智能照明控制技术发展现状与未来展望_梁人杰

2014年4月第25卷第2期照明工程学报ZHAOMING GONGCHENG XUEBAOApr．2014Vol.25No.2智能照明控制技术发展现状与未来展望梁人杰（南京理工大学测控技术与仪器专业，江苏南京210094）摘要：照明智能控制是绿色照明的基石，是现代照明不可缺少的核心技术之一。

文章分析了照明控制技术一百多年的发展历程，讨论了主要照明控制网络，并提出了提高与推广的方案；文中强调了照明优化节能是核心任务，并给出了基于物联网的道路照明优化控制思路与方案；本文着重阐明一种新的理念：智能控制与固态光源联姻，必将突破传统的照明方法，超越传统照明的功能，还提供了新型智能灯具研发方案与思路。

关键词：智能照明控制；LED；节能照明；照明控制网络；一体化灯具；超越照明中图分类号：TM923文献标识码：A DOI：10.3969 j.issn.1004-440X.2014.02.003Intelligent Lighting Control Technology DevelopmentStatus and Future ProspectsLiangＲenjie（Nanjing University of Science and Technology，Measurement and Control Technology and Instrument Specialty，Nanjing210094，China）Abstract：Intelligent lighting control is the cornerstone of green lighting．It is one of the indispensable core technologies of modern lighting．The article analyzes the development process of the lighting control technology over one hundred years，discusses the main lighting control network，and put forward the improvement and promotion plan．The article emphasizes that the lighting energy saving optimization is the core mission and propose the idea of road lighting control optimization based on the internet of things．The article presents a new concept of combining the intelligent control together with the solid-state light source，which will break through the traditional lighting methods，surpass the traditional lighting functions，and provide new thoughts for intelligent lighting research and development．Key words：intelligent lighting control；LED；energy saving lighting；lighting control network；integrated lamp；beyond lighting1引言1879年，爱迪生发明了白炽灯，人类从此进入了电气照明的新时代，白炽灯因此被誉为人类进入现代文明的里程碑。

正如很多史学家所认为的，人类照明技术的发展史与人类的文明史同样久远。

作为照明技术重要内容之一的照明控制技术，也同样如此。

从爱迪生控制电灯泡的机械式电气开关开始，照明控制技术的发展，经历了一个多世纪的发展，如图1所示。

历史上每一次重大的科技突破，照明控制技术也随之前进了一大步。

迄今为止，照明智能控制技术的发展，已经经历和跨越了电气时代、微电子时代、计算机时代和网络通信时代，并度过了照明光源的几次革命。

今天的照明智能控制技术正是与人类的光源技术、电气技术、微电子技术、微机技术、自控技术、通信技术和网络技术的学科交叉，紧密结合和相互渗透的结晶。

在数码时代、信息社会、网络世界的今天，照明智能控制技术把现代照明推向了节能化、智能化、16照明工程学报2014年4月图1照明控制技术发展历程与趋势Fig.1The development course and trend of lighting control technology信息化、人性化、艺术化、个性化的全新高度。

照明智能控制的重要地位，必不可少，已越来越受到人类的青睐。

电气化、自动化、智能化是照明智能控制前进的足迹。

今后，照明智能控制将伴随着人类高新技术的征程，向着智慧化的方向前进。

2优势与理念照明智能控制通过节能模型控制、智能开关、智能调光、“软开/软关”、红外传感器随机实现“人来灯亮，人走灯灭”或“人来灯亮，人走灯暗”，光敏传感器结合自然光的恒照度照明，各种灯光场景设定，定时、分时与分区照明，抵御电网波动与浪涌等一系列照明控制策略，可实现照明节能与呵护光源［1 8］。

在建筑室内照明智能控制领域，照明节能率可达15% 75%，延长光源寿命2 4倍。

在道路照明领域，按目前控制水平，一般节能率约10% 15%，最好的大致也能接近30%左右。

实现室内照明的人性化、个性化和艺术化灯光场景，及其一键化的便捷控制，以及城市夜景照明或装饰照明的各种动态艺术灯光演示，把人类的光环境提升到一个全新的境界。

传统的光源，特别是曾一度是主流照明光源的气体放电光源，可控性能极差，开关次数越多寿命越短，大范围调光会面临工作状态的恶化，功率因数补偿不尽理想，并非能够适应与发挥智能照明控制技术的优势，而LED、OLED、QLED等固态光源，没有脆弱的灯丝或其阴极，所具有的微秒响应时间的可控特性，丰富的光谱，体积与结构充分的“柔性”，以及能适应任意降功率或调光使用等一系列优势，成为了智能照明控制技术的天然配偶，使得照明智能控制技术如虎添翼，同时，智能照明控制的功效提升，又更加凸显了LED等固态光源的优势，使其变得越发不可战胜，进一步巩固和增强其成为主流照明光源的霸主地位。

