照明從基于鎢絲燈，氣體放電燈的傳統(tǒng)照明跨入基于半導(dǎo)體器件的LED照明，正好遇見(jiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)躍進(jìn)到萬(wàn)物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)IOT的時(shí)代風(fēng)口，兩者的結(jié)合，產(chǎn)生無(wú)限美好的遐想和創(chuàng)新，為照明人開(kāi)創(chuàng)了前景廣闊的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能照明時(shí)代。
全球照明聯(lián)盟(GLA)發(fā)布了照明發(fā)展路線圖(Roadmap)，如圖1所示:
照明發(fā)展路線圖(Roadmap)分為5個(gè)階段，傳統(tǒng)高效照明，LED照明，智能照明，可服務(wù)可升級(jí)的智能照明和以人為本(HcL)照明，給照明帶來(lái)的價(jià)值和關(guān)注的點(diǎn)。分別為：高能效，動(dòng)態(tài)可調(diào)、IOT應(yīng)用和數(shù)據(jù)分析、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和用戶友好?？梢钥吹?，照明的發(fā)展的目標(biāo)是以人為本的照明，不僅關(guān)于照明的視覺(jué)效應(yīng)，更多的關(guān)注的是非視覺(jué)效應(yīng)。對(duì)于在IOT時(shí)代的智能照明，更多的關(guān)注的是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用，可升級(jí)可互換的環(huán)境友好的循環(huán)使用，還有可提供服務(wù)可運(yùn)營(yíng)的智能照明，下面結(jié)合GLA的照明發(fā)展路線路圖，分析一下智能照明的幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì):
發(fā)展趨勢(shì)一：智能的照明的重要關(guān)注目標(biāo)是以人為本的照明
智能照明的核心是在正確的時(shí)間，正確的地點(diǎn)給照明的目標(biāo)提供正確的照明，包括合適的照度，合適的色溫合適的顏色合適的照明時(shí)長(zhǎng)，手段是照明開(kāi)關(guān)，調(diào)光，調(diào)色等。在給人提供照明時(shí)，不僅需要關(guān)注照明的視覺(jué)效應(yīng)，更多的關(guān)于照明的非視覺(jué)效應(yīng)，比如光生物安全，光調(diào)節(jié)人的生理 節(jié)律，光調(diào)節(jié)人的情緒，也就是應(yīng)該更多的關(guān)注人的健康，包括舒適，生理和情緒等，這就是“以人為本的照明“HcL，這是智能照明努力發(fā)展的方向目標(biāo)。智能照明不僅要做到: 光是我們“眼之所見(jiàn)”，還要是我們“心之所想，情之所想”。以建筑照明為例，更多的從關(guān)注綠色建筑發(fā)展到關(guān)注健康建筑。
圖 2:智能照明的重要關(guān)注目標(biāo)是 HCL:關(guān)注光視覺(jué)和非視覺(jué)效應(yīng)
發(fā)展趨勢(shì)二：合適的連接是智能照明的第一步
智能照明要對(duì)照明進(jìn)行控制，首先要將照明設(shè)備和控制設(shè)備之間建立連接，連接是走向智能的照明的第一步，在物聯(lián)網(wǎng)萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，連接的技術(shù)非常多，以下圖為例，有基于總線的有線技術(shù)，有短距離的無(wú)線連接技術(shù)，也有跨越幾km的廣域網(wǎng)無(wú)線技術(shù)。
在智能家居照明的應(yīng)用場(chǎng)景，需要考慮整體家居設(shè)備的全連接、操作方便和安全，更多的要考慮組網(wǎng)節(jié)節(jié)點(diǎn)多，組網(wǎng)復(fù)雜，有些節(jié)點(diǎn)比如傳感器、遙控器等還必須支持低功耗， 那么ZigBee無(wú)疑是現(xiàn)階段最佳的選擇。藍(lán)牙技術(shù)定義了基于可控廣播的藍(lán)牙Mesh技術(shù)，其繼承的藍(lán)牙低功耗的特點(diǎn)，在未來(lái)也是值得關(guān)注的連接技術(shù)。但是如果連接的節(jié)點(diǎn)不是很多，或者是點(diǎn)到點(diǎn)的單點(diǎn)簡(jiǎn)單連接情況下，Wi-Fi或藍(lán)牙連接也就可以滿足應(yīng)用。
