智能照明應(yīng)用

1、智 能 照 明主 題一照明應(yīng)用背景二ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)介三應(yīng)用案例四技術(shù)詳解應(yīng)用背景 隨著人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的提高，在照明領(lǐng)域中，采用新型節(jié)能光源、節(jié)能電器及高效燈具來達(dá)到節(jié)約電能的目的，已廣泛被大眾所接受。 智能感知與無線傳感等物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展與成熟，為智能照明提供了技術(shù)支撐。 基于有線的照明控制系統(tǒng)，具有布線麻煩，增減設(shè)備需要重新布線、系統(tǒng)可擴(kuò)展性差、系統(tǒng)安裝和維護(hù)成本高以及移動(dòng)性能差等缺點(diǎn)。 智能化大潮的興起帶動(dòng)了照明領(lǐng)域的智能化革新。傳統(tǒng)照明與智能照明燈具比較LED與傳統(tǒng)照明燈具之間的比較：優(yōu)勢(shì)對(duì)比： 傳統(tǒng)白熾燈：成本低，顯色性好，但壽命短 LED節(jié)能燈：更節(jié)能，更環(huán)保（無汞）亮度和

2、節(jié)能比較： 1W LED = 3W CFL（節(jié)能燈）= 15W白熾燈 3W LED = 8W CFL（節(jié)能燈）= 25W白熾燈 4W LED = 11W CFL（節(jié)能燈）= 40W白熾燈 8W LED = 15W CFL（節(jié)能燈）= 75W白熾燈 12W LED = 20W CFL（節(jié)能燈）= 100W白熾燈拉線開關(guān)面板開關(guān)智能照明控制系統(tǒng)檔次低，容易損壞現(xiàn)在大量使用，沒有場(chǎng)景功能，無法自動(dòng)控制，無調(diào)光大功率、大網(wǎng)絡(luò)使用軟件和聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)大遙控開關(guān)無線遙控使用，可以預(yù)設(shè)場(chǎng)景，調(diào)光，外觀漂亮調(diào)光功率小，無法大規(guī)模使用，沒有軟件功能傳統(tǒng)照明與智能照明控制系統(tǒng)比較為什么要使用智能照明系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)照明控制

3、智能化，提高管理水平，減少維護(hù)費(fèi)用。 以自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔，智能化操控，智能收集實(shí)況信息，減少維護(hù)費(fèi)用 良好的節(jié)能效果 LED等節(jié)能型照明燈具 合理管理光照的區(qū)域、時(shí)間、亮度等來達(dá)到節(jié)能的效果 多種照明效果，增加藝術(shù)效果，美化環(huán)境 同一建筑，不同照明方式，是建筑物更加生動(dòng)，藝術(shù)性更強(qiáng) 延長(zhǎng)光源的壽命 電網(wǎng)電壓的波動(dòng)是光源損壞的一個(gè)主要原因，智能照明控制系統(tǒng)能有效抑制電網(wǎng)的浪涌電壓，采用軟啟動(dòng)，軟中斷技術(shù)避免沖擊電流對(duì)光源的損害，可有效延長(zhǎng)光源的壽命 管理維護(hù)方便 以自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔，后臺(tái)監(jiān)控，管理方便關(guān)閉右圖所有燈光的時(shí)間， 30分鐘？能源的損耗:平均每回路30分鐘/天（開關(guān)

4、共兩次）開關(guān)的方式:空氣開關(guān)箱 VS 電腦中央控制配電箱分布在不同角落實(shí)現(xiàn)照明控制智能化，提高管理水平，減少維護(hù)費(fèi)用節(jié) 能 外立面泛光照明，通過智能照明控制系統(tǒng)，可進(jìn)行時(shí)間控制，根據(jù)傍晚、夜晚、深夜設(shè)置場(chǎng)景。傍晚來臨時(shí)，室外照度逐漸減弱，可開啟部分泛光照明回路，以凸顯建筑物風(fēng)格；當(dāng)夜晚來臨，開啟所有的泛光照明；在深夜后，關(guān)閉大部分的泛光照明回路，僅保留部分回路。系統(tǒng)處于全自動(dòng)控制，并且所有控制程序可由工作人員可以隨時(shí)靈活更改。美化環(huán)境，用燈光點(diǎn)亮我們的生活 好的燈光設(shè)計(jì)可以營(yíng)造出一種溫馨、舒適的環(huán)境，增添其藝術(shù)的魅力。 智能照明控制系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)可控制任意回路連續(xù)調(diào)光或開關(guān)。場(chǎng)景控制：可預(yù)先設(shè)置

