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      智慧照明讓生活更美好

      文章出處:責任編輯:查看手機網址
      掃一掃!智慧照明讓生活更美好掃一掃!
      人氣:-發表時間:2017-12-28 16:43【

      這個世界哪怕僅一天沒有光明都是不可想象的。因不能馴服自然光源,人類只好轉向人造光源,其中電光源是最重要的一種。1879年,愛迪生首度發明了可以市場化的白熾燈,電光源取得第一個飛躍;1938年,熒光燈(低壓氣體放電燈)誕生,電光源取得第二個飛躍;1993年,中村修二發明藍光LED技術,逐漸引爆了LED照明光源的大量商品化,是電光源發展史上的第三個飛躍。根據已有的數據顯示,目前全世界25%的電力都被用于照明,而使用LED燈具之后,用于照明的電力將會降低到4%,這無疑將改變整個世界。正是由于這個世紀貢獻,中村修二等3人于2014年獲得了諾貝爾物理學獎。

      圖1是歐洲照明協會2025年戰略路線圖,它清楚描述了照明行業已經經歷和即將發生的深刻變革:光源LED化以實現低碳綠色照明,LED光源光效不斷提高及智能照明系統的使用以推動可持續的節能進程,以人為本、智慧照明以營造健康舒適的生活。

      目前,我們正處于智能照明向人本照明(即智慧照明)過渡的階段。智能照明的主要目的仍然是節約能源,利用LED光源亮度容易控制的特點,在燈具中結合了傳感器及智能驅動,通過傳感器實時監控與跟蹤感知外界環境參數,根據用戶的需求對LED完成開關燈控制、亮度調節、色溫調節甚至色彩控制,從而實現多種功能化照明。

      而智慧照明是照明控制的高級階段。在智能照明控制的基礎上,隨著物聯網和云計算技術的興起,基于大數據及機器學習等人工智能技術,通過主動感知用戶所處環境、理解用戶照明喜好、挖掘用戶照明需求,自動構建舒適健康的照明環境。

      智能照明和智慧照明的邊界是模糊的,如果一定要加以區分,則可以這么來理解:智能照明按照人們定義好的控制邏輯來工作,而智慧照明則能夠主動、智能地規劃控制邏輯,以實現以人為本的照明目標,這個進步靠大數據和機器學習等人工智能技術來推動。

      智慧照明的智慧程度是隨著科技的發展而逐漸深化的。在人們工作和生活的多個方面中,智能照明控制系統正在或將要為人們提供多重服務并帶來顯著的社會效益,譬如:

      1.節能及降低照明設備運維成本。通過多個照明控制策略,在滿足照明需求的基礎上最小化照明能耗,譬如:光照度分布控制、帶動靜感應和位置傳感的照明控制、日光采集和窗簾聯動的照明控制、分時間區段自動調光控制等。本著節能的目標和對節能效益共享的探索,還催生了新的商業模式,即分享節能效益的合同能源管理,為了實現節能最大化和降低燈具替換、檢修成本,燈具能耗統計、工作狀態監控和故障上報功能是必需的。

      2.實現特定工作場景或氛圍。智能會議控制系統,照明控制是其中的一個子系統,根據會議議程的需要,照明現場需要在多個場景模式之間切換,譬如歡迎模式、休息模式、投影模式、會議模式等。另外,在某些特定場合,譬如展覽館、劇院、室內種植養殖照明等,對燈光環境參數要求很嚴格,需要通過智能照明控制系統來調節LED光源,才能產生適合的光環境:適合的照度和光照分布、亮度/波長/顏色/色溫搭配、視覺誘導、增強色彩和質感、增強分辨率等。

      3.調節人體生理節律。健康照明,不僅僅是指適合的亮度、無炫光和無頻閃等視覺健康需求,還包括工作安全和效率提高、生理節律調節及疾病康復等心理和生理健康需求。一天中自然光的變化規律表明,適度亮度下的高色溫環境可以抑制人體褪黑素分泌、誘發警覺度、提高工作效率;而低色溫環境則會刺激褪黑素、促進放松與睡眠;高色溫但亮度不夠的環境中,人們會感到陰沉和情緒低落。通過智能照明控制系統,按照一天內自然光的變化規律,在室內模擬自然光的光環境,提供符合人們健康需求的LED生理照明,可以提高照明舒適度、調節生理節律、改善情緒、提高工作效率、輔助治療疾病等。

      4.物聯化下的照明聯動。在物聯網大潮及萬物互聯趨勢的沖擊下,傳統的照明產業也在致力于自身的產業升級,逐步融入智能家居、智能建筑以及智慧城市體系。在未來的智能家居、智能建筑和智慧城市這一大體系、大平臺概念下,所有設備將通過信息的自動感知、交互、智能分析和控制融合在一起,照明設備能和其他業務設備之間互聯互通、物物間協同聯動來達到人本照明的效果。舉例來說,智能建筑中理想的智能會議系統平臺,能融合燈光系統、投影儀、顯示器、電動屏幕、電動窗簾、多麥克風及音箱等設備。在準備播放PPT時,相關設備協調聯動:電動屏幕自動展開,投影儀和顯示器自動開啟,燈光系統自動切換到投影模式,電動窗簾會根據窗外光照強度和室內投影模式照明自動調整遮陽角,PPT主講者的麥克風進入工作狀態,而其他麥克風進入噤聲狀態;PPT播放完畢,進入會議討論議程時,相關設備開始新的協調聯動:投影儀自動關閉散熱降溫,燈光系統自動切換到會議模式,電動窗簾會根據窗外光照和室內會議模式照明自動調整遮陽角,參會者面前的麥克風全部都進入工作狀態。

