境下的可靠模式，非常適合 LED控制網(wǎng)絡(luò)�；�于 OFDM、PLC 控制的照明網(wǎng)絡(luò)類似于現(xiàn)有的 G3-PLC。

　　圖3：采用 PLC 的市政路燈網(wǎng)絡(luò)示例

　　圖3 所示為 NyxHemeraTechnologies 公司用于道路照明的 PLC 裝置，該系統(tǒng)節(jié)約 25%的電能及維護(hù)成本降低了 30%。該大型設(shè)施系統(tǒng)支持最多 1022 盞照明燈，其通信距離長達(dá) 3km。

　　(3)智能 LED 照明電能測量功能

　　智能 LED 照明還需具備電量計算能力，從智能電表到電壓控制器再到電動汽車充電器，每個智能電網(wǎng)裝置都具有電能測量功能，實時為電力公司和用戶提供準(zhǔn)確的用電量信息。發(fā)回耗電量的大多數(shù)照明裝置提供關(guān)于建筑及市政照明環(huán)境的詳細(xì)信息，可確保電力公司收費與用戶的實際耗電一致。通過調(diào)光或在不使用時關(guān)閉照明燈，及時和準(zhǔn)確地響應(yīng)用戶需求。此外，特定照明燈的耗電波動說明需要進(jìn)行系統(tǒng)維修、維護(hù)或更換。毫無疑問，許多照明燈處于難觸及的區(qū)域，優(yōu)化維護(hù)可節(jié)省費用。為生成智能電網(wǎng)中的有用數(shù)據(jù)，電能測量設(shè)計必須在較寬的電流范圍保持高精度測量。不僅如此，限制或消除校準(zhǔn)時間也會降低總體系統(tǒng)成本。圖 4 所示為一種靈活的 LED 照明設(shè)計，具有電能測量功能，電能測量芯片也提供系統(tǒng)調(diào)光和DALI 接口。

　　圖4：完整的具有電能測量功能的智能 LED 照明系統(tǒng)

　　目前許多城市安裝了非智能 LED 照明燈，這為改善 LED 照明設(shè)施性能的集成模塊提供了巨大的商機(jī)。為實現(xiàn)可升級，這些系統(tǒng)需要連接到智能照明系統(tǒng)，如果 LED 的成本和容量一定，簡單更換相對較新和效率較高的 LED。簡單接口例如 DALI 允許將來增加 ALS、通信和電能測量功能。

　　1.3 技術(shù)特點

　　(1)智能化：具有信息采集、傳輸、邏輯分析、智能分析推理及反饋控制等智能特征的控制系統(tǒng)。

　　(2)可接入各種傳感器對燈光進(jìn)行自動控制。

　　(3)時間控制：某些場合可以隨上下班或需求時間進(jìn)行調(diào)整亮度。

　　(4)系統(tǒng)集成：是集計算機(jī)技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、微電子技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)于一體的現(xiàn)代控制系統(tǒng)。

　　(5)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)：利用上述控制手段進(jìn)行綜合控制或與樓宇智能控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

　　(6)系統(tǒng)可控制任意回路連續(xù)調(diào)光或開關(guān)。

　　(7)使用方便：由于各種控制信息可以以圖形化的形式顯示，所以控制方便，顯示直觀，并可以利用編程的方法靈活改變照明效果。

　　(8)場景控制：可預(yù)先設(shè)置多個不同場景，場景切換時可多種變換模式淡入或淡出。

　　(9)移動傳感器：對人體紅外線檢測達(dá)到對燈光的控制。如人來燈亮，人走燈滅(暗)。

　　(10)光亮照度傳感器：對某些場合可根據(jù)室外光線的強(qiáng)弱調(diào)整室內(nèi)光線，如學(xué)校教室的恒照度控制。

　　(11)紅外遙控：可用手持紅外***對燈光進(jìn)行控制。

　　(12)可由聲、光、熱、人及動物的移動檢測達(dá)到對燈光的控制。

　　(13)網(wǎng)絡(luò)化：傳統(tǒng)照明控制大都是獨立的、本地的或局部的系統(tǒng)，不需要利用專門的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，而智能照明控制可以是大范圍的控制系統(tǒng)，需要包括硬件技術(shù)和軟件技術(shù)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)支持，以進(jìn)行必要的控制信息交換和通信。

