智能照明控制技术及发展.docx

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智能照明控制技术及发展

智能照明控制技术及发展之答禄夫天创作

创作时间：

二零二一年六月三十日

本文对近几年来智能照明控制技术及其发展情况进行分析比力,以利于夜景规划与照明设计人员选用.

前言:

近几年随着科技进步及人类环保、节能观念的加强,人们对比明领域给予了比以往更多的关注,促使照明控制技术突飞猛进的发展,且其应用也日益广泛.我们目前执行的设计标准中对比明控制都有明确的规定：

“建筑照明设计标准”（GB50034-2004）、“城市路途照明设计标准”（CJJ45-2006）、“智能建筑设计标准”（GB/T50314-2006）.本文对近几年来智能照明控制技术及其发展情况进行分析比力,以利于夜景规划与照明设计人员选用.中国照明网技术论文·智能照明系统中国照明网技术论文·智能照明系统

一、 概述

中国照明网技术论文·智能照明系统智能化照明控制系统（网络化照明）中国照明网技术论文·智能照明系统,它是一个集多种照明控制方式、现代数字控制技术和网络技术于一身的控制系统.

中国照明网技术论文·智能照明惯例控制中被控制对象作为过程,它总是与控制器分离的,控制器由控制工程师设计,而对象则是给定的.

中国照明网技术论文·智能照明智能控制中,控制对象与控制器（或控制系统）不明显分离.控制器可以嵌入对象之中成为被控系统的一部份.这样它能以更为系统化的方法影响整个过程的设计.

中国照明网技术论文·智能照明系整个系统由下面三部份组成:

现场控制级设备；传感器；与通信信号传输系统.以下就这三部份内容进行分析闸述.

二、 现场控制级设备

中国照明网技术论文·智能照明系统1、现场控制设备的种类:

中国照明网技术论文·智能照明系统a）智能开关/继电器中国照明网技术论文·智能照明系统

b）调光器中国照明网技术论文·智能照明系统

c）可调光电子镇流器中国照明网技术论文·智能照明系统

d）智能灯具（光源）（带CPU）中国照明网技术论文·智能照明系统

e）控制面板（带CPU）中国照明网技术论文·智能照明系统

2、各种控制设备应满足下列要求：

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a）呵护功能：

光源软启动、热态自动延时启动、软关断、电源电压浪涌限制中国照明网技术论文·智能照明系统

b）状态参数检测（故障检测）中国照明网技术论文·智能照明系统

c）电源异常状态时启动应急照明中国照明网技术论文·智能照明系统

3、调光装置中国照明网技术论文·智能照明系统

a）前沿相控调光器中国照明网技术论文·智能照明系统

可控硅调光器属于这一种,斩波的结果是谐波分量高、电磁干扰与射频干扰严重.中国照明网技术论文·智能照明系统

b）后沿相控调光器中国照明网技术论文·智能照明系统

它采纳功率型MOSFE或IGPT作为开关器件,后沿斩海浪涌电流小谐波小,但控制电路较复杂、本钱偏高.

c）正弦波调光器

中国照明网技术论文·智能现在有些厂家已生产正弦波调光器,如果输入是正弦波,输出也是正弦波的调光器.它可以驱动分歧的负载：

金卤灯、日光灯和其他气体放电灯.中国照明网技术论文·智能照明系统

与分歧阻抗特性的照明负载相匹配的调光器,见下表.

中国照明网技术论文·智能照明系统中国照明网技术论文·智能照明系统中国照明网技术论文·智能照明系中国照明网技术论文·智能照明系照明负载输入端等效阻抗中国照明网技术论文·智能照明系统