      在技術層面上,智能照明系統在融入智能家居、智能建筑和智慧城市時,遇到的主要障礙是“信息孤島化、市場碎片化”問題,不同類型設備來自于不同企業,相互之間沒有遵循統一的標準。目前,KNX作為全球性知名的樓宇控制協議總線開放式標準,基于不同應用層協議的智能照明系統(譬如DALI、DMX512、ZigBee-Lighting-Link等),借助于協議轉換網關或者信號接口模塊,都能和KNX總線下的其他業務系統(譬如環境探測、安防監控、會議系統、暖通空調等)有機地融合和聯動。專業的智能照明系統方案商,得以專心做精自己的核心產品,再通過協議轉換網關而融合到KNX總線平臺下的智能建筑中,如圖2所示。


      5.拓展基于智能照明系統的其他增值服務。提供和照明本身相關的服務是智慧照明系統的基本服務,比如為人服務(基本照明和健康照明)、為動物服務(養殖照明)、為植物服務(植物照明),基本服務的特征是智能照明系統關注于LED燈具輸出光的亮度、顏色、色溫、波長等參數方面的智能控制。

      為了避免基礎設施的重復建設,可以基于智能照明系統的設施資源,來拓展照明業務之外的增值服務。智能照明系統有如下的設施資源或者照明業務特征可被利用:

      現成的供電線和密集泛在的燈具分布。有人的地方就有照明,室內照明燈具密集分布,照明燈具遍布社會每一個角落。由于LED燈具和供電線路具有天然共存關系,可以借助PLC(電力線通信)技術和PLC/以太網網關,將每盞LED燈接入互聯網。只需要將PLC芯片植入燈具,LED燈具就可以接收并轉發電力線上輸送的信息,而不需要為每盞LED燈單獨鋪設網線,這極大降低了信息接入成本。密集分布的智慧燈具,可以成為微型信息節點,將成為一張天然的、獨立于電信部門基站而布設的泛在信息網;用戶不需要支付昂貴的無線電頻段使用費,也不需要和WiFi等技術爭搶早已擁擠不堪的免費頻段。

      智慧照明燈具可以成為智慧城市的信息發布節點(廣播或警報信息)和信息接收節點(分布式傳感網),這些微型的“基站”比電信部門的基站布設得更密集、無處不在(即使在地下隧道內)、節能、安全、綠色環保,不需購買無線頻譜。智慧燈具將成為物聯網世界最大的末梢感知和信息網絡,環境類傳感信息(溫濕度、氣壓、污染指數)、有毒氣體泄漏檢測傳感信息(煤氣、甲烷等)、火災/煙霧檢測傳感信息等,都能通過集成于燈具的小型傳感器來獲取得到。密集泛在的智慧燈具,充當信息接收節點,實現多維、聯合、協同感知。

      簡而言之,智能照明系統作為傳統LED照明產業的升級,尤其在將來電力光纜大量普及的助推下,可以逐步走向智慧城市建設的中心,實現照明網、電力網和信息網的三網融合。

      固定的燈具布設位置。每盞LED燈都具有唯一編號,對應于固定的位置坐標,這使得基于位置的服務(LBS)得以精確到每一盞燈的位置??梢栽O想,用戶通過附近的燈將自己的位置傳送給云端,然后云端通過燈為用戶提供對應的位置服務信息,以支持定位導覽、人員資產追蹤、商品信息推送及導購、公共安全及人員搜救等服務?;跓艟叩氖覂榷ㄎ患夹g及其應用,將成為戶外定位技術及應用的補充。

      LED燈具輸出的可見光??梢姽馔ㄐ艑⑼ㄐ排c照明有機結合,開發可見光新型頻譜資源,依托廣泛覆蓋的照明網絡實現“照中通”,為解決室內網絡的“末端接入”和“深度覆蓋”問題提供嶄新手段。具有可見光通信功能的LED燈具,可實現定位、音視頻傳輸、寬帶接入互聯網等功能。

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      0月22日,在上海飛樂音響股份有限公司隆重召開了國家重點研發計劃“戰略性先進電子材料”重點專項“新形態多功能室內智慧照明關鍵技術及系統集成”項目啟動會,該項目的目標是在室內照明區域建立一個集多維傳感、互聯互通和智能控制于一體的智慧照明燈聯網,可以支撐傳統燈具與多功能傳感/通信模塊的集成,燈具之間、燈具與云平臺之間、燈具與移動終端之間的互聯互通和基于大數據處理的智能控制。為實現以人為本的智慧照明開展關鍵科學問題的研究、研發核心技術和相關產品、積累示范經驗。本項目的開展,將為國家在智慧照明研發和應用領域培養一批專門人才、形成具有自主知識產權的技術和標準體系、推動國內相關技術的產業化,最終為我國搶占智慧照明國際制高點提供強有力的支撐。

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