在智能樓宇的應(yīng)用場(chǎng)景，由于智能照明系統(tǒng)一般需要和樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，在樓宇自動(dòng)化中的基于總線的連接方式已經(jīng)大量應(yīng)用，比如KnX、BAcnet或Dynet，可以利用這些總線技術(shù)來(lái)控制照明，但是對(duì)于照明設(shè)備，DALI由于其簡(jiǎn)單可靠，易安裝等優(yōu)點(diǎn)，成為照明連接技術(shù)的不二選擇。無(wú)線的連接方式組網(wǎng)更加靈活，比如和ZigBee/thread同源的支持IP的Fairhair連接技術(shù)，由于還具有兼容多種樓宇自動(dòng)化協(xié)議的統(tǒng)一通用應(yīng)用層，在智能樓宇這個(gè)復(fù)雜的環(huán)境下，將來(lái)會(huì)成為一個(gè)統(tǒng)一的連接方式。
在城市道路應(yīng)用場(chǎng)景，更多關(guān)注連接的長(zhǎng)距離、可靠性和安全性，可以使用電力載波PLc或短距離RF進(jìn)行本地連接，在控制柜或網(wǎng)關(guān)進(jìn)行匯聚，再借助運(yùn)營(yíng)商的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程連接。2017 年后，LPWAn技術(shù)的發(fā)展，尤其是NB-IOT技術(shù)的在中國(guó)的蓬勃發(fā)展，使路燈的連接變得更加方便。nB-Iot由于使用國(guó)家許可的專用頻段，由運(yùn)營(yíng)商來(lái)建設(shè)可靠的網(wǎng)絡(luò)，會(huì)成為道路照明連接的首選，其他的 LPWAn 技術(shù)比如LoRa，sigfox，UnB，ZEtA等會(huì)成為有益的補(bǔ)充。5G的mMtc的完善或許能一統(tǒng)戶外道路照明連接的江湖。
在中國(guó)非常火熱的景觀照明控制應(yīng)用場(chǎng)景，由于景觀照明是要利用照明來(lái)體現(xiàn)各個(gè)景觀或地標(biāo)的獨(dú)有的特征，不強(qiáng)調(diào)照明的照亮功能，需要實(shí)時(shí)控制燈具發(fā)光的動(dòng)態(tài)變化，營(yíng)造氣氛，照明的連接的通信協(xié)議一般為DMX512/RDM， 或Ki-nEt、Art-net等。
發(fā)展趨勢(shì)三：可升級(jí)是智能照明的必不可少的一步
可循環(huán)經(jīng)濟(jì)是打造資源節(jié)約、資源循環(huán)利用的和諧社會(huì)的關(guān)鍵的一步，以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心，在這個(gè)大的趨勢(shì)下，智能照明的模組化，可升級(jí)和可互換將是必不可少的一步。
以智能道路照明為例，智能道路燈具包括智能道路控制器、傳感器、電源和發(fā)光光源，他們模塊化可以是他們能夠重復(fù)利用，他們之間的連接、安裝接口的標(biāo)準(zhǔn)化是支持循環(huán)經(jīng)濟(jì)的非常重要的第一步，模塊化和接口標(biāo)準(zhǔn)化可以使道路照明smart Ready，尤其是標(biāo)準(zhǔn)化的安裝接口讓現(xiàn)在和將來(lái)在道路燈具中安裝或升級(jí)物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)變得簡(jiǎn)單易行，允許部件在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行改裝和更換而無(wú)需拆卸燈具， 并支持廣泛使用的DALI、0/1-10V等調(diào)光協(xié)議。Zhaga在LED 光源的模塊化的標(biāo)準(zhǔn)化方面進(jìn)行長(zhǎng)期的努力，為了支持智能化照明發(fā)展趨勢(shì)，提出的new Zhaga戰(zhàn)略支持循環(huán)經(jīng)濟(jì)，定義了智能道路控制器安裝接口(Zhaga book18)，其如下圖所示，其體積小，成本低，可插拔、可互換，其將成為全球路燈控制器安裝的通用接口。
圖 3:可升級(jí)的智能道路照明(smart ready)