　　2 LED 智能控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　LED 照明使世界變得更節(jié)能，同時 LED 燈通信和控制方式結(jié)合的智能照明會更加便捷及可控。LED 燈可以通過光線傳輸網(wǎng)絡(luò)信號、控制信號和發(fā)出調(diào)制過的信號，完成信息和指令的傳輸。除了連接網(wǎng)絡(luò)外，LED燈還能充當(dāng)各種家用電器的指揮官。

　　可通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對整個智能控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，例如了解當(dāng)前各個照明回路的工作狀態(tài)、設(shè)置及修改場景、當(dāng)有緊急情況時控制整個系統(tǒng)及發(fā)出故障報告。 可通過網(wǎng)關(guān)接口及串行接口與大樓的 BA 系統(tǒng)、消防系統(tǒng)或保安系統(tǒng)等控制系統(tǒng)相連接, LT-net 智能照明控制系統(tǒng)通常由調(diào)光模塊、開關(guān)功率模塊、場景控制面板、傳感器、編程器、編程插口及 PC 監(jiān)控等部件組成，將各種具備獨立控制功能的模塊連接在計算機(jī)數(shù)據(jù)線上，即可組成一個獨立的照明控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對燈光系統(tǒng)的各種智能化管理及控制。

　　在硬件方面，采用 ZigBee 無線技術(shù)，并結(jié)合 GPRS(或 3G/4G)技術(shù)，實現(xiàn)近距離操作、遠(yuǎn)距離 GPRS 操控或遠(yuǎn)近結(jié)合的通信模式，可以身在千里之外，猶若盡在咫尺之間。在軟件方面，高度集成于可擴(kuò)展的功能，基本需求(燈具開關(guān))、擴(kuò)展需求(電流、電壓、功率因素檢測)及創(chuàng)新需求(單燈控制、多燈聯(lián)動、調(diào)光調(diào)色)靈活組成，既滿足照明需求，同時又能擴(kuò)展更多的功能帶來更好的用戶體驗。

　　2.1 應(yīng)用類別

　　智能控制照明技術(shù)在確保燈能夠正常工作的前提下，對燈輸出一個最佳的照明功率，可減少照明眩光，使燈光所發(fā)出的光線更加柔和及照明分布更加均勻，又節(jié)省電能 20%-40%。智能控制照明技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)，可在照明及混合電路中使用，也能在各種惡劣的電網(wǎng)環(huán)境和復(fù)雜的負(fù)載情況下連續(xù)穩(wěn)定地工作，同時還將有效地延長燈具壽命和減少維護(hù)成本。

　　2.1.1 點(燈)控制型

　　點(燈)控制就是指可以直接對某盞燈進(jìn)行控制的系統(tǒng)或設(shè)備，早期的照明控制系統(tǒng)和家庭照明控制系統(tǒng)及普通的室內(nèi)照明基本上都采用點(燈)控制方式，這種控制方式僅使用一些電器開關(guān)、導(dǎo)線及組合就可以完成燈的控制，是目前使用最為廣泛和最基本的照明控制，也是照明控制系統(tǒng)的基本單元。

　　2.1.2 區(qū)域控制型

　　區(qū)域控制照明系統(tǒng)，是指能在某個區(qū)域范圍內(nèi)完成照明控制的系統(tǒng)，特點是可以對整個區(qū)域范圍內(nèi)的所有燈具按不同的功能要求進(jìn)行直接或間接的控制。由于照明控制系統(tǒng)在設(shè)計時基本上是按回路容量進(jìn)行的，即按照每回路進(jìn)行分別控制的，所以又叫做路(線)控型照明系統(tǒng)。

　　一般而言，路(線)控型照明系統(tǒng)由控制主機(jī)、控制信號輸入單元、控制信號輸出單元和通信控制單元等組成。主要用于道路照明控制、廣場及公共場所照明、大型建筑物、城市標(biāo)志性建筑物、公共活動場所和橋梁照明控制等應(yīng)用場合。

　　2.1.3 網(wǎng)絡(luò)控制型

　　網(wǎng)絡(luò)控制型照明系統(tǒng)通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將許多局部或小區(qū)域內(nèi)的照明設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，從而由一個控制中心進(jìn)行統(tǒng)一管理的照明控制系統(tǒng)。在照明控制中心內(nèi)，由計算機(jī)控制系統(tǒng)對控制區(qū)域內(nèi)的照明設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的控制管理，網(wǎng)絡(luò)控制型照明系統(tǒng)一般由硬件控制系統(tǒng)(服務(wù)器、計算機(jī)工作站、網(wǎng)絡(luò)控制交換設(shè)備)和照明控制軟件(數(shù)據(jù)庫、控制應(yīng)用等)兩大部分組成。通過控制信號傳輸系統(tǒng)完成照明網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中有關(guān)控制信號和反饋信號的傳輸，從而完成對控制區(qū)域內(nèi)的照明設(shè)備進(jìn)行控制。