中国照明网技术论文·智能照明应配用调光器的类型中国照明网技术论文·智能照明系统

中国照明网技术论文·智能照明系统举例中国照明网技术论文·智能照明系统

中国照明网技术论文·智能照明系统略微呈电感性中国照明网技术论文·智能照明系统

中国照明网技术论文·智能照明系统前沿相位控制调光器中国照明网技术论文·智能照明系统

中国照明网技术论文·智能照明系统白织灯、霓虹灯、带有合适变压器的高压灯中国照明网技术论文·智能照明系统

中国照明网技术论文·智能照明系统略微呈电容性中国照明网技术论文·智能照明系统

中国照明网技术论文·智能照明系统后沿相位控制调光器中国照明网技术论文·智能照明系统

中国照明网技术论文·智能照明系统带功率因数赔偿的荧光灯和多种电子变压器中国照明网技术论文·智能照明系统

中国照明网技术论文·智能照明系统纯电阻性中国照明网技术论文·智能照明系统

中国照明网技术论文·智能照明系统前沿或后沿相位控制均可中国照明网技术论文·智能照明系统

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中国照明网技术论文·智能照明系统*后沿相控调光器不成误用于电感性负载,以免开关器件在关断瞬间受到幅值极高的反电动势的冲击.

中国照明网技术论文·智能照明系统4、可调光电子镇流器

中国照明网技术论文·智能照明系统它是采纳调频或脉宽调制（PWM）方式,调节荧光灯灯管的输入功率,从而到达改变荧光灯输出光通的目的.目前,荧光灯可调光电子镇流器己较成熟.金卤灯的可调光电子镇流器还在发展中,目前已推出的是配陶瓷金卤灯的,功率在400W以下.

中国照明网技术论文·智能照明系统中国照明网技术论文·智能照明系统三、 传感器

中国照明网技术论文·智能照明系统分歧的控制战略采纳分歧的传感器.目前经常使用的如下：

中国照明网技术论文·智能照明系统 

（1）时钟

中国照明网技术论文·智能照明系统相当于一个时间开关.利用可预知时间表控制灯的开关.

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（2）光电传感器

中国照明网技术论文·智能照明系统采纳光电池将光信号转换为电信号,但其输出信号一般较小,必需加放年夜电路.可利用它来检测环境的照度或亮度,根据预先设定的照度（亮度）值来控制灯的开关.中国照明网技术论文·智能照明系统

（3）人员占有传感器

中国照明网技术论文·智能照明系统按感应原理可分为：

中国照明网技术论文·智能照明系统a）无源红外传感器（PIR）,可探测运动的人员发出的热量（红外）变动;

中国照明网技术论文·智能照明系统b）超声波传感器（ULT） ,可探测由移动听员的反射发生Doppler效应引起的频率改变.

中国照明网技术论文·智能照明系统c）无源红外（PIR）与超声波（ULT）结合的传感器

中国照明网技术论文·智能照明系统由于PIR有死区,ULT非常敏感易受干扰,有时是将两者结合的双重技术传感器,但只让其中之一控制灯的开关,以应付事先不成预知的使用要求.目前用得较多的是这一类.

四、 通讯、信号传输系统

中国照明网技术论文·智能照明系统它是传感器与现场控制设备之间的连接.目前智能照明控制系统中应用的有以下三年夜系统:

中国照明网技术论文·智能照明系统1、计算机网络系统

中国照明网技术论文·智能照明系统 网络中各节点相互连接的方式和型式称为网络拓扑

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（1）网络拓扑结构及分类

中国照明网技术论文·智能照明系统网络拓扑结构有：

星形、总线、环形、树形、混合形等.

中国照明网技术论文·智能照明系统网络系统形式按拓扑结构年夜致可分为：

中国照明网技术论文·智能照明系统（a） 集中式—星形拓扑（以中央控制节点为中心）

中国照明网技术论文·智能照明系统（b） 集散式—主要为星形拓扑（多条理）,以中央控制节点为中心,把分控中心连接起来,分中心再把外围节点连接起来.中国照明网技术论文·智能照明系统

（c）分布式—主要为总线拓扑.

中国照明网技术论文·智能照明系统在分布式系统中处于最末真个灯具既是被控对象又是控制元件,网络上传输的多是数字信号,多个节点可以共用一条物理传输介质.提高了可靠性,增加了灵活性且降低了本钱.