發(fā)展趨勢(shì)四:可服務(wù)可運(yùn)營(yíng)是的智能照明系統(tǒng)是核心
利用物聯(lián)網(wǎng)的通信連接技術(shù)將照明設(shè)備和相關(guān)的傳感設(shè)備連接起來(lái)，對(duì)人的信息、環(huán)境的信息、照明設(shè)備的運(yùn)行信息進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，根據(jù)人的需求或傳感信息對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行控制。在智能照明系統(tǒng)中，人機(jī)交互的平臺(tái)、數(shù)據(jù)處理的平臺(tái)和設(shè)備控制平臺(tái)是智能照明系統(tǒng)的核心，其也是提供照明服務(wù)的運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。這個(gè)運(yùn)營(yíng)的平臺(tái)一般架構(gòu)在云計(jì)算上。
圖 5:可服務(wù)可運(yùn)營(yíng)的智能道路照明平臺(tái)
發(fā)展趨勢(shì)五：超越照明是智能照明向智慧照明的跨越發(fā)展
從技術(shù)的角度看，智能照明主要強(qiáng)調(diào)的是對(duì)照明的基于規(guī)則的控制和基于環(huán)境因素和人的需求的簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制，智慧照明更多的讓照明具有智慧，能夠像智慧生物一樣思考 和學(xué)習(xí)，具備情感，讓照明更加聰明更有溫度，還需要結(jié)合大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，更要等待人工智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的完善，超越照明本身，實(shí)現(xiàn)從智能照明到智慧照明的發(fā)展。
從連接控制的對(duì)象看，在萬(wàn)物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，連接一切皆有可能，智能照明不僅給人提供照明的手段，還可以和其他的系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)控制，光已經(jīng)成為一種新的智能語(yǔ)言，提供更廣闊的超越照明的業(yè)務(wù)。
在智能家居照明中，智能照明可以他其他智能家居系統(tǒng) 比如安防系統(tǒng)，娛樂(lè)系統(tǒng)(音箱，電視等)進(jìn)行語(yǔ)音互動(dòng)，應(yīng)用AI 技術(shù)，讓系統(tǒng)更加智能，可以讓人、照明，家居設(shè)備(家電)之間有無(wú)縫的互動(dòng)，讓人的生活更加便利，更加豐富，更加安全;在商業(yè)樓宇，大型商超中，無(wú)處不在智能照明系統(tǒng)可以結(jié)合以太網(wǎng)通信基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)以太網(wǎng)供電(PoE)將智能照明系統(tǒng)和以太網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)完美融合，更進(jìn)一步， 結(jié)合可見(jiàn)光通信VLc，提供高速安全的Li-Fi無(wú)線通信接 入，或利用可見(jiàn)光定位服務(wù)，讓你的購(gòu)物更加便利更加有趣。
在智能城市照明中，充分發(fā)揮路燈(桿)帶電的位置資源，結(jié)合傳感器、視頻監(jiān)控、顯示屏、無(wú)線通信基站、充電樁等設(shè)備，建設(shè)多功能路燈(桿)系統(tǒng)，作為基礎(chǔ)設(shè)施， 將在智能城市建設(shè)中發(fā)揮更大作用。
另一方面，智能照明不僅提供在家居，樓宇，城市道路這些環(huán)境中提供以人為中心的照明，也跨越到給萬(wàn)物提供照明，比如動(dòng)植物照明，這個(gè)也是一個(gè)很廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域， 但是需要更多研究針對(duì)不同動(dòng)植物照明的光配方和新的照明計(jì)量方法。
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