智慧照明标准体系框架研究报告（上）

 

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。这是智慧路灯的初级阶段，也是如今应用最多的工程案例。

 

智慧照明标准体系框架研究报告（上）

 

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。

 

智慧照明标准体系框架研究报告（上）

 

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：

 

智慧照明标准体系框架研究报告（上）

 

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。

 

智慧照明标准体系框架研究报告（上）

 

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。）