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2019/08/05

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一、引言

  爱默生说:“智慧的可靠标志就是能够在平凡中发现奇迹。”在LED光源、驱动电源、灯具配光、智能控制系统、传感器、互联网和物联网等技术日臻成熟和广泛运用的当下,智慧与照明相遇,人类对照明的需求就不仅仅是为了在黑暗中能看清物体和识别方向这么简单了,照明行业也就从单纯的光源、电器、灯具研发、生产、应用,逐渐与建筑电气、园林景观、环境艺术、建筑外观、一体化建材、网络科技领域的科技成果融合,形成了一系列以照明为核心的系统工程,从而成就了专业从事智慧照明的领军人物、领军企业和设计、施工队伍,智慧照明悄悄地来到我们的生活和工作中,智慧照明成为智慧城市建设的标杆,引领智慧园区、智慧景区、智慧市政、城市夜间光环境工程建设步入跳跃式的发展阶段,架起了通往智慧城市的金桥。

二、智慧城市

  1. 智慧城市的概念

  智慧城市是利用新一代信息技术,在泛信息全面感知和互联的基础上,实现人、物、城市功能系统之间无缝连接与协同联动的智能自感知、自适应、自优化,从而对政府服务、商务活动、民生、环保、公共安全等多方面的城市需求做出智能优化和及时响应,形成可持续发展、便捷、高效、绿色、安全的智慧城市形态。

  2. 国内智慧城市进程

  2013年1月29日,住房城乡建设部公布了首批国家智慧城市试点名单。

  2013年4月10日,由住房城乡建设部建筑节能与科技司组织的智慧城市创建任务书编制培训会在北京举行。

  2014年8月29日,经国务院同意,发改委、工信部、科技部、公安部、财政部、国土部、住建部、交通部等八部委印发了《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》。

2015年是智慧城市建设规模化实施的元年。我们认为,这也是中国城市建设开始弯道超车、从而赶超发达国家的起点。

3. 智慧城市体系架构

有关专家认为,智慧城市是一个复杂的“巨系统”,涉及到投融资、顶层设计、集成、运营、业务应用、ICT基础建设等多个环节。因此,只有各个环节的企业在各自领域做好自己擅长的事情,才能促进智慧城市生态圈的良性发展,提供满足客户需求、自身不断进化的智慧城市整体解决方案。

根据我们的理解,在智慧城市系统架构中有感知、网路、数据、应用四个层次以及无数个信息采集终端和传感系统。在网络层强调城市通信网和城市物联网;在数据层包含云数据处理中心、公共信息服务平台和大数据支持平台;在应用层里包含智慧城市的大脑——智慧城市管理运营中心,以及中枢神经系统——智慧政务、智慧城管、平安城市、数字环保、数字园林、智能交通、智慧医疗、智慧教育、智慧照明等多个子系统。由于《“十二五”城市绿色照明规划纲要》的实施,在整个智慧城市系统架构中,城市照明设施是最健全、最完备、数字化管理最到位的城市基础设施,几乎不用投资即可承载其他感知和应用子系统装备,实现智慧城市核心功能。因此,智慧照明自然存在于智慧城市系统架构的感知层和应用层两个层面里。

三、智慧照明

  1. 智慧照明基于智能照明

智能照明是指利用人工智能、无线通讯数据传输、智能化信息处理、物联网、传感器、控制系统等技术,使照明设施具有色温、亮度、色彩、点线面等类型光源的软启动、定时控制、场景设置等功能,并能达到预定的照明标准要求,满足不同个性的需求,同时按照程序进行问题反馈的照明系统工程。而智慧照明是智能照明的更高级阶段。

2. 智慧照明是照明非照明

IEC-SC34E--AC4的定义是: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;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。

相关机构的定义是:智慧照明打造的是一个“灯、网、云”的物联网核心概念。核心产品是“一盏灯”,即以LED灯作为集成感知终端和集成工作终端;重点是布设“一张网”,用于感知和传输,最终集成到管理后台“一朵云”上,打造数据云、服务云和智慧云。建设一套基于智慧照明的联合生态系统,买现“1+X”综合应用,构建城市基础设施建设新模式,实现多方共盈利,引导智慧城市建设进入可持续发展阶段。

  有关专家认为:数以亿计的照明设施联网将是市政物联网建设的开端,从市政照明开始,将交通管理、环境监控、市政管理、市政照明等智能设备联接起来,打造全联接市政物联网,从而架构“智慧城市”的未来。

