基于物聯(lián)網(wǎng)的智能照明系統(tǒng)功能解析

林美　何文孝

摘 要：隨著科技的發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的智能家居概念已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的家居行業(yè)，文章通過理論和實(shí)踐相結(jié)合，重點(diǎn)研究了智能家居領(lǐng)域中的智能照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合傳感技術(shù)、ZigBee無線技術(shù)、嵌入式技術(shù)等實(shí)現(xiàn)一種安裝簡(jiǎn)單、方便、低成本、低碳節(jié)能和易于擴(kuò)展的智能家居照明控制系統(tǒng)，適用于家居、辦公、攝影、交通以至智能城市層面，改善了人們?nèi)粘Ｉ睢?/p>

關(guān)鍵詞：智能照明 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) ZigBee技術(shù) 傳感技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）10（a）-0001-02

十年前，網(wǎng)絡(luò)還是個(gè)新鮮的事物，十年后的今天，互聯(lián)網(wǎng)生活已經(jīng)全方面進(jìn)入了人們的生活，隨著自動(dòng)化與智能技術(shù)的日趨成熟，智能家居必將成為人們今后的生活必需，該文主要研究對(duì)象為智能家居中占重要位置的智能照明系統(tǒng)，它在同一場(chǎng)合，針對(duì)不同時(shí)段、不同目的的用戶對(duì)照明的差異需求，對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，系統(tǒng)所要達(dá)到的目的是節(jié)能、方便、高效、安全。采用“物聯(lián)網(wǎng)+照明”的模式運(yùn)行，為燈具裝上感應(yīng)器，采用ZigBee技術(shù)構(gòu)建局域網(wǎng)，繼而連接物聯(lián)網(wǎng)，可發(fā)揮數(shù)據(jù)傳輸功能、燈光調(diào)節(jié)功能等，適用于家居、辦公、攝影、交通以至智能城市層面，以改善日常生活。

1 項(xiàng)目研究目的

1.1 理論與實(shí)踐意義

一方面，智能燈具系統(tǒng)加上了物聯(lián)網(wǎng)的概念，在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，室外成員可以利用上網(wǎng)工具例如手機(jī)等通過連接互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)照明系統(tǒng)下的照明工具進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，利用情景感知技術(shù)提供一種人與家居、環(huán)境的自然交互[1]，顯而可見，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能照明系統(tǒng)必將為用戶帶來全新的生活方式，成為未來室內(nèi)生活的主角。

另一方面，區(qū)別于傳統(tǒng)燈具的不安全性、功率消耗大、光亮固定化，智慧燈具系統(tǒng)完全改變了此格局，加上傳感器預(yù)警，實(shí)現(xiàn)特定場(chǎng)合亮度控制減少功率消耗，還能保護(hù)眼睛，可用網(wǎng)絡(luò)操控等特點(diǎn)，給用戶帶來方便及安全，智能照明的出現(xiàn)，為L(zhǎng)ED市場(chǎng)提供了良好的發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)平臺(tái)[1]，也為人類生活創(chuàng)造了更加環(huán)保、節(jié)能、舒適、安全、綠色的生活環(huán)境。

1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前燈具科技的發(fā)展，LED燈具成為目前燈具市場(chǎng)的主力軍，但智能化的家居產(chǎn)品技術(shù)在全球也只有少數(shù)公司企業(yè)掌握，除了上游的國(guó)際品牌，在國(guó)內(nèi)沒有一個(gè)LED照明品牌有領(lǐng)先地位和創(chuàng)新技術(shù)，在中國(guó)內(nèi)地，用戶仍局限于傳統(tǒng)燈具的手動(dòng)開關(guān)、固定亮度，只唯一突破了傳感功能，相對(duì)于國(guó)外以及國(guó)內(nèi)沿海城市LED顯示市場(chǎng)發(fā)展滯后很多。

隨著社會(huì)對(duì)智能化要求的提高，LED市場(chǎng)正在尋求與物聯(lián)網(wǎng)融合，兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)形成有效的市場(chǎng)環(huán)境。

1.3 智能控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

和傳統(tǒng)照明相比較，智能照明很大程度上改善了傳統(tǒng)照明的缺點(diǎn)，并且添加了許多功能，給予用戶更好的生活方式、更舒適的生活條件，智能照明系統(tǒng)擁有以下優(yōu)勢(shì)。

1.3.1 延長(zhǎng)燈具壽命

通過軟啟動(dòng)功能，避免大電流和燈光突變對(duì)燈絲的沖擊，能夠使光源壽命延長(zhǎng)2～4倍，有效延長(zhǎng)燈具壽命，對(duì)于一些大量使用光源和安裝困難的區(qū)域有更突出的作用[2]。

