全面丨物聯(lián)網(wǎng)時代的智能照明的發(fā)展趨勢

　　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，正好遇見移動互聯(lián)網(wǎng)躍進(jìn)到萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)IOT的時代風(fēng)口，兩者的結(jié)合，產(chǎn)生無限美好的遐想和創(chuàng)新，為照明人開創(chuàng)了前景廣闊的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能照明時代。

　　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:

　　圖 1:全球照明聯(lián)盟(GLA)照明發(fā)展路線路

　　照明發(fā)展路線圖(Roadmap)分為5個階段，傳統(tǒng)高效照明，LED照明，智能照明，可服務(wù)可升級的智能照明和以人為本(HcL)照明，給照明帶來的價值和關(guān)注的點。分別為：高能效，動態(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。可以看到，照明的發(fā)展的目標(biāo)是以人為本的照明，不僅關(guān)于照明的視覺效應(yīng)，更多的關(guān)注的是非視覺效應(yīng)。對于在IOT時代的智能照明，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發(fā)展趨勢:

　　發(fā)展趨勢一：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間，正確的地點給照明的目標(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長，手段是照明開關(guān)，調(diào)光，調(diào)色等。在給人提供照明時，不僅需要關(guān)注照明的視覺效應(yīng)，更多的關(guān)于照明的非視覺效應(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”，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)注光視覺和非視覺效應(yīng)

　　發(fā)展趨勢二：合適的連接是智能照明的第一步

　　智能照明要對照明進(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)萬物互聯(lián)的時代，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)，有短距離的無線連接技術(shù)，也有跨越幾km的廣域網(wǎng)無線技術(shù)。

　　圖 3:物聯(lián)網(wǎng)中的連接技術(shù)

　　面對眾多的連接技術(shù)，需要選擇合適的連接技術(shù)來連接照明，適用不同應(yīng)用場景。

　　在智能家居照明的應(yīng)用場景，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)點多，組網(wǎng)復(fù)雜，有些節(jié)點比如傳感器、遙控器等還必須支持低功耗， 那么ZigBee無疑是現(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，在未來也是值得關(guān)注的連接技術(shù)。但是如果連接的節(jié)點不是很多，或者是點到點的單點簡單連接情況下，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)用場景，由于智能照明系統(tǒng)一般需要和樓宇自動化系統(tǒng)聯(lián)動，在樓宇自動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)來控制照明，但是對于照明設(shè)備，DALI由于其簡單可靠，易安裝等優(yōu)點，成為照明連接技術(shù)的不二選擇。無線的連接方式組網(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化協(xié)議的統(tǒng)一通用應(yīng)用層，在智能樓宇這個復(fù)雜的環(huán)境下，將來會成為一個統(tǒng)一的連接方式。

　　在城市道路應(yīng)用場景，更多關(guān)注連接的長距離、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由于使用國家許可的專用頻段，由運(yùn)營商來建設(shè)可靠的網(wǎng)絡(luò)，會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。

　　在中國非常火熱的景觀照明控制應(yīng)用場景，由于景觀照明是要利用照明來體現(xiàn)各個景觀或地標(biāo)的獨有的特征，不強(qiáng)調(diào)照明的照亮功能，需要實時控制燈具發(fā)光的動態(tài)變化，營造氣氛，照明的連接的通信協(xié)議一般為DMX512/RDM， 或Ki-nEt、Art-net等。

　　發(fā)展趨勢三：可升級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，在這個大的趨勢下，智能照明的模組化，可升級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)在和將來在道路燈具中安裝或升級物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)變得簡單易行，允許部件在現(xiàn)場進(jìn)行改裝和更換而無需拆卸燈具， 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)行長期的努力，為了支持智能化照明發(fā)展趨勢，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 4:可升級的智能道路照明(smart ready)

　　發(fā)展趨勢四:可服務(wù)可運(yùn)營是的智能照明系統(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，對人的信息、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、數(shù)據(jù)處理的平臺和設(shè)備控制平臺是智能照明系統(tǒng)的核心，其也是提供照明服務(wù)的運(yùn)營平臺。這個運(yùn)營的平臺一般架構(gòu)在云計算上。

　　圖 5:可服務(wù)可運(yùn)營的智能照明平臺

　　以智能道路照明為例，架構(gòu)在云端的道路照明管理交互平臺對道路燈具進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、安全管理、控制管理接口，環(huán)境信息收集，可以提供道路照明的控制管理業(yè)務(wù)(開關(guān)， 調(diào)光、調(diào)色等)，資產(chǎn)管理(設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、快速維修)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)(報表，統(tǒng)計，預(yù)測)等。

　　圖 6:可服務(wù)可運(yùn)營的智能道路照明平臺

　　發(fā)展趨勢五：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單的自動控制，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，實現(xiàn)從智能照明到智慧照明的發(fā)展。

　　從連接控制的對象看，在萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)時代，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)行互動控制，光已經(jīng)成為一種新的智能語言，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)，娛樂系統(tǒng)(音箱，電視等)進(jìn)行語音互動，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)之間有無縫的互動，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)合可見光通信VLc，提供高速安全的Li-Fi無線通信接 入，或利用可見光定位服務(wù)，讓你的購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，也跨越到給萬物提供照明，比如動植物照明，這個也是一個很廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域， 但是需要更多研究針對不同動植物照明的光配方和新的照明計量方法。