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（2）通信协议

中国照明网技术论文·智能照明系统过去每个设备制造厂家都有自已的通信协议,现大都认同的协议有：

中国照明网技术论文·智能照明系（a）DALI系统

中国照明网技术论文·智能照明系统DALI是英文DigitalAddressableLightingInterface的缩写,意为数字式可寻址照明控制接口标准.它是一种界说了实现各种智能照明控制模块之间数字通信的接口标准.中国照明网技术论文·智能照明系统

在欧洲已有多家厂商研究开发符合DALI标准的产物.DALI标准已被编入欧洲电子镇流器标准（EN60929附录E）.它支持“开放系统”的概念,分歧制造厂商的产物可以互连,只要它们遵守DALI标准.

中国照明网技术论文·智能照明系统DALI技术实现了采纳尽量少的设备,提供高效简便把持的智能化照明控制方式,我们称其为DALI系统.DALl系统的性能（功能）价格比高于1～10V系统,低于复杂的总线系统.

中国照明网技术论文·智能照明系统DALI系统可以通过DALI/1～10V转换器实现对带有1～10V接口设备的控制,并可通过网关实现与其他总线控制系统的集成（如BA系统）,故具有广泛的应用前景.

中国照明网技术论文·智能照明系统（b）EIB（欧州总线）系统

中国照明网技术论文·智能照明系统EIB（EuropeanInstallationBus）标准是一个开放式的系统：

可以由任何人、在任何芯片或可供选择的处置平台上实现.

中国照明网技术论文·智能照明系统EIB是在欧洲占主导位置的楼宇自动化（BA）和家庭自动化（HA）标准,已被美国消费电子制造商协会（CENA）吸收作为家庭网络EIA-776标准.

中国照明网技术论文·智能照明系统它应用于照明、安保、HVAC、时间事件管理等家庭楼宇领域的所有分支.它具有分布性、互操性、灵活性、开放性的特点.

中国照明网技术论文·智能照明系统采纳EIB标准的智能化照明控制系统有许多品牌,例如：

ABBi-bus系统.

中国照明网技术论文·智能照明系统（c）TCP/IP（传输控制协议/网际协议）

中国照明网技术论文·智能照明系统TCP/IP是一种网络通信协议,他规范了网络上的所有通信设备,尤其是一个主机与另一个主机之间的数据传输格式以及传送方式.TCP/IP是因特网的基础协议.

中国照明网技术论文·智能照明系统它的核心功能是寻址和路由选择以及传输控制.

中国照明网技术论文·智能照明系统在数据传送中,可以形象的理解为有两个信封：

TCP和IP信封.要送递的信息被分成若干段,每一段塞入一个TCP信封,并在该信封上记录有分段号的信息,再将TCP信封塞入IP年夜信封里,发送到网上.在接收端,一个TCP软件包收集信封,抽出数据,按发送关的顺序还原,并加以校验,若发现毛病,TCP将会要求重发.因此TCP/IP在因特网中几乎可以无毛病地传送数据.对因特网用户来说,其实不需要了解网络协议的整个结构,仅需了解IP的地址格式,即可与世界各地进行网络通信.

中国照明网技术论文·智能照明系统TCP/IP协议组中的协议,为因特网上数据的传输提供了几乎目前上网所用到的所有服务.

中国照明网技术论文·智能照明系统采纳TCP/IP协议的智能照明控制系统有产物,例如：

HDL-BUS世奇智能环境艺术照明控制系统.

中国照明网技术论文·智能照明系统2、无线网络系统

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（1）GSM

中国照明网技术论文·智能照明系统GSM全名为：

GlobalSystemforMobileCommunications,中文为全球移动通讯系统,俗称"全球通".由欧洲开发的数字移动德律风网络标准,它的开发目的是让全球各地共同使用一个移动德律风网络标准,让用户使用一部手机就能行遍全球.GSM系统包括GSM900：

900MHz、GSM1800：

1800MHz及GSM-1900、1900MHz等几个频段.

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（2）GPRS

中国照明网技术论文·智能照明系统GPRS---GeneralPacketRadioService,通用无线分组业务,是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,提供端到真个、广域的无线IP连接.通俗地讲,GPRS是一项高速数据处置的技术.

