智能照明控制系统发展趋势探讨

2020-08-07王亚东

上海节能 2020年7期

王亚东

上海宝临电气集团有限公司

0 引言

信息控制技术的发展, 现代建筑中照明控制在楼宇自控系统中占据重要的位置。智能照明系统是根据人们对光强度的需求，通过硬、软件的设计来调节光照强度，实现室内照明人性化和个性化。

传统照明控制方法是将被控制的设备以硬接线方式引入控制室, 这样不仅增加了投资成本, 而且还大大增加了灯回路的辐射干扰,对空间电磁环境造成污染。智能照明控制系统为现代建筑楼宇照明提供了新途径，微机型灯光控制系统，采用网络控制技术,使照明灯的电力线路不需经过控制室而直接引入室内室外。

随着照明要求的功能越来越多，照明功能智能化也越来越广泛应用，智能化是通过智能照明控制系统实现的。智能照明控制系统融合了通信技术、智能控制技术、现场传感器检测技术和微电脑芯片技术，具有无线遥控、遥测、遥信的功能。数字化、智能化、模块化的数据采集终端与上位机之间通过无线网络通讯，总控制室配有集中监控系统，管理人员可通过手机和地图界面控制和管理整个城市的景观灯，同时也可现场手动控制。智能照明控制系统具有技术性高、扩展性强、可靠性高、全天候工作、覆盖广的特点。

照明功能智能化更加节约资源，其营造出的立体感、层次感等舒适的气氛环境有利人们身心健康。

1 发展背景

早期的白炽灯、荧光灯、高强度放电灯均使用电子调光器，而现在以计算机技术为基础开发的灯光自动调光、自动关停新型照明控制系统使照明控制走向无人控制的新领域。

1）传统照明控制方式

传统照明控制分为开关控制和调光控制。调光控制又包括连续和不连续调光控制，光源分别为白炽灯和荧光灯。由于白炽灯和荧光灯都需镇流器，220 V工频电压经整流器整流后再为光源供电，故要实现调光控制，须有适应具体气体放电光源的镇流器匹配，通过控制镇流器输出电压的频率和电压来调节光源光通量。

2）自动照明控制方式

自动照明控制是利用数字控制技术来遥控灯具的开关。控制信号通常从控制中心发出，通过直接数字控制器控制配电回路中交流接触器的分合来控制配电回路的通断，从而实现灯具的开、关控制。自动照明控制解决了传统控制方式灯具控制分散、无法有效管理等问题。

3）智能照明控制系统

随着生活水平的不断提高，人们对照明要求也发生了很大变化，照明不再单纯地满足人们视觉上的明暗效果，而更趋于艺术性。21世纪数字控制技术的不断提高、网络化管理的渗透使多样化的照明控制成为可能，实现了建筑物照明艺术性、视觉效果丰富性的艺术效果。

智能照明控制方式使照明控制不再依赖楼宇自动管理系统，真正实现了照明控制的独立性,该方式不仅控制灯的开关，而且还能控制光源的调光，是一个集多种照明控制方式、现代化数字控制技术和网络技术为一体的控制系统，它的出现和发展，使照明控制和维护管理变得更简单，并为建筑照明提供了多种艺术效果，被越来越广泛地接受和应用。正确的照明控制方式、照明产品的高效率、长寿命、节电、节能是实现节约能源的有效措施，是照明艺术性和舒适性的有效手段。与传统照明控制相比，智能照明控制系统功能强、范围广、自动化程度高，实现了照明的高层次智能管理，提高了工作效率，节约了能源，延长了灯具寿命和减少了维护费用。

4）智能照明市场规模

智能照明市场规模不断扩大。随着消费者对照明光效、个性化照明、节能环保等要求的提升，智能照明作为最行之有效的解决方案，将成为行业发展的必然趋势。此外，近年来智能家居需求不断增长，智能照明作为智能家居的切入点之一，受到照明企业及智能控制企业的追求。2019年，中国智能照明市场规模约为231 亿元，同比增长约25%，正逐步驶入“发展快车道”，2015-2019年中国智能照明市场规模及增长速度见图1。

图1 2015-2019年中国智能照明市场规模及增长速度

5）智能照明系统市场份额

智能照明系统占据大部分市场份额，从产品结构看，智能照明产品主要是智能照明系统，约占整个销售市场份额的90%，其他10%为灯具和相关配件。目前，智能照明打开了行业长期成长空间，LED 智能照明产品的ASP 和附加值得到了提升，其发展空间远大于传统照明产品，快速替换期过后的长期成长动能来源得以解决。智能照明产品结构见图2。

图2 智能照明产品结构

2 发展现状

在当今世界经济全球化和区域经济一体化的背景下，随着信息行业和计算机产业的高速发展、人们物质与精神生活水平的提高，使人们对工作和生活环境的灵活性、高效性和舒适性要求越来越高，传统的工作、居住环境受到了强有力地挑战。照明亦是如此，人们对照明的要求越来越高，传统的照明由于不能适应当今时代低碳节能的要求被时代淘汰，并迅速由智能照明技术替代。

智能照明控制系统由中央控制器、主通信干线、分支、信息接口及控制终端等设备构成，是一个对各区域实施相同控制和信号采样的网络系统。智能照明的控制终端由调光模块、控制面板、照度动态检测器及动静探测器等单元构成，主控制器和终端通过信息接口元件连接，实现控制信息的传输。

2.1 有线智能控制系统

有线智能控制系统通常采用一对双绞线作为通讯介质，所有系统控制单元由该双绞线连接组成控制网络。每个系统控制单元发出的控制信号在整个控制网络里进行传播，需要该信息的控制单元接收到控制信息后，根据系统通讯协议的规定执行相应的动作，从而实现智能网络控制。

该方案系统单元设计简单，由于采用专用的双绞线作为通讯介质，故具有抗干扰性能强、通讯效果好，通讯稳定性高等优点。

2.2 无线智能照明系统

无线通讯技术的发展和互联网的兴起，采用无线通讯的智能网络控制系统开始出现。现代无线通讯技术和网络技术是实现智能照明系统的最佳选择。

2.3 智能照明控制系统的发展方向

智能照明控制系统，通常是将照明线路中的开关或控制箱作为现场总线中的一个网络节点，节点中所有的控制信号、开关灯的状态信号以及采集的电量信号等都通过该现场总线网络进行通信。现场总线方案解决了现场设备层每个控制开关通过一根线的点对点连接方式所带来的高成本，也减少了由于接线点多造成的不可靠因素。此外，现场总线系统还具有现场级设备在线故障诊断、报警、记录等功能及对声音检测、照度检测、图像采集、红外线信号采集等数据采集功能。现场总线传感器采集到的参数上传至中央监控主机，主机对参数进行分析、处理和计算后，做出各种控制决策，实现照明的智能控制和智能化管理。现场总线方案大大减少了电缆使用和电缆敷设工程费用，降低了工程成本。