基于云物聯網的綠色照明系統研究及實例分析

張美鳳，楊宗放，肖文芹，趙 丹

（浙江建科節能環保科技有限公司，浙江 杭州 310012）

我國綠色照明工程從1996年啟動至今，隨著工作的深入開展，照明設計與產品的發展面臨著“綠色革命”。綠色照明包含高效節能、環保、安全、舒適4項指標。現實生活中，室內公共區域很多時間均屬于無效照明，造成大量電能浪費。所以，實行“按需照明”“節能照明”是社會發展的必然趨勢[1]。隨著云物聯網技術的發展，大規模部署低功耗、多功能微型無線控制單元和云計算的分析辦法，通過協同方式完成數據收集和信息處理的模式，為綠色照明控制提供了新的手段。因此，開發了“基于云物聯網的綠色照明系統”（專利號ZL2018 2 0750361.1），實現了智能綠色照明。

1 基于云物聯的綠色照明控制系統

（1）系統框架：基于云物聯網的綠色照明系統主要由硬件及軟件組成，如圖1所示。

圖1 系統框架示意

（2）主要硬件研發：系統硬件主要由發光二極管（Light-Emitting Diode，LED）光源、集中控制器、智能傳感器、無線物聯網節點等組成，如表1所示。

（3）系統軟件研發：云平臺的軟件服務系統，即用戶可通過物聯網隨時隨地訪問，了解其運行狀態，并通過終端操作實現控制目的。

（4）物聯網平臺+無線控制策略：云物聯網控制策略整體框架主要包括信息采集、云決策支撐、控制方案制定3大部分。底層數據庫主要依靠物聯網平臺進行數據采集，包括人體感應狀態、光照明傳感器狀態、LED開關狀態等。通過數據分析形成照明控制系統數據庫，控制策略將結合光照強度等參數設定范圍，通過軟件控制燈光有效啟停[2]。

2 典型案例分析

2.1 系統現狀

浙江建設科技研發中心地上15F，主要為辦公用房；地下3F，主要為設備和車庫，建筑面積5.47萬平方米，其中，地下室照明區域面積約為1.77萬平方米。由于地下車庫面積大、光線差，采用12.6 W LED T8燈管，燈管功率相對較高；車庫設7個照明配電柜，線路長回路復雜，無法用簡單的強電控制方式實現自動控制。目前，車庫照明僅用于車輛進出和人員走動，存在較長時間無效照明，電能浪費大。

2.2 基于云物聯的綠色照明系統改造方案

（1）根據現有照明配電箱進行分區控制，每個照明分區設置一個智能控制器。（2）設置一條單獨的設備供電電源，為長期、穩定供電提供保障。（3）在原有系統中優化微波感應器的點位布置，做到互不干擾、信號穩定。（4）將地上物聯網拉至地下車庫，通過弱電橋架將各個智能樓宇集中控制器連接成系統。（5）末端替換LED照明車庫燈。

2.3 節能效益分析

根據該樓能耗監測系統上傳的數據進行統計和分析。（1）改造前：2017年2月車庫照明總用電量為2 873 kW·h，每天基本保持在108 kW·h，平均小時電量約4.71 kW·h。因控制方式為24 h全開，工作日和周末能耗基本保持不變。（2）改造后：2018年2月車庫照明總用量為1 706 kW·h，工作日基本保持在65 kW·h，周末基本為48 kW·h，平均耗電量約2.79 kW·h，周末比工作日能耗低，控制方式為車道閑時照度30%開啟、車位閑時10%開啟、來車后75%開啟。車庫照明用電從6點開始升高，9點開始下降，然后基本保持平穩，從16點開始攀升，18點開始下降，之后保持較低用電量至次日6點。出現兩個高峰期，符合該大樓上、下班時間點，改造后車庫照明系統較原方案節約用能40.6%，在每日能耗控制中發揮作用明顯[3]。2017年、2018年2月14日當天車庫照明用電趨勢如圖2所示。

表1 系統硬件主要構成部分

圖2 2017年、2018年2月14日當天車庫照明用電趨勢

3 結語

文章基于ZigBee無線網絡技術，設計一款將微波感應器和智能燈具相結合的綠色照明系統，對典型辦公建筑照明系統改造前后能耗數據的監測進行分析，發現該系統可實現按需照明和綠色照明，也為各類新建、改建和擴建的公共建筑綠色照明系統改造提供參考。