中国照明网技术论文·智能照明系统它是以“分组”的形式传送资料到用户手上.虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术,可是它在许多方面都具有显著的优势.

中国照明网技术论文·智能照明系统它可以通过手机发送及接收电子邮件,在互联网上浏览等,它比WAP（手机上网协议）优越,下载资料和通话可以同时进行,声音传递用GSM,数据传输用GPRS.

中国照明网技术论文·智能照明系统（3）ZigBee

中国照明网技术论文·智能照明系统ZigBee是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术.它是一种介于无线标识表记标帜技术和蓝牙之间的技术提案.主要用于近距离无线连接.它有自己的无线电标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信.这些传感器只需要很低的功耗,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,因此它们的通信效率非常高.

中国照明网技术论文·智能照明系统ZigBee技术的主要特点包括以下几个部份:

中国照明网技术论文·智能照明系统*数据传输速率低

中国照明网技术论文·智能照明系统*功耗低

中国照明网技术论文·智能照明系统*本钱低

中国照明网技术论文·智能照明系统*时延短

中国照明网技术论文·智能照明系统*平安

中国照明网技术论文·智能照明系统*网络容量年夜

中国照明网技术论文·智能照明系统*优良的网络拓扑能力

中国照明网技术论文·智能照明系统*有效范围小：

有效覆盖范围10～75米之间,基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境;

中国照明网技术论文·智能照明系统*工作频段灵活:

使用的频段分别为2.4GHz（全球）、868MHz（欧洲）及915MHz（美国）,均为免执照频段.

中国照明网技术论文·智能照明系统随着IEEE802.15.4标准的发布,世界各年夜无线芯片生产厂商陆续推出了支持该标淮的无线收发芯片.将ZigBee收发模块嵌入到光源电器的终端控制中,包括镇流器、人机交换设备等,构成布线本钱极低,全数字无线寻址全双工通信的照明控制系统.固然也可以不改变原来的传统技术,而是将传统技术互联的节点加入ZigBee技术适配器使之成为无线组网.

中国照明网技术论文·智能照明系统ZigBee技术的呈现,推进了多主（每一个节点具有一定的自主智能）分布式控制系统的实用化进程.

中国照明网技术论文·智能照明系统3、电力线路载波（PowerLineCommunication）

中国照明网技术论文·智能照明系统它是利用现有电力线（电源线）作为传输媒介,通过载波方式高速传输模拟或数字信号,实现数据传输和信息交换的一种技术.目前适用频率范围：

50KHz～200KHz.

中国照明网技术论文·智能照明系统由于400V以下民用电力线路对通信而言是一个不确定、无规则、随机干扰、网络拓扑呈非标准型的通信网,增加了载波技术开发的难度.目前利用电力线载波进行通信的产物中,主要使用窄带通信和扩频通信两种方式.当信道容量一按时,信道带宽与信噪比之间存在着互换关系,增加带宽则可降低对信噪比的要求,即通过扩展信号的带宽,可有效的提高系统抗干扰的能力.随着扩频技术的成熟,其应用日益增多.

中国照明网技术论文·智能照明系统国外在照明控制系统中,载波技术已有应用,国内正在研发中.

中国照明网技术论文·智能照明系统我国现有的研究资料有：

中国照明网技术论文·智能照明系统（a）北京交通年夜学电气工程学院采纳PL2102电力线载波专用芯片,在研发针对中国电力网（恶劣的环境）用的,高压电力线路载波通信芯片嵌入电子镇流器—基于电力线载波的可调光电子镇流器.

中国照明网技术论文·智能照明系统（b）哈尔滨工业年夜学 徐殿国教授工作室在这方面也做了许多卓有成效的工作,己应用于“远程全数字路灯监控与管理系统”中.

中国照明网技术论文·智能照明系统中国照明网技术论文·智能照明系五、 智能照明控制系统的发展方向

中国照明网技术论文·智能照明系统1.   现场控制设备的研制.

中国照明网技术论文·智能照明系统特别是金卤灯、高压钠灯的调光、LED灯具的调光

中国照明网技术论文·智能照明系统2.   通信、传输系统的研究.