1.3.2 可觀的節(jié)能效果

通過照明系統(tǒng)的燈光調(diào)節(jié)功能，全開全關(guān)，以及場(chǎng)景控制功能，極大地改善了對(duì)供電的耗費(fèi)，利用最少的能源保證最舒適的燈光效果，既降低了用戶的電費(fèi)支出，減輕了供電壓力，還有效地節(jié)約了能源。

1.3.3 實(shí)現(xiàn)照明的人性化

照明不再是單調(diào)的開關(guān)啟動(dòng)和固定亮度，通過場(chǎng)景控制和亮度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)人性化功能，加上其擁有的人機(jī)交互功能（通過配套的軟件實(shí)現(xiàn)），提高了用戶對(duì)生活的滿意度。

1.3.4 場(chǎng)景控制，提高工作效率和工作質(zhì)量

通過燈光調(diào)節(jié)功能，給眼睛提供最合適的燈光效果，避免使人產(chǎn)生不適、頭暈?zāi)X脹、眼睛晦澀疲勞的感覺，從而提高工作效率，通過場(chǎng)景控制，給人最佳舒適感、提高生活質(zhì)量，用戶能在最佳的條件下保持最好的狀態(tài)。

1.3.5 可廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)智能化管理

智能照明系統(tǒng)不僅僅運(yùn)用于家居行業(yè)，還可在一些功能的改變下，運(yùn)用于去其他場(chǎng)景，例如酒店管理，城市路燈，辦公領(lǐng)域等。通過智能化管理，更好的節(jié)約能源和提供方便快捷的生活條件。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 室內(nèi)照明系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)賦予照明控制的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是：照明系統(tǒng)擁有“記憶功能”，能夠記錄用戶的習(xí)慣和生活方式，還能利用情景感知技術(shù)提供人與家電、環(huán)境的自然交互，此外，它還可以預(yù)測(cè)使用者的需求，在物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)廣闊平臺(tái)上，室內(nèi)照明系統(tǒng)必將為用戶帶來全新的生活方式[1]。室內(nèi)的照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

物聯(lián)網(wǎng)的智能化還體現(xiàn)于，它結(jié)合了大量的智能傳感、無線通信等技術(shù)，使智能照明系統(tǒng)能夠“感應(yīng)”環(huán)境，根據(jù)環(huán)境的變化做出相應(yīng)的回饋反應(yīng)，為用戶提供最合適、最舒心的服務(wù)[3]。圖2所示為照明系統(tǒng)控制原理圖。

智能照明系統(tǒng)通過內(nèi)置的傳感器感知到外界的環(huán)境變化，反饋到系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)不同的情況做出不同的工作指令，以時(shí)刻保持最佳的狀態(tài)。

2.2 ZigBee構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)

為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制大批量的燈具，需要一個(gè)智能照明系統(tǒng)和若干個(gè)ZigBee模塊構(gòu)成，具體如圖3所示。系統(tǒng)可以使用GSM網(wǎng)絡(luò)，ZigBee實(shí)現(xiàn)信息之間的傳遞交互，用戶可以在戶外通過手機(jī)等上網(wǎng)工具控制家中的照明裝置，實(shí)現(xiàn)智能化控制，也可通過聯(lián)網(wǎng)工具對(duì)燈具光照的亮度，根據(jù)環(huán)境濕度等進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同地點(diǎn)使用不同光照的效果，達(dá)到節(jié)能舒適的目的。

3 結(jié)語

隨著物聯(lián)網(wǎng)和LED技術(shù)的成熟，物聯(lián)網(wǎng)與LED的一體化必將成為智能照明未來發(fā)展的主要方向。“物聯(lián)網(wǎng)+LED”必然達(dá)到1+1>2的效果，它打破了傳統(tǒng)燈具存在的缺陷，為智能家居模塊作出了突出的貢獻(xiàn)，該文只講解了智能照明系統(tǒng)的其中一部分，它有效地延長(zhǎng)了燈具的壽命，達(dá)到節(jié)能低碳的效果，還通過燈光調(diào)控實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景控制，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，其重要的作用是使智能家居更加“智能”，從節(jié)能、環(huán)保、運(yùn)行維護(hù)及便于使用等多方面看，智能照明控制方式必將成為照明控制的主流。

參考文獻(xiàn)

[1] 張秋惠.基于物聯(lián)網(wǎng)的LED室內(nèi)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨勢(shì)研究[J].現(xiàn)代裝飾：理論，2012（4）：47.

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[3] 劉謀黎.基于物聯(lián)網(wǎng)的高校教室照明節(jié)能方案研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014（12）：77-78.