今后，LED等固态光源与照明智能控制融合，将会突破传统的照明方法，超越传统照明的功能，产生史诗般的神奇功绩。

推广绿色照明，追求节能低碳，如果仅一味崇拜光源的发光效率，有失偏颇。

照明智能控制自适应的优化控制，能充分发挥照明节能的潜能，可以把实际的照明功率密度值LPD降到极致，远低于最新照明标准制定的指标。

第25卷第2期梁人杰：智能照明控制技术发展现状与未来展望17综上所述，今天，照明智能控制的优势已经使人类产生了新的理念。

如果忽视照明智能控制，绿色照明事业将会停滞不前，照明的现代化将无从谈起，照明智能控制技术已成为绿色照明的基石。

3现状与发展目前，主流的照明智能控制系统主要是总线式照明智能控制系统或网络、LED城市夜景照明控制系统、城市路灯/景观照明无线集中监控系统和一体化的LED智能灯具等大类。

3.1总线式照明控制网络国内外，总线式照明智能控制系统或网络，有基于分布式控制总线DCS（Distributed control System）原理和现场控制总线（Field Control System）原理的测控系统，而目前在建筑照明领域，应用更多的是后者。

现场控制总线是一种由一系列嵌入微处理机的分布式智能控制模块组成的控制总线，可脱离主控设备运行，不会因上位机故障而瘫痪，可靠性高，是自动控制领域以数字通信替代传统4 20mA模拟信号传输标准和普通开关量信号传输方式的新一代控制总线，属于全数字、可自主运行、串行式、多点互联、可寻址、双向通信的智能通信测控系统。

基于现场控制总线的照明智能控制系统，遵循ISO/ OSI，TCP/IP通信协议和IEEE802局域网（以太网）标准，有与这些标准对应的开放性能、通信带宽、传输速率、传输介质和网络拓扑，为了有效通信，共享介质访问控制方式采用载波监听多路访问/冲突检验方式（CSMA/CD），大多数总线式照明智能控制系统的底层遵循IEEE802局域网标准，采用非屏蔽五类线，全二线联网，网络拓扑允许为总线型、星型、树型，但不可为环型。

总线传输速率为9.6Kbps。

而通过网桥、交换机，或光纤传输与光纤交换机，总线式照明智能控制系统可以扩展成中、大型的照明智能控制网络。

总线式照明智能控制系统所具有的开放性，使得运用智能网关、智能路由器、交换机、光纤与光纤交换机或无线基站AP，几乎可以与任意不同通信协议的有线或无线通信网络互联，如通过ＲS485、WLAN、Wi-Fi、ZigBee、DMX512、GPＲS/3G、4G等，既可灵活升级或扩展成为多功能的或大型和远程控制的开放系统，又可实现任意地域的便携电脑、智能手机、平板电脑等手持终端的无线移动式灯光场景监控。

总线式照明智能控制系统，从上世纪90年代后的历届奥运会体育场馆照明，到大型建筑、工矿企业、道路照明、城市夜景、公共照明、高铁动车、家居建筑等方面已经得到了大量应用。

照明智能控制系统在多年发展过程中，实际上已从照明控制延伸成为智能建筑、楼宇自动化与建筑能源管理系统。

在智能家居中除灯光控制外，还可以实施空调、采暖、窗帘、天窗、A/V系统、安防、消防、电梯等的测控管理。

事实上，由于功能不断扩展，集成传感器增多，总线式照明智能控制总线已成为物联网的成员。

目前，专门面向照明的总线式智能控制系统，国内外品牌繁多［9 15］，主流品种有：Philips SCENIO、C-BUS、Dynet、HDL-BUS、Lon Works、KNX EIB、GＲANDAＲ、luxCONTＲOL、Nico、i-bus、Instabus、HomeServer、Futronix、DALI、Lutron、E-lighting、ZEIOT、HOTOP、EC-NET、PrecisetechNet、iisfree、DVACO、LIGHTSPACE等。

但是，迄今的总线式照明智能控制系统，在系统设定上存在专业性太强，编程麻烦，成为普通用户很难随意调整设定的电气系统，难以普及［16，17］。

例如：当室内灯光场景编程设定后，如须改变，普通人群无能为力，必须求助专业人士解决。

还有，一些感应传感器性能比较粗糙，例如：红外感应传感器仅为单物理参数鉴别，容易产生错判与误动作；照度传感器难以实现较大范围较准确的照度平均值测量，难以做到照明节能的精准控制；此外，总线式照明智能控制系统主要是综合布线，安装麻烦，改造也较繁琐；还有，如何实现真正优化控制等问题，也需探讨如何提升，等等。