中国照明网技术论文·智能照明系统特别是380V/220V电力线路载波技术,因它无需另布控制线、容易使用和价廉,具有发展前途.

中国照明网技术论文·智能照明系统3.   研制各种分歧的系统,以适应分歧范围、分歧控制条理的需要.

中国照明网技术论文·智能照明系统楼宇的灯光控制系统、景观的灯光控制系统、城市的灯光控制系统、区域的灯光控制系统等.

中国照明网技术论文·智能照明系统4.   智能化灯光控制与天然光控制相结合的系统.

中国照明网技术论文·智能照明系统天然光是最清洁的能源、最环保的能源,以最年夜限度地合理利用天然光为目标的人工照明赔偿控制模式,有待深入研究.

中国照明网技术论文·智能照明系统5.   利用现代控制理论研究照明控制战略,使其到达真正意义上的“智能”.

中国照明网技术论文·智能照明系统6.   图象处置技术应用于照明控制.

中国照明网技术论文·智能照明系统采纳CCD摄像传感器获取信息（如某个区域的照度值）,传送给图像处置控制器,控制器将获取的数值进行运算,并与设定值比力判断后输出控制指令至执行机构（开关或调光）.

中国照明网技术论文·智能照明系统上世纪90年代,国外已有相关资料,我国现有的研究资料有：

中国照明网技术论文·智能照明系统（a）湖南师范年夜学汪鲁才和湖南年夜学戴瑜兴教授发表的论文：

基于图像处置技术的智能照明控制研究（湖南省科技厅资助项目）.

中国照明网技术论文·智能照明系由于数字信号处置（DSP）技术在数字图像的处置方面有其共同的优势,采纳CCD摄像传感器比采纳光电传感器,在工程布线、传感器装置上工作量小、可靠性高.

中国照明网技术论文·智能照明系中国照明网技术论文·智能照明系统六、 结束语

中国照明网技术论文·智能照明智能照明控制系统生产厂家很多,好的品牌也很多.每个品牌都有自己的特点,在确定品牌前先从以上所述的三年夜部份（传感器、现场控制设备、通信系统）了解分析该品牌.中国照明网技术论文·智能照明系统同时,要明确用户的使用要求：

开关量控制或调光控制；一幢楼宇或一个小区或一条景观年夜道或城市的一个景观区域,即控制点的几多、控制范围的年夜小；与照明控制以外的其他控制系统的联接要求,如中央控制系统、BA系统、安保系统、舞台灯光控制系统、音乐喷泉及灯光系统、LED灯具系统等等.

中国照明网技术论文·智能照明系统对所选的智能照明控制系统的基本要求是：

技术先进、功能强（符合工程的使用要求）、较好的开放性和可扩充性、工作稳定、平安可靠、设备装置简单、把持维护方便.接口部件可方便地与其他系统互连、有用户界面友好的中文监控软件便于管理与监控.总之,设备选型应选性价比高技术成熟的产物.另外,也要充沛考虑到生产企业的经营诚信,技术力量以及服务及时周到等因素.

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参考文献

中国照明网技术论文·智能照明系统[1]俞丽华编著《电气照明》（第二版）,同济年夜学出书社,2001年

中国照明网技术论文·智能照明系统[2]俞丽华罗红陈德悦《智能照明控制综述》“中国长三角照明科技论坛论文集”2004.上海

中国照明网技术论文·智能照明系统[3]王晓《前沿和后沿相位控制调光》“光源与照明”2000/1

中国照明网技术论文·智能照明系统[4]张海峰汪至中《基于电力线载波的可调光电子镇流器》 “光源与照明”  2006/2

中国照明网技术论文·智能照明系统[5]汪鲁才戴瑜兴《基于图像处置技术的智能照明控制研究》“照明工程学报”2003/2

中国照明网技术论文·智能照明系[6]韩磊刘木清《ZigBee技术在照明控制系统中的应用前景》中国（天津）第二届现代城市光文化论坛论文集2006中国照明网技术论文·智能照明系统

创作时间：

二零二一年六月三十日