教室里的灯具？智慧照明尺度系统框架研究讲述（上）

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智慧照明尺度系统框架研究讲述（上）

2022-01-17    

   作者：庄晓波  

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　　庄晓波

　　上海时代之光照明电器检测有限公司尺度手艺部副主任/《2022阿拉丁照明产业调研白皮书》智慧照明与物联网科技 照料

　　一、研究的目的和意义

　　作为智慧都会的主要组成部门，智慧照明是智慧都会的公共服务应用项目之一。将其更好地融合到智慧都会建设的大潮中，具有主要意义。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，是综合盘算、网络、物理环境的多维庞大系统。

　　而照明与通讯的连系，甚至与传感器、物联网等的连系，都是崭新的课题。多领域的交织融合，带来了一系列的问题，如缺乏组件间的通讯和接口规范以及响应的测试要求等。智慧照明尺度系统尚未确立，海内外都没有响应的系列尺度，这就需要我们研究构建响应的尺度系统，确立尺度框架，使各种智慧照明产物的质量能从平安、性能和电磁兼容等方面举行科学合理的评价，为智慧照明行业康健生长确立尺度方面的手艺基础。

　　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—家居智能照明的尺度系统框架。

　　二、智慧照明的应用现状

　　2.1 智慧路灯的应用现状

　　通过路灯刷新，将大功率的高压钠灯路灯刷新成节能的LED路灯，并在LED路灯上增添一个单灯控制器，通过PLC(电力线载波)、ZigBee或NB-IoT(窄带物联网)协议，可以将所有的路灯举行信息化治理，实现巡检和防盗功效，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治理系统(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、舆图指引、按天文时钟自动运行、故障报警、偷窃报警和远程抄表等功效 [1]。这是智慧路灯的低级阶段，也是现在应用最多的工程案例。

　　路灯作为规则漫衍的都会基础设施，是都会中漫衍最普遍、最平均的物联网，有望成为智慧都会最主要的载体。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讯子系统和多种传感器，通过PLC/Zigbee/NB-IoT等协议毗邻成网;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，大到整个都会景观效果、园林绿化浇灌控制;上到蹊径交通状态监控，下到地下管网平安、都会排涝的全方位检测与控制;真正把智慧都会建设落到实处。这是智慧路灯的高级阶段，现在处于快速生长期。

　　需要说明的是，随着人们康健意识和对无线上网速率要求的提高，“邻避效应”扩展，部门宏基站将被微基站取代，带有微基站的智慧路灯自己就可以是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，行使综合布线手艺、网络通讯手艺、平安提防手艺、自动控制手艺、音视频手艺将家居生涯有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的治理系统，提升家居平安性、便利性、恬静性、艺术性，并实现环保节能的栖身环境。智能照明是智能家居的一个最主要的子系统，如图3所示：

　　智能家居控制系统是智能家居焦点，是智能家居控制功效实现的基础。灯光的智能控制又是智能家居控制系统里主要一环。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、 海内外智慧照明尺度现状

　　3.1 国际智慧照明尺度现状

　　3.1.1 IEC(国际电工委员会)

　　国际上，IEC/TC34灯和相关器件手艺委员在原有的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(智慧照明事情组)，专门开展智慧照明尺度化相关事情，如图4所示。

　　AG4关于智能灯具和智能照明系统的界说(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、通讯和处置能力的组件的灯具。)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(国际尺度化组织)

　　国际尺度化组织ISO/TC 274光与照明手艺委员会确立 ISO/TC 274/WG2(第二事情组)，事情组秘书处设在中国修建科学研究院。ISO/TC 274/WG2事情组将重点开展ISO 21274《Light and Lighting–commissioning Process of Adaptive Lighting systems》(光与照明—智能照明系统调试方式)的体例事情，并将与来自奥地利、加拿大、荷兰、德国等十一个国家配合研究探讨未来国际智能照明领域相关尺度化事情。

　　3.1.3 国际其他组织

　　国际上另有一些组织在起劲推动智慧照明的生长，如确立于2012 年的TALQ同盟，其旨在确立一个可在全球局限内接受的用于室外照明的中央控制治理系统软件接口协议，现在已宣布TALQ手艺规范1.0.2版本。

　　再如Fairhair同盟，其旨在指导和简化楼宇中照明和楼宇自控生态系统向物联网手艺的转化，并消除关于IT基础设施、平安性和兼容性方面的担忧。Fairhair同盟的六家提议成员——飞利浦照明、路创、西门子、欧司朗、思科和芯科科技意识到单个的楼宇系统服务公司很难打破当前存在的差其余楼宇服务通讯尺度之间的藩篱，行业加倍需要跨领域的通力互助来打造通用的IT和IoT手艺，以适合当今楼宇服务中的主流通讯尺度。Fairhair同盟并不确立新的或附加的应用层协议，相反，Fairhair同盟与主流的生态系统如BAcnet、KNX和ZigBee慎密互助，以使这些手艺转化为IoT手艺。Fairhair的解决方案将使用支持IPV6的网络手艺，如802.15.4网状网络(mesh network)，Wi-Fi和以太网。Fairhair同盟的耐久愿景是实现一种低成本、高平安性的基于IP的统一网络基础架构，并将其作为可互操作的照明和楼宇自动化系统的基础。

