智能家居節能照明系統研究

孟 瑜，吳柔倩，李勝男，于 蘭

(1.長春工程學院，長春 130000； 2.長春理工大學光電信息學院，長春 130000)

智能技術的廣泛應用為人們生活水平的提升作出了重要貢獻[1]。智能技術可與家居環境相結合，提高人們生活的舒適度[2]。家居環境中，照明系統是重要的組成部分。傳統的照明系統節能性較差，無法實現遠程控制，不符合環保理念的發展要求[3]。分析了智能家居節能照明系統的優勢，提出設計原則。

1 節能照明系統的優勢

節能照明系統的優勢主要體現在高效節能和綠色環保方面。與傳統照明系統相比，節能照明系統在日光感應和人體感應方面的能力更強，可以進行自動調節和操控，其設計、控制更合理，可以讓用戶獲得更好的體驗。節能照明系統主要是通過專業的軟件進行管理，以對照明系統運行過程中的功耗進行監控，掌握電路損耗情況并進行有效調節，實現高效、節能的運行，減少節能照明系統的能耗和開支[4]。

節能照明系統的應用可以有效提升經濟效益。應用節能照明系統，可對照明產品進行更為精準的控制和有效調節，不斷提高照明系統的管理水平。智能家居中的節能照明系統安裝了更為先進的控制設施，軟件可以對參數和運行數據進行處理，為用戶提供更多的參考數據。節能照明系統可以對照明燈具是否正常運行、是否存在漏電風險等進行預判和分析，降低安全事故的發生率，維修與養護難度較小，可有效節約時間成本，實現效益的有效提高。

節能照明系統的應用可以顯著提高家居環境的舒適度。與傳統照明系統相比，節能照明控制系統可以為不同類型用戶及場合提供針對性更強、更為舒適的照明環境，讓不同場所變得更為舒適、愉悅。用戶可以通過電腦或手機對節能照明系統進行操控，隨時調節照明亮度，這對用戶而言十分重要。

2 智能控制原理

智能控制主要包括智能信息處理、信息反饋及控制決策三個方面。智能控制主要是以人工智能和計算機技術為基礎，對相關理論、技術等不斷進行擴展，包括神經網絡與遺傳算法等，加入自適應控制、自組織控制等，以實現智能控制。智能家居中，節能照明系統的智能控制主要包括照明燈具的自動開關、分組控制與亮度適應控制等。

在智能控制中，傳感器技術是實現智能控制的關鍵。傳感器的主要部件一般位于智能控制的最外層，可以將所獲得的信息轉化為相應的數據，通過網絡傳輸到計算機設備中，再由計算機設備進行相應的處理和分析。節能照明系統的傳感器包括雷達、聲控與亮度感應器、紅外感應器等[5]。

3 智能家居節能照明系統的設計

3.1 感知層設計

智能家居中的節能照明系統要做好感知層的設計。感知層是節能照明系統的最前端結構，主要是負責數據收集。紅外定位傳感器、溫度傳感器及雷達傳感器在感知層采集設備中較為常見。結合家居環境的特點，節能照明系統主要存在于客廳、臥室、衛生間及走廊、停車庫等，結合不同地點和用戶照明習慣，可以選擇對應類型的采集設備。如在停車庫的節能照明系統設計中，設計人員可以選擇雷達傳感器，當感知到汽車信號時，點亮照明燈具，等到汽車信號消失后，關掉燈具。衛生間的節能照明系統可以選擇人體紅外探測傳感器，在感知到人體發出的紅外信號后，點亮照明燈具，等到人走后，再關閉燈具。臥室與客廳可以選擇紅外遙控傳感器，便于用戶進行遠程操控，不必親自開關燈具。走廊可以選擇聲控傳感器，用戶在上下樓梯發出聲音時，節能照明系統感應到信號，將燈具點亮。

3.2 控制層設計

針對節能照明系統的控制層設計，應了解控制器的主要類型，如單燈控制器、調光控制器等，分析感知層傳感器傳入的信號，對照明燈具進行單燈控制或成組控制。控制器可以是有線形式或無線控制器，設計人員要將控制器與對應的網關進行連接，以有效接收服務器下達的指令，對節能照明系統進行有效控制。控制器要有通信連接的功能，可以遠程對燈具進行亮度調節，設計人員還要通過控制器的無線路由功能實現中繼處理。

3.3 網絡層設計

網絡層處于感知層與應用層之間，主要由網關節點構成，可以在不同的控制器中傳遞相應的信息。網關節點可以利用中間件接收傳感器發出的信息，對數據進行處理，將其傳送至服務中心。網關節點收到服務器發出的指令后，將控制指令下達給對應的控制器，從而對燈具亮度等進行控制。在網絡層中，中間件的主要作用是為數據的采集和指令的下發提供統一的接口，從而完成對數據的轉換和分析。對于數據適配中間件，由于不同類型和不同廠家生產的傳感器的格式不同，感知層需要對收集的數據進行解析和封裝處理，才能轉化為通用的協議格式，并傳送到服務器中，服務器接收到不同類型傳感信號之后，會向具體的控制器發出對應的控制指令，以完成對節能照明系統的控制[6]。

3.4 應用層設計

數據在經過感知層與網絡層之后，會進入控制中心，控制中心對數據進行集中處理和分析，并將其傳送至應用層。節能照明系統的應用層主要包括移動端和PC端。智能家居中，節能照明系統具有高效節能的特點，可以實現可視化操控和遠程操控，能夠對照明系統進行任意一組或任意一個燈具的自定義控制，從而完成開關和亮度調節等功能。在單燈控制方面，用戶可以在手機或電腦中對節能照明系統中的每一盞燈進行對應的開關控制，還可以對燈具進行分組控制。用戶可以對節能照明系統進行定時控制，設定相應的開啟與關閉時間，實現燈具的自動開關，對燈具亮度進行調節。可以通過遠程查詢的方式，了解每一盞燈的開關情況，對燈具的各項參數進行分析，對燈具進行遠程監控，在出現安全隱患時預先進行處理。

4 結語

照明系統是家居環境中的關鍵內容，與人們的日常生活密切相關。傳統的照明系統無法進行遠程操控，在開關方面較為不便，無法對照明亮度進行調控，節能性和環保性較差，無法適應社會發展和智能化技術發展要求。要把握節能照明系統的優勢，結合物聯網技術設計節能照明系統，使其融入智能家居，為人們的生活提供便利。