智能照明應(yīng)用發(fā)展與趨勢

王子卓越

?

智能照明應(yīng)用發(fā)展與趨勢

王子卓越

（河南平頂山舞鋼市第一高級中學(xué)，河南 平頂山 462500）

燈是人類征服黑暗的一大發(fā)明，你能想象黑夜里沒有燈照明嗎？答案是不能，人們已經(jīng)習(xí)慣了在燈光的陪伴下度過黑暗，迎來黎明。從古至今，燈一直是光明的代名詞，驅(qū)逐黑暗，帶來希望，人們寄予了燈很多美好的愿望。不同的年代，有不同的燈，從早期的燧人氏磚木取火，到后期的油、電到現(xiàn)在琳瑯滿目的裝飾燈，照明工具經(jīng)歷了無數(shù)次的變革。這既是照明的發(fā)展歷史，也是人類發(fā)展史的見證。而現(xiàn)在，燈不僅僅是照明工具，隨著燈的普及與發(fā)展，對燈的使用性能要求也越來越高。從2013年智能硬件開始興起，智能照明開始慢慢涌現(xiàn)。由于互聯(lián)網(wǎng)無處不在，智能照明將不再是空話。

電燈；智能照明；智能化；工業(yè)革命

1 電燈與照明簡述

1.1 電燈概述

電燈是通過將電能轉(zhuǎn)化為光的人造照明用具，出現(xiàn)于第二次世界工業(yè)革命，是美國科學(xué)家愛迪生通過1 000多次堅持不懈的試驗(yàn)，在1 600多種材料中找到了耐熱的材料——竹絲，就這樣世界上第一盞可以長時間亮燈的電燈出現(xiàn)了。之后，愛迪生又通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可以鎢絲作為燈絲，其性能優(yōu)于碳化的竹絲，這樣就有了我們現(xiàn)在比較常見的鎢絲電燈。

早期的燈具樣式比較簡單，功能也比較單一，而目前的燈具集合外形與功能于一體，既要具有相對某些場景的實(shí)用性，還要具有裝飾性的外觀。現(xiàn)代的燈具大致按場景分為家居照明、工業(yè)照明、商業(yè)照明、道路照明、景觀照明等。家居照明是源于最初的電的出現(xiàn)而發(fā)明的最早的白熾燈，之后逐漸有了熒光燈、節(jié)能燈、LED等；商業(yè)照明也是在白熾燈基礎(chǔ)上形成的，主要分為聚光、泛光，例如常見的LED顯示屏、街上的各色標(biāo)牌、廣告燈、背景燈等；工業(yè)照明的燈源以氣體放電燈、熒光燈為主，同時根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場具有防爆、防水、防塵等特性；道路照明燈則要在照明的同時考慮到安全照明范圍以及燈光的透霧性；而景觀照明并不需要太高的照度，只要考慮到其美觀性與節(jié)能性。

電燈的照明涉及到我們生活的方方面面，是我們的日常消耗品，而隨著社會的進(jìn)步與科技的發(fā)展，燈具所具有的性能與功能也趨于多樣化。

1.2 照明的發(fā)展歷程

日出而明，日落而黑，我們的祖先都是利用自然光的天然照明。照明是為了創(chuàng)造良好的可見度，更加方便人類的生活，它是一種利用各種光源（自然光、火把、燈具等）照亮人們工作或生活場所的一種措施。而照明又分為天然采光和人工照明，前者主要利用太陽和天空光產(chǎn)生的，后者則是人為通過某種手段實(shí)現(xiàn)的。

我們的生活離不開燈光的照耀，在電燈出現(xiàn)之前，人們是怎么照明的呢？在遠(yuǎn)古時期，人們最初對于燈的設(shè)計靈感是來源于燒烤獵物，人們發(fā)現(xiàn)動物脂肪可以燃燒，通過石頭盛放動物脂肪，第一盞燈就產(chǎn)生了；春秋時期，人們發(fā)現(xiàn)植物油也可以燃燒，就將豆脂放在陶制的器皿里，再放上一條燈芯就可以燃燒了，這也是后期煤油燈的雛形；隨后的夏商時期，人們逐漸掌握了冶煉技術(shù)，青銅燈逐漸開始盛行，之后植物油燈又被煤油燈取代，當(dāng)然，在使用油燈照明的同時，人們并不滿足，公元前3世紀(jì)左右，人們發(fā)明了蜂蠟做成的蠟燭；在18世紀(jì)發(fā)明了石蠟做成的蠟燭，并開始用機(jī)器大量生產(chǎn)；直到19世紀(jì)末，愛迪生發(fā)明了電燈，從此人類走向用電照明的時代。