　　網(wǎng)絡(luò)控制交換設(shè)備實際上是對一定控制區(qū)域的若干小區(qū)域的照明控制系統(tǒng)(設(shè)備)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，區(qū)域照明控制系統(tǒng)(設(shè)備)是整個聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，它既可以作為一個獨立的控制系統(tǒng)使用，也可以作為聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的終端設(shè)備使用。

　　通過整個照明控制系統(tǒng)要完成對每盞燈的控制，燈的控制設(shè)備安裝在每盞燈上，并可以通過遠(yuǎn)程控制信號傳輸單元與照明控制中心通信，從而完成對每盞燈的有關(guān)控制(如開/關(guān)、調(diào)光控制)，并可以通過照明控制中心對每盞燈的工作狀態(tài)進(jìn)行有關(guān)監(jiān)控，從而完成對每盞燈的控制。

　　2.2 技術(shù)創(chuàng)新實例

　　隨著照明系統(tǒng)應(yīng)用場合的不斷變化，應(yīng)用情況也逐步復(fù)雜和豐富多彩，僅靠簡單的開關(guān)控制已不能滿足現(xiàn)代照明所需要的控制，所以要求照明控制也應(yīng)隨之發(fā)展而變化，利用智能化控制照明可以根據(jù)環(huán)境變化、客觀要求、用戶預(yù)定需求等條件而自動采集各種信息，并對所采集的信息進(jìn)行相應(yīng)的邏輯分析、推理及判斷,分析結(jié)果按要求的形式存儲、顯示及傳輸，并進(jìn)行相應(yīng)的工作狀態(tài)信息反饋控制，以達(dá)到預(yù)期的控制效果。尤其是計算機(jī)技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、各種新型總線技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展，使得智能控制照明技術(shù)有了很大的改觀。如 Lumen Smart LED、飛利浦 hue 及 Lifi 等。

　　(1)Lumen Smart LED

　　Lumen Smart LED 的設(shè)置非常簡單，你只需要把燈裝入燈具、在手機(jī)上下載應(yīng)用程序就可以開始配對，省去了 WiFi 燈泡接入路由器的步驟，一旦連接成功，就可以使用應(yīng)用程序來進(jìn)行控制，支持 iOS 及 Android系統(tǒng)設(shè)備。應(yīng)用程序非常直觀，主屏幕的選色區(qū)域可以讓你自由調(diào)節(jié)燈顏色、開啟/關(guān)閉或 RGB 模式。除此之外，Lumen Smart LED 還擁有豐富的模式及預(yù)設(shè)功能，Lumen Smart LED 擁有 400 流明的亮度，亮度相當(dāng)于 40W 白熾燈泡。當(dāng)然，Lumen Smart LED 的價格要更低一些，所以性能也可以接受。Lumen Smart LED 的優(yōu)勢在于更廣泛的顏色范圍和更準(zhǔn)確的色調(diào)，可以實現(xiàn)更生動的照明，尤其是在類似“派對模式”這種需要豐富顏色效果的場景。

　　(2)Philips hue

　　在 2014 年拿下 iF 大獎的 Philips hue，是第一個可連結(jié)網(wǎng)路與智慧型手機(jī) APP 的 LED 燈，改變了燈泡只有照明功能的傳統(tǒng)概念。透過 40 種以上的 APP，可顯示天氣狀態(tài)、球賽結(jié)果、電子郵件，甚至于社群網(wǎng)站上如果有重要訊息，也可以透過不同的燈色來辨識。當(dāng)然 Philips hue 最基本的功能就是自由變換燈色，家中的燈光也能輕松變換居家燈光色調(diào)，使家居照明環(huán)境可以變得更精采，甚至可以表現(xiàn)我們的心情和生活態(tài)度。

　　這可以說是 LED 照明技術(shù)和無線控制技術(shù)的結(jié)合，未來應(yīng)用性更廣，不只能透過時間來自動提醒，另外在地理定位、遠(yuǎn)端遙控、場景控制、照片取色…等燈光管理運(yùn)用，都是相當(dāng)有創(chuàng)意的功能。