5、多個(gè)不同場(chǎng)景，在場(chǎng)景切換時(shí)淡入、淡出?？山尤敫鞣N傳感器對(duì)燈光進(jìn)行自動(dòng)控制。移動(dòng)傳感器：對(duì)人體紅外線檢測(cè)達(dá)到對(duì)燈光的控制；如人來燈亮，人走燈滅（暗）。光亮照度傳感器：對(duì)某些場(chǎng)合可根據(jù)室外光線的強(qiáng)弱調(diào)整室內(nèi)光線，如學(xué)校教室的恒照度控制。時(shí)間控制：某些場(chǎng)合可以隨上下班時(shí)間調(diào)整亮度。紅外遙控：可用手持紅外遙控器對(duì)燈光進(jìn)行控制。系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)：可系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，利用上述控制手段進(jìn)行綜合控制或與樓宇智能控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)?？捎陕?、光、熱、人及動(dòng)物的移動(dòng)檢測(cè)達(dá)到對(duì)燈光的控制。ZigBee簡(jiǎn)介 ZigBee技術(shù)主要應(yīng)用于無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)，是基于IEEE 802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的。 IEEE 802.15.4定義

6、了兩個(gè)底層，即物理層和媒體接入控制(Media Access Control，MAC)層，ZigBee聯(lián)盟則在IEEE 802.15.4的基礎(chǔ)上定義了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。 ZigBee聯(lián)盟成立于2001年8月，該聯(lián)盟由Invensys、三菱、摩托羅拉、飛利浦等公司組成，如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無線設(shè)備公司和開發(fā)商的加入，其目標(biāo)市場(chǎng)是工業(yè)、家庭以及醫(yī)學(xué)等需要低功耗、低成本、對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高的無線通信應(yīng)用場(chǎng)合。ZigBee的特點(diǎn) 低功耗低功耗工作周期短、收發(fā)信息功耗較低以及采用了休眠機(jī)制 低成本低成本協(xié)議簡(jiǎn)單且所需的存儲(chǔ)空間小，這極大降低了ZigBee的成本，而且ZigBee協(xié)議的使用是免

7、專利費(fèi)的。 近距離近距離傳輸范圍一般介于10100m之間，在增加發(fā)射功率后，亦可增加到13km。這指的是相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離。如果通過路由和節(jié)點(diǎn)間通信的接力，傳輸距離將可以更遠(yuǎn)。 可靠性：可靠性：采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，從而避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。MAC層采用完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息，保證了節(jié)點(diǎn)之間傳輸信息的高可靠性。ZigBee節(jié)點(diǎn)類型ZigBee節(jié)點(diǎn)類型規(guī)定了協(xié)調(diào)器、路由器和終端沒備三種： 協(xié)調(diào)器：協(xié)調(diào)器：負(fù)責(zé)啟動(dòng)和配置整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它是網(wǎng)絡(luò)的第一設(shè)備，可以保持間接尋址用的固定表格，并支持關(guān)聯(lián)，同時(shí)還能設(shè)計(jì)信任

8、中心和執(zhí)行其它活動(dòng)。一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)只允許有一個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器 路由器路由器是一種支持關(guān)聯(lián)的設(shè)備，能夠?qū)⑾⑥D(zhuǎn)發(fā)到其它設(shè)備。ZigBee網(wǎng)格或樹型網(wǎng)絡(luò)則可以有多個(gè)ZigBee路由器，ZigBee星型網(wǎng)絡(luò)不支持ZigBee路由器； 終端設(shè)備終端設(shè)備可以執(zhí)行它的相關(guān)功能，并使用ZigBee網(wǎng)絡(luò)到達(dá)其它需要與其通訊的設(shè)備，它的內(nèi)存容量要求最少M(fèi)arvell&Belkin智能照明解決方案WeMo系列（一）WeMo系列：基于Marvell的無線通訊芯片88MZ100和3.3V供電低功耗AC/DC控制器芯片88EM8511而設(shè)計(jì)，相當(dāng)于60W的傳統(tǒng)白熾燈泡。用戶可以在家中或者辦公室中通過i

9、OS/Android設(shè)備對(duì)WeMo進(jìn)行精確的亮度控制；在夜晚WeMo可以自動(dòng)轉(zhuǎn)化為夜間模式，當(dāng)用戶漸漸睡去，自動(dòng)將燈光變暗；當(dāng)設(shè)置為“度假模式”時(shí)，可以根據(jù)家長(zhǎng)人員和變化自動(dòng)模擬環(huán)境的變化。解決方案示例一Marvell&Belkin智能照明解決方案WeMo系列（二）構(gòu)建模塊的4個(gè)層次：LED驅(qū)動(dòng)部分：擁有數(shù)字接口，可與通訊芯片連接通訊網(wǎng)關(guān)部分：基于Marvell的嵌入式WiFi、ZigBee等無線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多種無線制式包括ZigBee到無線和云端的無縫橋接基于Kinoma技術(shù)的用戶接口，簡(jiǎn)單、美觀、一用，支持包括IOS/Android等。通過Marvell的合作伙伴，實(shí)現(xiàn)云端軟件和網(wǎng)關(guān)