照明經(jīng)歷了從火、油到電的發(fā)展歷程，是人類文明與科技不斷進(jìn)步的真實(shí)寫照，也是人類追求美好生活不懈努力的結(jié)果。

2 智能照明

2.1 照明的重要性

照明對于人類的重要性是無庸置疑的，我們的日常生活離不開照明。在工業(yè)制造中，隨著生產(chǎn)力的進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)對于照明的要求也在逐步提高，而不同的生產(chǎn)制造需要不同的滿足生產(chǎn)條件的燈，想要提高生產(chǎn)效率，一種適合且好的照明工具就顯得尤為重要。例如在大型倉庫或生產(chǎn)車間等一些高度比較高的廠房，需要光源集中、高度照射較大的深照型燈具，配光范圍比較寬，照射面積比較廣的廣照型燈具就適用于會議室、教室等地照明。

燈具的色溫會影響人的心情，冷光比較明亮潔凈，給人一種較為清晰明亮的感覺，適用于工作、學(xué)習(xí)；而暖光可以制造一種較為溫馨自然的環(huán)境效果，帶著陽光的效果，給人一種溫馨舒適的效果。同樣，照明的明暗度，即照度，也可以通過調(diào)節(jié)光照的明暗形成不同的光照效果。而我們每天無論工作、學(xué)習(xí)，或是購物、游玩，每個地方都會有燈為我們帶來光明，它已經(jīng)是我們不可分割的一部分。

2.2 智能照明簡述

從愛迪生發(fā)明電燈距今已有一百多年的歷史，在短短的一百多年的時間，照明燈具與系統(tǒng)發(fā)生了翻天覆地的變化。如今，照明燈具的靈活性和精度越來越高，使用越來越廣泛，尤其在LED燈以及熒光燈出現(xiàn)以后，照明燈具與系統(tǒng)朝著自動化與智能化的方向發(fā)展。照明行業(yè)是20世紀(jì)90年代進(jìn)入中國市場，但由于受到消費(fèi)者的消費(fèi)意識、市場環(huán)境、產(chǎn)品價格等的影響，導(dǎo)致其發(fā)展較為緩慢。但近些年，由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，智能化已經(jīng)是當(dāng)代科技的潮流，照明系統(tǒng)也不例外。

智能照明是指結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、有線以及無線通訊技術(shù)（比如WiFi、GPRS、NB-IOT等）以及計算機(jī)的智能化信息處理功能（如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等），實(shí)現(xiàn)對照明設(shè)備的開、關(guān)、明暗度調(diào)節(jié)、定時開關(guān)、節(jié)能、檢測等功能。與傳統(tǒng)的照明相比，由于智能照明可以實(shí)現(xiàn)更為高效、安全、節(jié)能的效果，因此，智能照明在道路交通領(lǐng)域、家居、市政建設(shè)、公共領(lǐng)域設(shè)施中廣為應(yīng)用。智能照明控制系統(tǒng)有許多的特性，比如它可以隨著不同的場景而更換不同類型的燈光，甚至是燈光的淡入和淡出都能得到完美切換，或根據(jù)設(shè)定的程序定時控制，根據(jù)時序?qū)崿F(xiàn)不同時間變換不同顏色的燈，或按照某一規(guī)律實(shí)現(xiàn)一組燈的明滅以及顏色變換。同時，某些燈具有紅外射線功能，我們可以手持遙控器對燈光進(jìn)行控制或是通過結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控?zé)艄狻?/p>

2.3 智能照明的特點(diǎn)與優(yōu)勢

傳統(tǒng)照明一般是手動控制能源開關(guān)，這種方式的燈具布線復(fù)雜、光源光亮固化、功率消耗大，且手動開關(guān)存在很大的安全隱患，也不符合國家倡導(dǎo)的綠色環(huán)保節(jié)能的理念，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)社會發(fā)展的需要。而智能照明采用智能照明控制系統(tǒng)，使照明按照預(yù)先設(shè)定的照明模式進(jìn)行工作，這樣就可以實(shí)現(xiàn)燈光的半自動化或自動化工作，所以相比于傳統(tǒng)的照明，智能照明有很大的優(yōu)勢。

2.3.1 實(shí)現(xiàn)智能化控制

由于不同的照明區(qū)域以及現(xiàn)場對照明質(zhì)量的要求不同，需要控制照度來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制。采用智能照明系統(tǒng)，可以通過預(yù)先設(shè)定的多種狀態(tài)按照預(yù)先設(shè)定的時間進(jìn)行自如切換。例如現(xiàn)在興起的智能路燈照明系統(tǒng)，可以根據(jù)晴天、陰天、雨雪天、黃昏、晚上等多個場景設(shè)置路燈的開關(guān)，根據(jù)路燈所在的位置及區(qū)域設(shè)定開關(guān)一組燈的明滅狀態(tài)，并根據(jù)四季季節(jié)的早晚光線差異調(diào)節(jié)同一時間燈光的明暗程度，甚至現(xiàn)在一些企業(yè)結(jié)合智能充電樁與數(shù)據(jù)采集功能于智能路燈中，實(shí)現(xiàn)照明的同時，采集周圍環(huán)境的空氣質(zhì)量、溫濕度以及實(shí)現(xiàn)電動車輛的充電。