　　(3)Lifi

　　復(fù)旦大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院研究人員將網(wǎng)絡(luò)信號接入一個 1W 的 LED 燈，燈光下的 4 臺電腦即可上網(wǎng)，最高速率可達(dá) 3.25G，平均上網(wǎng)速率達(dá)到 150M，堪稱世界最快的“燈光上網(wǎng)”。研究人員遲楠教授指出，光和無線電波一樣，都屬于電磁波的一種，傳播網(wǎng)絡(luò)信號的基本原理是一致的。給普通的 LED 燈裝上微芯片，可以控制它每秒數(shù)百萬次閃爍，亮了表示 1,滅了代表 0。由于頻率太快，人眼根本覺察不到，光敏傳感器卻可以接收到這些變化，二進(jìn)制的數(shù)據(jù)就被快速編碼成燈光信號并進(jìn)行了有效的傳輸。燈光下的電腦通過一套特制的接收裝置讀懂燈光里的“莫爾斯密碼”。

　　“有燈光的地方，就有網(wǎng)絡(luò)信號。關(guān)掉燈，網(wǎng)絡(luò)全無。”與現(xiàn)有 WiFi 相比，未來的可見光通訊安全又經(jīng)濟(jì)，WiFi 依賴看不見的無線電波傳輸，設(shè)備功率越來越大，局部電磁輻射勢必增強(qiáng)，無線信號穿墻而過，網(wǎng)絡(luò)信息不安全。這些安全隱患在可見光通訊中“一掃而光”。而且，光譜比無線電頻譜大 10000 倍，意味著更大的帶寬和更高的速度，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置又不需要任何新的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　2.3 技術(shù)優(yōu)勢

　　2.3.1 轉(zhuǎn)換場景多樣化

　　智能控制照明系統(tǒng)可預(yù)先設(shè)置不同的場景模塊,需要時只要在相應(yīng)的控制面板上進(jìn)行操作即可調(diào)入所需的場景。用戶還可以通過可編程控制面板對場景進(jìn)行實時調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同要求。另外,用戶還可以通過接口用便攜式編程器進(jìn)行不同場景的變換設(shè)置。

　　系統(tǒng)最大的特點是場景控制，在同一室內(nèi)可有多路照明回路，對每一回路亮度調(diào)整后達(dá)到某種燈光氣氛稱為場景�？深A(yù)先設(shè)置不同的場景，切換場景時的淡入淡出時間，使燈光柔和變化。時鐘控制，利用時鐘控制器，使燈光呈現(xiàn)有時間規(guī)律的變化，以及利用各種傳感器及***達(dá)到對燈光的控制。

　　現(xiàn)代建筑照明不單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應(yīng)具備多種控制方案，使建筑物的照明藝術(shù)性更強(qiáng)，讓人們欣賞到美侖美奐的視覺效果。如果在建筑物內(nèi)的展廳、報告廳、大堂、中庭以及外部的輪廓配備智能控制照明系統(tǒng)，按不同時間、不同用途、不同的效果及采用相應(yīng)的預(yù)設(shè)置場景進(jìn)行控制，利用場景變化增加環(huán)境藝術(shù)效果，產(chǎn)生立體感和層次感，營造出舒適的環(huán)境，達(dá)到豐富的照明效果。

　　2.3.2 照度均勻性更好

　　一般照明設(shè)計師對新建筑物進(jìn)行照明設(shè)計時,會考慮到隨著時間的推移,燈具光通量和墻面反射率衰減,因此,其初始照度設(shè)置較高。這種設(shè)計不僅造成建筑物在不同使用期(或再次裝飾的間隔期)的照度不一致,而且還會由于初期照度偏高而造成不必要的能源浪費。當(dāng)采用智能照明控制后,雖然照度還是偏高設(shè)計,但由于可以智能調(diào)光,系統(tǒng)將會按照預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)亮度使照明區(qū)域保持恒定的照度,而不受燈具效率降低和墻面反射率衰減的影響。

　　在學(xué)校的教室，要求靠窗與靠墻光強(qiáng)度其本相同，于是在靠窗與靠墻處分別加裝傳感器，當(dāng)室外光線強(qiáng)時系統(tǒng)會自動將靠窗的燈光減弱或關(guān)閉，以及根據(jù)靠墻傳感器調(diào)整靠墻處的燈光亮度。當(dāng)室外光線變?nèi)鯐r，傳感器會根據(jù)感應(yīng)信號調(diào)整燈的亮度到預(yù)先設(shè)置的光照度值。當(dāng)燈具的使用時間越長時光通量會降低，墻面的反射率也會隨之衰減造成教室的照度不均勻時，可通過智能系統(tǒng)的控制可調(diào)節(jié)照度達(dá)到相應(yīng)的需求值。