10、軟件的支持，實(shí)現(xiàn)LED照明控制的云管理Marvell 智能照明技術(shù)構(gòu)建模塊智能路燈照明示例 路燈系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分，是與人們?nèi)粘Ｉ罹o密相關(guān)的是市政公共設(shè)施。同時(shí)，綠色照明也是當(dāng)今照明界得必然趨勢(shì)。針對(duì)城市路燈控制系統(tǒng)現(xiàn)狀和節(jié)能及精確控制的實(shí)際需求，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)，提出的無線組網(wǎng)、單點(diǎn)控制解決方案。具備低功耗、遠(yuǎn)距離、無線靈活組網(wǎng)、抗干擾、燈具故障自檢等優(yōu)點(diǎn)。智能路燈控制系統(tǒng)主要功能：智能路燈控制系統(tǒng)主要功能： 遙控：遙控：按時(shí)間曲線和光照度由監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)統(tǒng)一自動(dòng)控制（群控、分組控制）各照明節(jié)點(diǎn)路燈和亮化燈（全夜燈、半夜燈、時(shí)段燈）的開/關(guān)，并能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)單節(jié)點(diǎn)、分組開關(guān)燈等功能。

11、遙信：遙信：能隨時(shí)獲取各節(jié)點(diǎn)和單燈的報(bào)警信息和開關(guān)狀態(tài)。 分組功能：分組功能：可對(duì)照明節(jié)點(diǎn)進(jìn)行任意功能分組，分別采用時(shí)控/光控、工作日/節(jié)假日/重大節(jié)日燈的多套控制方案。 故障告警：故障告警：采用聲光、語音和短信多種形式報(bào)警，告警項(xiàng)目可配置。 GPSGPS授時(shí)功能：授時(shí)功能：采用衛(wèi)星GPS系統(tǒng)，確保監(jiān)控中心、燈光節(jié)點(diǎn)控制器、單燈控制器時(shí)間精準(zhǔn)。 自主運(yùn)行能力：自主運(yùn)行能力：照明節(jié)點(diǎn)控制器和單燈控制器具有自運(yùn)行能力，確保無線通信不暢時(shí)正常開/關(guān)燈。 綠色與節(jié)能：綠色與節(jié)能：無線路燈控制終端對(duì)每一個(gè)路燈進(jìn)行無線智能控制和檢測(cè)，能夠自動(dòng)或人工控制所有路燈的開燈、亮燈、暗燈、關(guān)燈，同時(shí)通過不同時(shí)段、不

12、同時(shí)序，不同天氣準(zhǔn)確的改變控制路燈亮度，有效利用資源，節(jié)能減排。 智能照明拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖智能照明組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)原理圖光源調(diào)控單元傳感器邏輯判斷單元控制單元光調(diào)控單元系統(tǒng)整體框圖ZigBee 傳輸單元采樣單元控制單元人機(jī)輸入單元中央處理單元電源管理單元系統(tǒng)框圖詳解光信號(hào)采集單元光信號(hào)采集單元 完成將光信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，以光敏電阻為核心，配以外圍電路。光照度通過光敏電阻轉(zhuǎn)換為連續(xù)的電流信號(hào)，在通過A /D 將電信號(hào)轉(zhuǎn)為8位寬度的數(shù)字信號(hào)，供后續(xù)電路的處理。ZigBee傳輸單元傳輸單元主要完成的是將中央處理單元與采樣單元、控制單元之間的數(shù)據(jù)傳輸。中央處理單元中央處理單元完成的是將采樣得到的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)設(shè)定數(shù)值進(jìn)行邏輯運(yùn)算，輸出控制單元所需數(shù)據(jù)。人機(jī)輸入單元人機(jī)輸入單元實(shí)現(xiàn)人工可調(diào)照度及工作模式而設(shè)置的。電源管理模塊電源管理模塊為各個(gè)單元提供所需電壓，保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定的運(yùn)行。后臺(tái)控制處理中心 由服務(wù)器、大屏幕投影顯示設(shè)備、路燈智能 測(cè) 控 系 統(tǒng) 軟 件 及WEB服務(wù)器、打印機(jī)等設(shè)備組成，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控路燈的工作情況、查詢工作記錄和對(duì)路燈的實(shí)時(shí)控制；電腦可視化管理 控制開/關(guān) 控制特定的時(shí)間段 自適應(yīng)開/關(guān) 查詢路燈開關(guān)狀態(tài)智能樓宇照明示例總結(jié) 與傳統(tǒng)照明相比，智能照明可達(dá)到安