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        新聞導(dǎo)航

        智慧照明標(biāo)準(zhǔn)體系框架研究報(bào)告(上)

        來源:jjgxdt.com 發(fā)布時(shí)間:2020-05-25 返回

        一、研究的目的和意義

        作為智慧城市的重要組成部分,智慧照明是智慧城市的公共服務(wù)應(yīng)用項(xiàng)目之一。將其更好地融合到智慧城市建設(shè)的大潮中,具有重要意義。智慧照明可以融合微基站、視頻探頭、多媒體屏、信息交互屏、太陽能光伏、傳感器以及LED照明于一體,是綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)。

        而照明與通信的結(jié)合,甚至與傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等的結(jié)合,都是嶄新的課題。多領(lǐng)域的交叉融合,帶來了一系列的問題,如缺乏組件間的通信和接口規(guī)范以及相應(yīng)的測試要求等。智慧照明標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立,國內(nèi)外都沒有相應(yīng)的系列標(biāo)準(zhǔn),這就需要我們研究構(gòu)建相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系,確立標(biāo)準(zhǔn)框架,使各類智慧照明產(chǎn)品的質(zhì)量能從安全、性能和電磁兼容等方面進(jìn)行科學(xué)合理的評價(jià),為智慧照明行業(yè)健康發(fā)展建立標(biāo)準(zhǔn)方面的技術(shù)基礎(chǔ)。

        本文將著重探討智慧照明的室外應(yīng)用—智慧路燈,和智慧照明的室內(nèi)應(yīng)用—家居智能照明的標(biāo)準(zhǔn)體系框架。

        二、智慧照明的應(yīng)用現(xiàn)狀

        2.1 智慧路燈的應(yīng)用現(xiàn)狀

        通過路燈改造,將大功率的高壓鈉燈路燈改造成節(jié)能的LED路燈,并在LED路燈上增加一個(gè)單燈控制器,通過PLC(電力線載波)、ZigBee或NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))協(xié)議,可以將所有的路燈進(jìn)行信息化管理,實(shí)現(xiàn)巡檢和防盜功能,如圖1所示。用戶使用電腦、iPad或手機(jī)終端通過因特網(wǎng)來控制路燈中央控制管理系統(tǒng)(簡稱中央控臺),中央控臺再通過因特網(wǎng)和移動運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)把指令發(fā)給集中控制器(簡稱集中控臺),集中控臺再通過ZigBee無線協(xié)議或PLC有線協(xié)議控制旗下的每盞LED路燈(如圖 1 右圖所示,三層架構(gòu))。中央控臺也可以直接通過NB-IoT或4G網(wǎng)將指令發(fā)送到每盞路燈(如圖1左圖所示,兩層架構(gòu))。通過以上方式,后臺可以對LED智能路燈實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制、調(diào)光控制(PWM或0~10V調(diào)光)、巡檢、自由編組、地圖指引、按天文時(shí)鐘自動運(yùn)行、故障報(bào)警、偷盜報(bào)警和遠(yuǎn)程抄表等功能 [1]。這是智慧路燈的初級階段,也是如今應(yīng)用最多的工程案例。

        圖一智慧路燈系統(tǒng)示意圖

        路燈作為規(guī)則分布的城市基礎(chǔ)設(shè)施,是城市中分布最廣泛、最均勻的物聯(lián)網(wǎng),有望成為智慧城市最重要的載體。如圖2所示,在智慧主燈上搭載充電樁、微基站、信息屏、攝像頭、RFID電子標(biāo)簽和光伏板等,在智慧輔燈上加載通信子系統(tǒng)和多種傳感器,通過PLC/Zigbee/NB-IoT等協(xié)議連接成網(wǎng);再通過4G或光纖把數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_,可以實(shí)現(xiàn)小到對窨井蓋監(jiān)測,大到整個(gè)城市景觀效果、園林綠化灌溉控制;上到道路交通狀況監(jiān)控,下到地下管網(wǎng)安全、城市排澇的全方位檢測與控制;真正把智慧城市建設(shè)落到實(shí)處。這是智慧路燈的高級階段,目前處于快速發(fā)展期。

        圖二智慧路燈示意圖

        需要說明的是,隨著人們健康意識和對無線上網(wǎng)速度要求的提高,“鄰避效應(yīng)”擴(kuò)展,部分宏基站將被微基站取代,帶有微基站的智慧路燈本身就可以是4G/5G網(wǎng)絡(luò)的載體。

        2.2 智能家居的應(yīng)用現(xiàn)狀

        智能家居(smart home/home automation)是以住宅為平臺,利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成,構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng),提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性,并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。智能照明是智能家居的一個(gè)最重要的子系統(tǒng),如圖3所示:


        圖三智能家居系統(tǒng)示意圖


        智能家居控制系統(tǒng)是智能家居核心,是智能家居控制功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。燈光的智能控制又是智能家居控制系統(tǒng)里重要一環(huán)。智能家居照明系統(tǒng)控制的立項(xiàng)就是針對智能照明,更確切地來說是針對智能家居照明的控制實(shí)現(xiàn)方式做一些探索。從布線方式來分,可分為有線控制和無線控制;從控制終端來分,可分為遙控器、智能面板、智能手機(jī)、平板電腦和PC;從控制的傳輸方式(協(xié)議)來分:有WiFi控制、射頻控制、NB-IoT控制、ZigBee控制、485控制、232控制、紅外控制等。