　　2.3.3 提升節(jié)能效果

　　智能控制照明系統(tǒng)借助各種不同的“智能設(shè)置”控制方式和控制單元，對不同時間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置及管理，實現(xiàn)二次節(jié)能。按照時段或需求進(jìn)行調(diào)光控制，并可實現(xiàn)單燈與多燈控制。經(jīng)過對數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析表明，使用智能控制照明系統(tǒng)可節(jié)約 30%以上電力。

　　當(dāng)人進(jìn)入采用傳感器感應(yīng)區(qū)域后漸升光亮，當(dāng)人走出感應(yīng)區(qū)域后燈光漸漸減低或熄滅，使一些走廊、樓道的“長明燈”得到控制。系統(tǒng)給需要的地方在需要的時段以充分的照明及關(guān)閉不需要的燈,使系統(tǒng)節(jié)能效果更佳。

　　2.3.4 延長燈具壽命

　　燈具損壞的主要原因之一是電網(wǎng)電壓波動大,智能控制照明系統(tǒng)可以有效地抑制電網(wǎng)電壓的波動，通過系統(tǒng)對電壓的限定和軛流濾波等功能，有效避免了過電壓和欠電壓對燈具的損害。采用軟啟動的方式避免電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓使燈具免受沖擊。另外，智能控制照明系統(tǒng)同時還具備了軟啟動和軟關(guān)斷技術(shù)，避免了沖擊電流對燈具的損害。從而使燈具壽命延長,大大減少更換燈具的維修工作量，降低了照明系統(tǒng)的故障率和運(yùn)行維護(hù)費用。

　　2.3.5 提高經(jīng)濟(jì)回報

　　智能控制照明系統(tǒng)以模塊式的自動控制為主，手動控制為輔，照明預(yù)置場景的參數(shù)以數(shù)字式存儲在EPROM 中，這些信息的設(shè)置和更新十分方便，加上燈具壽命的大大延長，使照明管理和設(shè)備維護(hù)變得更加簡單。

　　據(jù)專家測算，照明項目僅從節(jié)電和控制燈具應(yīng)用數(shù)量，用三至五年的時間，業(yè)主就可基本收回智能控制照明系統(tǒng)所增加的全部費用。而智能控制照明系統(tǒng)可改善照明環(huán)境，提高員工工作效率以及減少維修和管理費用等，也為業(yè)主節(jié)省下一筆可觀的費用。

　　綜上所述,智能化與照明技術(shù)的結(jié)合,構(gòu)筑了充分的技術(shù)平臺,將節(jié)能、低能耗、長壽命、運(yùn)行節(jié)約、以人為本等綠色和持續(xù)節(jié)能的理念充分演繹。

　　2.4 存在的問題

　　智能照明應(yīng)用推廣的主要障礙有三點，一是需要復(fù)雜的系統(tǒng)支持，施工難度大;二是成本高，大部分用戶比較難于接受;三是需要專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行調(diào)試及維護(hù)。

　　3 智能控制 LED 照明的發(fā)展趨勢

　　《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014-2020 年)》在“推進(jìn)智慧城市建設(shè)”一節(jié)中指出，智慧城市建設(shè)要“統(tǒng)籌城市發(fā)展的物質(zhì)資源、信息資源和智力資源利用，推動物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，實現(xiàn)與城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展深度融合。

　　對于智能控制 LED 照明的未來展望，LED 并不應(yīng)僅僅局限于照明的功能，LED 本身具有非常方便調(diào)制和控制的特性，基于這一特性可以做一個智慧中樞，將各種控制信息集中在一起，LED 將有望集合更多的應(yīng)用及實現(xiàn)更多的功能。LED 照明如同一輛保時捷，在鄉(xiāng)間泥濘小路上它的行進(jìn)速度可能與拖拉機(jī)相差不大，但如果修一條公路和保時捷一起賣給用戶，就會讓用戶明顯感受到更多的便利和享受。LED 與智能控制結(jié)合在一起才能最大限度突顯 LED 照明的特性和優(yōu)勢，從而取代傳統(tǒng)照明，打造一個符合智能控制基本需求的低功耗、高效率的 LED 照明系統(tǒng)。