　　HomeKit是苹果公司的一套开放的API和协议聚集，整合了siri的语音交互功效，用户可通过siri语音输入控制指令，实现对门锁、灯具、摄像头、开关插座等智能家居装备的集成化控制，其研发初衷是希望ios装备成为智能家居装备的控制中央，各个厂家的智能家居装备在ios层面相互协作，而无需这些厂家直接举行对接。HomeKit现在主要支持Wi-Fi、BLE及直接毗邻以太网的智能装备。Allseen Alliance，是由The Linux Foundation主持的一个协作项目，该项目以开源项目AllJoyn为基础，后者首先由高通提议，其目的是让林林总总的装备、应用及服务都能通过种种在线或离线渠道(如WiFi、电线或以太网)举行毗邻。AllJoyn不需要互联网毗邻，且设计为跨操作系统及平台毗邻。

　　此外，Google、三星、松下等巨头都纷纷推出自己的智能家居平台，有一系列的产物和尺度，席卷智慧照明。

　　3.2 海内智慧照明尺度现状

　　海内，有零星的相关尺度宣布：

　　中国电力企业团结会(CEC)宣布了6项国家尺度

　　GB/T 34923.1-2022路灯控制治理系统第1部门：总则;

　　GB/T 34923.2-2022路灯控制治理系统第2部门：主站手艺规范;

　　GB/T 34923.3-2022路灯控制治理系统第3部门：路灯控制治理终端手艺规范;

　　GB/T 34923.4-2022路灯控制治理系统第4部门：路灯控制器手艺规范;

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　　GB/T 34923.5-2022路灯控制治理系统第5部门：平安防护手艺规范;

　　GB/T 34923.6-2022路灯控制治理系统第6部门：通讯协议手艺规范;

　　国家住房和城乡建设部宣布了：CJJ/T 227-2022都会照明自动控制系统手艺规范;

　　国家半导体照明工程研发及产业同盟(CSA)宣布：

　　GB/T 35255-2022 LED公共照明智能系统接口应用层通讯协议;

　　CSA 040-2022家居智能照明装备无线通讯模块接口规范;

　　CSA 041-2022家居智能照明装备功效属性规范;

　　CSA/TR 001-2022 LED照明控制系统尺度化综述;

　　CSA/TR 003-2022家居智能照明系统架构及互联互通手艺;

　　CSA/TR 004-2022 LED智能家居互联照明控制协议手艺讲述;

　　CSA 045/IGRS 0004.01-201X智能照明系统构架与手艺参考模子(征求意见稿);

　　CSA 051-201X基于NB-IoT手艺的蹊径照明控制终端接口要求(征求意见稿);

　　CSA 052-201X基于NB-IoT手艺的蹊径照明智能控制系统(报批稿);

　　CSA 056-201X智能蹊径照明工程验收评价及测试方式(提案);

　　上海市城乡建设和交通委员会宣布了：DG/TJ 08-2182-2022蹊径LED照明应用手艺规范;

　　深圳市LED产业尺度同盟宣布了：

　　SQL/LSA 004.1-2011 LED路灯智能照明手艺规范

　　第1部门：控制系统;SQL/LSA 004.2-2011 LED路灯智能照明手艺规范

　　第2部门：电力线载波控制子系统：QL/LSA 004.3-2011 LED路灯智能照明手艺规范

　　第3部门：应用层通讯协议;SQL/LSA 004.4-2012 LED路灯智能照明手艺规范

　　第4部门：信息平安;

　　国家照明电器质检中央手艺同盟(CALT)宣布了：CALT 004-2022蹊径LED照明智能控制系统手艺规范(报批稿)。

　　国家能源局宣布了电力行业尺度：

　　DL/T 1398.1-2022智能家居系统第1部门：总则;

　　DL/T 1398.2-2022智能家居系统第2部门：功效规范;

　　DL/T 1398.31-2022智能家居系统 第3-1部门：家庭能源网关手艺规范;

　　DL/T 1398.32-2022智能家居系统第3-2部门：智能交互终端手艺规范;

　　DL/T 1398.33-2022智能家居系统第3-3部门：智能插座手艺规范;

　　DL/T 1398.34-2022智能家居系统第3-4部门：家电监控模块手艺规范;

　　DL/T 1398.41-2022智能家居系统第4-1部门：通讯协议-服务中央主站与家庭能源网关通讯;

　　DL/T 1398.42-2022智能家居系统第4-2部门：通讯协议-家庭能源网关下行通讯;重庆电信研究院宣布了：

　　DB 50/T 488-2022智能家居监控系统测试规范;

　　DB 50/T 489-2022智能家居监控系统手艺要求;中国智能家居产业同盟宣布了：

　　CSHIA-FC-GW-01智能家居产物互联互通中央件手艺尺度;

　　中国通讯尺度化协会宣布了：YDB 123-2022泛在物联应用智能家居系统手艺要求;

　　台湾宣布了：

　　CNS 15652-1-2022智慧照明系统-第1部：系统功效;

　　CNS 15652-2-2022智慧照明系统-第2部：广域网路界面;

　　CNS 15652-3-2022智慧照明系统-第3部：场域网路界面;

　　CNS 15652-4-2022智慧照明系统-第4部：场域网路设计指引;

　　CNS 15652-5-2022智慧照明系统-第5部：照明装备。

　　此外，阿里、京东、小米、华为、海尔和美的等互联网或家电巨头都有了自家的云平台，有一系列的智能单品和尺度，涵盖智慧照明。

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