2.3.2 改善工作環(huán)境，延長使用壽命

傳統(tǒng)照明中，因日光燈配有鎮(zhèn)流器，導(dǎo)致經(jīng)常以較低的頻率閃動，長時間在這種燈光下工作，會導(dǎo)致人眼睛疲勞，難以集中注意力，工作效率降低。而智能照明系統(tǒng)中的燈具克服了燈光的頻閃缺陷，啟動穩(wěn)定，適當(dāng)?shù)亟档土藷艟叩墓ぷ鲏毫Γ梢詾槿藗兲峁┦嫘牡墓ぷ鳝h(huán)境，且這種燈具具有較長的使用壽命，其壽命比之傳統(tǒng)燈延長了2～4倍。

2.3.3 節(jié)能

智能照明可以對燈具進(jìn)行智能調(diào)光，例如室外光線較強(qiáng)時，燈光照度自動調(diào)暗，室外光線較暗時，室內(nèi)照度則自動調(diào)亮，使之無論在什么場合什么天氣，室內(nèi)的照度維持在某一恒定值附近，充分利用自然光的光照條件，并關(guān)掉不需要的燈具，同時，采用按照時間設(shè)置工作狀態(tài)的方式，最大限度地節(jié)約了能源。一般智能照明可以節(jié)約20%～40%的電能，不但降低了用戶的電費(fèi)支出，也減輕了供電壓力。

2.3.4 安裝便捷，集中化管理

智能照明采用總線式系統(tǒng)，這樣既便于集中化管理，又安裝便捷，工作人員可遠(yuǎn)程集中監(jiān)測燈的運(yùn)行狀態(tài)，這樣一旦有異常狀況可以及時處理。智能照明由于其安全、高效，管理方便，開始走入千家萬戶。

3 照明的發(fā)展趨勢

智能照明是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，在過去10年間，我們提到智能照明還只是局限在較小的范圍內(nèi)，但目前智能照明的使用越來越廣泛，同時，照明也朝著越來越智能化、綠色化以及功能多樣化發(fā)展。隨著技術(shù)的發(fā)展，照明系統(tǒng)會隨著時間、環(huán)境實(shí)現(xiàn)自動化控制的同時，也將結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，多元化的服務(wù)于人類，對人的信息、環(huán)境信息、照明的運(yùn)行信息進(jìn)行收集，或是結(jié)合傳感器、顯示屏、充電樁、視頻監(jiān)控等，多種功能結(jié)合，建設(shè)多功能路燈系統(tǒng)。

想象一下，如果整個城市照明網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都有了這些功能，這樣隨時隨地地可以了解周圍的環(huán)境情況，可以隨時調(diào)節(jié)自己的出行計劃或找到便捷充電樁，會為生活帶來很大的便利。例如德國漢堡通過結(jié)合智能路燈、傳感器、智能環(huán)境和智能交通，實(shí)現(xiàn)人來燈亮，人走燈滅，其環(huán)境傳感器可實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的監(jiān)控，同時，采集道路的車輛運(yùn)行路況，將擁堵的畫面及時傳遞給交通部門，實(shí)現(xiàn)交通優(yōu)化；而荷蘭的阿姆斯特丹建設(shè)了世界上第一條能夠發(fā)光的智能公路，通過在公路上涂一種夜光漆材料，白天吸收日光，在晚上能提供長達(dá)10 h的照明，同時，設(shè)有隨著汽車開進(jìn)而逐漸亮起、汽車駛離后而熄滅的節(jié)能燈具，而其設(shè)有的電動汽車感應(yīng)帶，可以在汽車行駛過程中為汽車充電。

在智慧城市的建設(shè)中，節(jié)能、環(huán)保是永恒的主題，照明系統(tǒng)是其中的重中之重，智能、環(huán)保以及功能多樣化是照明不可避免的趨勢。

4 結(jié)束語

在正確的時間、正確的地點(diǎn)給照明對象以正確的照明，同時，提供正確的色溫、照明時長以及合適的照度，這是智能照明的核心。智能照明有著遠(yuǎn)大的市場前景，推進(jìn)智能照明會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。當(dāng)然，我國現(xiàn)在的智能照明的普及范圍還不夠廣，但相信隨著技術(shù)的進(jìn)步與提高，智能照明會為我們帶來更多的便利。

［1］曹承志.人工智能技術(shù)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

［2］張岳軍.智能照明系統(tǒng)的研究與開發(fā)［D］.杭州：浙江大學(xué)，2006.

［3］楊振峰.LED在城市道路照明中的應(yīng)用——淺析LED路燈照明設(shè)計［J］.湖南農(nóng)機(jī)，2012（09）.

2095－6835（2018）24－0150－02

U491.53

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.24.150

〔編輯：張思楠〕