　　3.1 技術(shù)發(fā)展方向

　　3.1.1 Bus 系統(tǒng)

　　Bus 系統(tǒng)由信號輸入、控制單元及系統(tǒng)主機(jī)三部分組成，信號輸入是將外界控制信號轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)信號，包括各類控制面板、觸摸屏、智能傳感器和***等�？刂茊卧獔�(zhí)行系統(tǒng)命令實現(xiàn)照明控制，包括各類控制模塊或調(diào)光模塊等。系統(tǒng)主機(jī)包括監(jiān)控軟件及通信接口等。

　　采用全分布式結(jié)構(gòu)(集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu))，每臺控制模塊、控制面板和網(wǎng)橋均自帶 CPU，可實現(xiàn)現(xiàn)場控制及中控電腦集中控制，控制系統(tǒng)的可靠性、擴(kuò)展性和兼容性都很高。

　　3.1.2 DALI 系統(tǒng)

　　DALI 是數(shù)字照明控制協(xié)議，不歸屬任何一家公司。DALI 定義協(xié)議時，旨在建立一個結(jié)構(gòu)清晰的簡單系統(tǒng)，用于智能控制照明的高性能管理。DALI 提供了一種簡單的數(shù)字通訊方式，控制簡單靈活，并可混搭不同廠家符合 DALI 標(biāo)準(zhǔn)的照明設(shè)備，一個系統(tǒng)中可以有多個控制器并可以單獨存儲數(shù)據(jù)。

　　3.1.3 節(jié)能設(shè)計及數(shù)字控制

　　隨著樓宇自控技術(shù)和照明控制技術(shù)的迅速發(fā)展，照明控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的節(jié)能設(shè)計和數(shù)字控制將是必然的趨勢。DALI 系統(tǒng)有很多優(yōu)勢，可以點對點的控制，但造價太高。目前 bus 系統(tǒng)，能滿足基本集中控制和分散控制，但不便于與樓宇自控系統(tǒng)組網(wǎng)。

　　從技術(shù)發(fā)展趨勢來看，封閉協(xié)議與自控技術(shù)發(fā)展的潮流不一致，企業(yè)研究及開發(fā)智能控制系統(tǒng)時，原則上應(yīng)遵循某種開放協(xié)議，保證系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，可將不同廠家產(chǎn)品按某種協(xié)議組網(wǎng)，以滿足不同用戶的需求。

　　DALI 協(xié)議是技術(shù)發(fā)展的一種趨勢，Bus 系統(tǒng)中的分組控制理念比較適合中國國情，將來的智能控制系統(tǒng)應(yīng)趨向于將兩者先進(jìn)的理念結(jié)合，演變成具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性、良好的兼容性及良好的經(jīng)濟(jì)適用性。

　　目前，工業(yè)信息化部在很多城市試點三網(wǎng)融合技術(shù)，這也為很多弱電系統(tǒng)發(fā)展指明了方向，必須適應(yīng)數(shù)字化發(fā)展趨勢且進(jìn)行系統(tǒng)融合。城市建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)后，建筑物內(nèi)也需要考慮各系統(tǒng)的融合問題。

　　智能控制系統(tǒng)的通訊協(xié)議不應(yīng)僅局限于照明系統(tǒng)，還需要考慮融入樓宇自控系統(tǒng)，這樣做有很多好處，如系統(tǒng)聯(lián)動差錯率會大大降低、能減少一個系統(tǒng)平臺，可降低工程投資。

　　照明控制系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)可考慮采用非常成熟的 TCP/IP 協(xié)議，TCP/IP 通信接口很成熟且低廉，系統(tǒng)可以直接依托建筑內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，不再單獨敷設(shè)總線，能減少工程復(fù)雜程度及避免重復(fù)投資。

　　3.2 技術(shù)應(yīng)用前景

　　3.2.1 家居領(lǐng)域——提供舒適的生活空間

　　據(jù)了解，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的不斷發(fā)展，預(yù)計智能家居市場需求將迎來快速增長期。根據(jù)《2013 年度中國智能家居行業(yè)研究報告》中顯示，未來 3 年，國內(nèi)智能家居市場增速將不斷提升，到 2016年預(yù)計可達(dá)到 29.17%，到 2017 年，國內(nèi)智能家居行業(yè)市場規(guī)模將達(dá) 80 億元。

　　智能家居市場的迅速發(fā)展，吸引了眾多企業(yè)加入。智能家居已成為 LED 照明企業(yè)的主要技術(shù)開發(fā)方向之一。尤其在無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的普及下，大多數(shù)家庭都具備了部署智能化家居系統(tǒng)的基礎(chǔ)條件，為智能家居照明做了很好的鋪墊。而近年來智能手機(jī)的迅猛發(fā)展，也使得人們對智能照明應(yīng)用的接受度大大提高。

