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智慧照明标准体系框架研究报告

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智慧照明标准体系框架研究报告

发布日期:2019-02-18 作者:VUNHO 点击:

智慧照明标准体系框架研究报告

摘要: 作为智慧城市的重要组成部分,智慧照明是智慧城市的公共服务应用项目之一。将其更好地融合到智慧城市建设的大潮中,具有重要意义。 

一、研究的目的和意义

作为智慧城市的重要组成部分,智慧照明是智慧城市的公共服务应用项目之一。将其更好地融合到智慧城市建设的大潮中,具有重要意义。智慧照明可以融合微基站、视频探头、多媒体屏、信息交互屏、太阳能光伏、传感器以及LED照明于一体,是综合计算、网络、物理环境的多维复杂系统。

而照明与通信的结合,甚至与传感器、物联网等的结合,都是崭新的课题。多领域的交叉融合,带来了一系列的问题,如缺乏组件间的通信和接口规范以及相应的测试要求等。智慧照明标准体系尚未建立,国内外都没有相应的系列标准,这就需要我们研究构建相应的标准体系,确立标准框架,使各类智慧照明产品的质量能从安全、性能和电磁兼容等方面进行科学合理的评价,为智慧照明行业健康发展建立标准方面的技术基础。

本文将着重探讨智慧照明的室外应用—智慧路灯,和智慧照明的室内应用—家居智能照明的标准体系框架。

二、智慧照明的应用现状

2.1 智慧路灯的应用现状

通过路灯改造,将大功率的高压钠灯路灯改造成节能的LED路灯,并在LED路灯上增加一个单灯控制器,通过PLC(电力线载波)、ZigBee或NB-IoT(窄带物联网)协议,可以将所有的路灯进行信息化管理,实现巡检和防盗功能,如图1所示。用户使用电脑、iPad或手机终端通过因特网来控制路灯中央控制管理系统(简称中央控台),中央控台再通过因特网和移动运营商网络把指令发给集中控制器(简称集中控台),集中控台再通过ZigBee无线协议或PLC有线协议控制旗下的每盏LED路灯(如图 1 右图所示,三层架构)。中央控台也可以直接通过NB-IoT或4G网将指令发送到每盏路灯(如图1左图所示,两层架构)。通过以上方式,后台可以对LED智能路灯实现开关控制、调光控制(PWM或0~10V调光)、巡检、自由编组、地图指引、按天文时钟自动运行、故障报警、偷盗报警和远程抄表等功能 [1]。这是智慧路灯的初级阶段,也是如今应用最多的工程案例。

路灯作为规则分布的城市基础设施,是城市中分布最广泛、最均匀的物联网,有望成为智慧城市最重要的载体。如图2所示,在智慧主灯上搭载充电桩、微基站、信息屏、摄像头、RFID电子标签和光伏板等,在智慧辅灯上加载通信子系统和多种传感器,通过PLC/Zigbee/NB-IoT等协议连接成网;再通过4G或光纤把数据传输到后台,可以实现小到对窨井盖监测,大到整个城市景观效果、园林绿化灌溉控制;上到道路交通状况监控,下到地下管网安全、城市排涝的全方位检测与控制;真正把智慧城市建设落到实处。这是智慧路灯的高级阶段,目前处于快速发展期。

需要说明的是,随着人们健康意识和对无线上网速度要求的提高,“邻避效应”扩展,部分宏基站将被微基站取代,带有微基站的智慧路灯本身就可以是4G/5G网络的载体。

2.2 智能家居的应用现状

智能家居(smart home/home automation)是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。智能照明是智能家居的一个最重要的子系统,如图3所示:

智能家居控制系统是智能家居核心,是智能家居控制功能实现的基础。灯光的智能控制又是智能家居控制系统里重要一环。智能家居照明系统控制的立项就是针对智能照明,更确切地来说是针对智能家居照明的控制实现方式做一些探索。从布线方式来分,可分为有线控制和无线控制;从控制终端来分,可分为遥控器、智能面板、智能手机、平板电脑和PC;从控制的传输方式(协议)来分:有WiFi控制、射频控制、NB-IoT控制、ZigBee控制、485控制、232控制、红外控制等。

三、 国内外智慧照明标准现状

3.1 国际智慧照明标准现状

3.1.1 IEC(国际电工委员会)

国际上,IEC/TC34灯和相关器件技术委员在原有的SC34A(灯)、SC 34B(灯头&灯座)、SC 34C(附件)、SC 34D(灯具)的 4 个分委会的大框架下,新增AG4 Lighting systems(智慧照明工作组),专门开展智慧照明标准化相关工作,如图4所示。

AG4关于智能灯具和智能照明系统的定义(征求意见稿)如下:

intelligent luminaire( 智 慧 灯 具 ):luminaireequipped with components that have sensing,communication, and processing capability. (智慧灯具是配备了具有传感、通信和处理能力的组件的灯具。)intelligent lighting system( 智 慧 照 明 系 统 ): collection of one or more intelligent luminaires together with one or more controlling devices. ( 智慧照明系统是一个或多个智慧灯具与一个或多个控制装置的组合。)

3.1.2 ISO(国际标准化组织)

国际标准化组织ISO/TC 274光与照明技术委员会成立 ISO/TC 274/WG2(第二工作组),工作组秘书处设在中国建筑科学研究院。ISO/TC 274/WG2工作组将重点开展ISO 21274《Light and Lighting–commissioning Process of Adaptive Lighting systems》(光与照明—智能照明系统调试方法)的编制工作,并将与来自奥地利、加拿大、荷兰、德国等十一个国家共同研究探讨未来国际智能照明领域相关