        三、 國內(nèi)外智慧照明標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

        3.1 國際智慧照明標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

        3.1.1 IEC(國際電工委員會)

        國際上,IEC/TC34燈和相關(guān)器件技術(shù)委員在原有的SC34A(燈)、SC 34B(燈頭&燈座)、SC 34C(附件)、SC 34D(燈具)的 4 個(gè)分委會的大框架下,新增AG4 Lighting systems(智慧照明工作組),專門開展智慧照明標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)工作,如圖4所示。

          

        圖四  IEC  TC34 架構(gòu)

        AG4關(guān)于智能燈具和智能照明系統(tǒng)的定義(征求意見稿)如下:

        intelligent luminaire( 智 慧 燈 具 ):luminaireequipped with components that have sensing,communication, and processing capability. (智慧燈具是配備了具有傳感、通信和處理能力的組件的燈具。)intelligent lighting system( 智 慧 照 明 系 統(tǒng) ): collection of one or more intelligent luminaires together with one or more controlling devices. ( 智慧照明系統(tǒng)是一個(gè)或多個(gè)智慧燈具與一個(gè)或多個(gè)控制裝置的組合。)

        3.1.2 ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)

        國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC 274光與照明技術(shù)委員會成立 ISO/TC 274/WG2(第二工作組),工作組秘書處設(shè)在中國建筑科學(xué)研究院。ISO/TC 274/WG2工作組將重點(diǎn)開展ISO 21274《Light and Lighting–commissioning Process of Adaptive Lighting systems》(光與照明—智能照明系統(tǒng)調(diào)試方法)的編制工作,并將與來自奧地利、加拿大、荷蘭、德國等十一個(gè)國家共同研究探討未來國際智能照明領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作。

        3.1.3 國際其他組織

        國際上還有一些組織在積極推動智慧照明的發(fā)展,如成立于2012 年的TALQ聯(lián)盟,其旨在建立一個(gè)可在全球范圍內(nèi)接受的用于室外照明的中央控制管理系統(tǒng)軟件接口協(xié)議,目前已發(fā)布TALQ技術(shù)規(guī)范1.0.2版本。

        再如Fairhair聯(lián)盟,其旨在指導(dǎo)和簡化樓宇中照明和樓宇自控生態(tài)系統(tǒng)向物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的轉(zhuǎn)化,并消除關(guān)于IT基礎(chǔ)設(shè)施、安全性和兼容性方面的擔(dān)憂。Fairhair聯(lián)盟的六家發(fā)起成員——飛利浦照明、路創(chuàng)、西門子、歐司朗、思科和芯科科技意識到單個(gè)的樓宇系統(tǒng)服務(wù)公司很難打破當(dāng)前存在的不同的樓宇服務(wù)通信標(biāo)準(zhǔn)之間的藩籬,行業(yè)更加需要跨領(lǐng)域的通力合作來打造通用的IT和IoT技術(shù),以適合當(dāng)今樓宇服務(wù)中的主流通信標(biāo)準(zhǔn)。Fairhair聯(lián)盟并不創(chuàng)建新的或附加的應(yīng)用層協(xié)議,相反,F(xiàn)airhair聯(lián)盟與主流的生態(tài)系統(tǒng)如BAcnet、KNX和ZigBee緊密合作,以使這些技術(shù)轉(zhuǎn)化為IoT技術(shù)。Fairhair的解決方案將使用支持IPV6的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),如802.15.4網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(mesh network),Wi-Fi和以太網(wǎng)。Fairhair聯(lián)盟的長期愿景是實(shí)現(xiàn)一種低成本、高安全性的基于IP的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu),并將其作為可互操作的照明和樓宇自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

        HomeKit是蘋果公司的一套開放的API和協(xié)議集合,整合了siri的語音交互功能,用戶可通過siri語音輸入控制指令,實(shí)現(xiàn)對門鎖、燈具、攝像頭、開關(guān)插座等智能家居設(shè)備的集成化控制,其研發(fā)初衷是希望ios設(shè)備成為智能家居設(shè)備的控制中心,各個(gè)廠家的智能家居設(shè)備在ios層面相互協(xié)作,而無需這些廠家直接進(jìn)行對接。HomeKit目前主要支持Wi-Fi、BLE及直接連接以太網(wǎng)的智能設(shè)備。Allseen Alliance,是由The Linux Foundation主持的一個(gè)協(xié)作項(xiàng)目,該項(xiàng)目以開源項(xiàng)目AllJoyn為基礎(chǔ),后者首先由高通發(fā)起,其目標(biāo)是讓各色各樣的設(shè)備、應(yīng)用及服務(wù)都能通過各種在線或離線渠道(如WiFi、電線或以太網(wǎng))進(jìn)行連接。AllJoyn不需要互聯(lián)網(wǎng)連接,且設(shè)計(jì)為跨操作系統(tǒng)及平臺連接。


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