　　智能控制 LED 照明不是簡單的替換傳統(tǒng)照明產(chǎn)品，而是基于 LED 產(chǎn)品的可控性，結(jié)合先進(jìn)的通訊、傳感和云計算等現(xiàn)代化科技手段，使照明更為智能化，更能夠營造一個舒適的空間環(huán)境。在實際運(yùn)用中，真正的智能控制照明往往還要復(fù)雜得多。

　　IGOO 發(fā)布了一款智能燈，號稱顛覆傳統(tǒng)家庭燈光產(chǎn)品，將高端科技帶入家用照明領(lǐng)域，其獨特的“光曲播放器”中更擁有起居、睡眠、就餐、教育、聚會、愛情、音樂、光療等八大類光曲。據(jù)說光療功能還可以有效改善失眠的癥狀，幫助調(diào)節(jié)商務(wù)人士經(jīng)常出現(xiàn)的時差狀況等。Philips 推出過一款概念 LED 燈，不僅通過以太網(wǎng)供電，還能感知區(qū)域內(nèi)人員動作和環(huán)境溫度等信息。近期 LG 也發(fā)布了首款名為 Smart Lamp的智能燈泡，該燈泡據(jù)稱要比傳統(tǒng)的燈泡節(jié)能 80%，然而該燈泡最大的亮點是，用戶可以通過手機(jī)上的 app來開啟、關(guān)閉或調(diào)整燈泡亮度。

　　智能照明無疑帶給了人們?nèi)�新的家居生活體驗，而目前智能照明的推廣障礙，主要集中在產(chǎn)品價格和使用習(xí)慣。在產(chǎn)品價格方面，由于 LED 照明市場已日趨成熟，整個產(chǎn)業(yè)鏈的整合已經(jīng)將 LED 燈的成本拉到了用戶可接受范圍內(nèi)。在使用習(xí)慣方面，隨著互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展以及各個照明巨頭如 Philips、Osram 等紛紛進(jìn)入這一領(lǐng)域，未來的家居必然會走向智能化。

　　總體而言，未來的智能照明，人們將可以通過智能手機(jī)或平板電腦上的應(yīng)用程序來實現(xiàn)光的智能調(diào)節(jié)。人們通過智能家居控制系統(tǒng)，可以在不同的家居空間和氛圍中自由控制和設(shè)置單個 LED 燈和整體照明場景，以配合人們生活最需要的舒適照明。而且，通過生物有效光的調(diào)節(jié)，還能對人們的生活健康起到積極作用。此外，當(dāng)人們外出時，也可以通過智能系統(tǒng)調(diào)節(jié)家中的照明設(shè)備。

　　Osram 首席技術(shù)官 PeterLaier 博士認(rèn)為，光的“連接”是未來照明走向數(shù)字化的關(guān)鍵步驟�，F(xiàn)今 LED的特性還未完全發(fā)揮，透過半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展，未來將能夠開發(fā)更多 LED 智能照明產(chǎn)品，并讓照明應(yīng)用更為智慧化。

　　3.2.2 辦公領(lǐng)域——在節(jié)能中提高效率

　　辦公場所代表了一個公司的形象，而智能化及便捷的工作環(huán)境能讓辦公室的員工更加舒適。在快節(jié)奏的今天,辦公人員每日忙于處理繁忙的事務(wù)，簡便、靈活及舒適的辦公環(huán)境能讓他們心情愉悅和工作效率的提高。智能照明為辦公室?guī)�來了舒適和人性化的光環(huán)境，比如，在會議室采用的智能自動調(diào)光系統(tǒng)有多種預(yù)先場景設(shè)置，簡單的一個按鈕就可以切換出不同的照明模式，為辦公人員提供所需的舒適燈光，使員工處于最佳的工作狀態(tài)。

　　同時,良好的節(jié)能意識也能在智能照明系統(tǒng)內(nèi)完美體現(xiàn)，智能化系統(tǒng)的自動感應(yīng)控制裝置可以有效地利用自然光使照明環(huán)境保持在恒照度，可自動關(guān)閉無人區(qū)域的照明設(shè)備，將不必要的能耗降到最低，使節(jié)能達(dá)到 75%以上。

　　總之,舒適先進(jìn)的燈光猶如美妙的音樂，于潛移默化之中影響人們的工作狀態(tài)。隨著日常商務(wù)事務(wù)的日漸繁忙，人們在辦公室呆的時間也越來越長，對工作環(huán)境的關(guān)注也愈加重視，高品質(zhì)的智能化辦公照明進(jìn)駐辦公室將提升人們的工作效率。

　　3.2.3 公共設(shè)施領(lǐng)域——綠色環(huán)保

　　智能控制技術(shù)在公共設(shè)施中的應(yīng)用也非常重要。隨著科技的發(fā)展，可以在隧道內(nèi)用智能路燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)路燈，這種“精明”的路燈不僅可以全天候亮燈，而且還能隨著太陽光線的強(qiáng)弱而自動調(diào)節(jié)燈光的強(qiáng)弱，既避免內(nèi)外光差對駕駛?cè)藛T的影響又節(jié)能且環(huán)保。

　　同樣，很多橋洞最普遍的問題就是橋下光線太暗極易發(fā)生事故。隨著智能控制 LED 照明系統(tǒng)的應(yīng)用，這種狀況也得到了改變，例如應(yīng)用了目前國際上普遍推廣的 LED 智能無級控制燈系統(tǒng)后，可使燈的發(fā)光強(qiáng)度隨著早晨太陽的升起而漸漸增強(qiáng),又會隨著太陽的偏西而漸漸減弱進(jìn)入夜間照明模式。

　　3.3 打造利潤新增長點

　　未來幾年，中國 LED 照明的市場規(guī)模將突破 1000 億美元，而目前國內(nèi)的智能控制 LED 照明市場滲透率還不足 2%，產(chǎn)品應(yīng)用主要體現(xiàn)在可調(diào)光調(diào)色的居家照明和可調(diào)亮度的 LED 道路照明。未來智能家居照明和智能道路照明等市場將大大擴(kuò)大，即使以 20%的滲透率計算，也有數(shù)百億美元(合計千億元人民幣)的市場空間待發(fā)掘。

　　據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，搭配了智能控制的 LED 燈具出廠價比普通燈具高出了 20%至 30%。僅此一項智能化配置就可以為燈具至少增加 20%的毛利潤，而一些高端的可調(diào)光調(diào)色類產(chǎn)品甚至可以達(dá)到 30%以上的毛利潤。

　　在智能控制 LED 照明廣闊的市場打造利潤新增長點，其發(fā)展趨勢主要有以下幾方面：

　　(1)品牌集成各方贏利

　　品牌集成將是智能控制照明的發(fā)展趨勢，將不同品牌的產(chǎn)品集中到一個平臺上，最大好處是可以將各品牌的最好產(chǎn)品集中到一個項目中完善家居的智能化。事實上，市場上照明產(chǎn)品種類繁多，如果要求所有的設(shè)備都是同一廠家的產(chǎn)品，或一個系統(tǒng)只能用同一個廠家的所有產(chǎn)品配套是不現(xiàn)實的。而且，客戶在性能和價格上也缺乏自主權(quán)——要么全盤接受，要么只能全部放棄。統(tǒng)一的控制平臺則能很好地兼顧各方利益，客戶可以選擇任意產(chǎn)品，只要它在性能上也符合要求，這樣，客戶在預(yù)算上也會有很大的主動性。

　　(2)走向以人為本的科學(xué)化照明

　　智能控制照明將從純粹的智能功能的發(fā)展轉(zhuǎn)向更注重人的行為的智能照明。以人的行為、視覺功效、視覺生理及心理研究為基礎(chǔ)，開發(fā)更具有技術(shù)含量的以人為本的高效、舒適及健康的智能化照明。

　　(3)滿足個性和層次化的照明

　　智能控制技術(shù)與照明的結(jié)合使照明更進(jìn)一步地滿足不同個體和不同層次群體的照明需求，使照明從滿足一般需求到滿足個體和個性化需求的必不可少的技術(shù)手段。這也應(yīng)該是智能控制照明的發(fā)展方向。

　　(4)智能照明與新光源結(jié)合,創(chuàng)造嶄新照明文化

　　智能控制、LED 光源和照明技術(shù)的結(jié)合，將構(gòu)筑嶄新的照明技術(shù)平臺，其應(yīng)用領(lǐng)域從智能家居照明到智能化的城市照明，有無限廣闊的應(yīng)用前景，并且正在創(chuàng)造一種嶄新的高技術(shù)和高科學(xué)思想含量的照明文化。智能化照明的出現(xiàn)又給燈具市場迎來熱議和更多的期待。