我们认为,智慧照明是软件与硬件、物质与意识、科技与艺术的完美结合,以城市毛发和皮肤形式出现,直通智慧城市中枢神经的系统工程。智慧照明基于人的规划设计,涵盖并承载着城市照明、智慧城市感知层和应用层等多个子系统,具备人机互动和丰富的情感表达表达手段等优势,符合当前城市发展的态势。

智慧照明有自己的程序语言和灯光语言。其中,灯光语言可以对历史、文化、艺术、人情世故进行丰富表达,对宇宙万物、大千世界、古今城池、人文景观进行全面展现。在表达和展现过程中,这些光学语言能被不同国界、不同肤色、不同种族、不同语言、不同背景的人所发现、感知、体会,从而产生共鸣。智慧照明不仅能满足人群对光的不同需求,也能重新定义人类肉眼所能看到的大千世界的色与形。

  3. 智慧照明系统中的灯是灯非灯

无论是智慧路灯还是智慧壁灯,均是在保持灯的基本功能基础上,以灯杆或灯座为载体,整合监控摄像头、4G微基站、公共广播、多媒体信息屏、新能源汽车充电桩、GPS坐标定位、环境信息采集器、停车收费站、报警器、实时数据反馈与发布、水位测量器、光伏发电机、风能发电机、应急照明系统等硬件功能,通过先进的信息感知技术、数据通信传输技术、灯光控制技术、计算机处理技术,将采集到的数据和信息传输到“智慧照明软件系统平台”,以之作为管理后台,实现大数据交互环境下的智能照明、智慧交通、数字城管、智能环卫、公共安全、无线城市、信息发布、一键报警等智慧城市管理核心功能。

4. 智慧照明拥有完整的产业链

(1)标准、规范

  1)智慧照明标准的编制、研究与国际接轨。2016年4月国际标准化组织光与照明技术委员会通过投票,正式同意建立ISO/TC274/WC2,任命中国建筑科学研究院环能院光环境与照明研究中心主任王书晓博士为该工作组召集人,并将工作组秘书处设在该院,由中国管理。

ISO/TC274/WC2成员来自奥地利、加拿大、荷兰、德国等十一个国家,共同探讨并制定国际智能照明领域的相关标准,编制《Light and lighting-Commissioning Process of AdaptiveLighting Systems》,该标准将成为国际智能照明领域的第一个国际标准。2016年5月,IECTC34 AC4在华盛顿会议确定了《照明系统术语和定义》、《自适应照明系统光源待机功率的测试》、《照明系统一般要求》和《用于具体应用领域的照明系统标准开发指南》等四项标准提案,并将其作为优先启动项目来开展预研筹备工作,其中三项来自中国张伟博士的提案。

2)智慧路灯标准编制、研究国际领先。2011年8月,深圳市LED产业标准联盟发布了《LED路灯智能照明技术规范第1部分:控制系统》(SQL/LSA004.1-2011)、《LED路灯智能照明技术规范第2部分:电力线载波控制子系统》(SQL/LSA004.2-2011)、《LED路灯智能照明技术规范第3部分:应用层通信协议》(SQL/LS A004.3 - 2011)等产业标准。
  2012年11月,国家半导体照明工程研发及产业联盟发布了联盟标准:《LED公共照明智能系统接口应用层通信协议》(CSA018-2012)。
  2013年3月,中华人民共和国住房和城乡建设部发布了行业产品标准《LED路灯》(CJ/T420-2013)。
  
  2015年6月,中国电力企业联合会标准化中心和中国电力科学研究院等单位负责起草了国家标准《路灯控制管理系统总则》、《路灯控制管理系统主站技术规范》、《路灯控制管理系统通信协议》、《路灯控制管理系统路灯控制器技术规范》、《路灯控制管理系统路灯控制管理终端技术规范》、《路灯控制管理系统安全防护技术规范》等6项国家标准(征求意见稿)。
  
  2015年10月,由半导体照明联合创新国家重点实验室牵头,会同有关单位编制的国家标准《LED公共照明智能系统接口应用层通信协议》,己经完成征求意见稿。2015年8月,上海市城乡建设和交通委员会发布了《道路LED照明应用技术规范》(CDG/TJ08-2182-2015)。
2015年6月,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布了《LED城市道路照明应用技术要求》(GB/T31832-2015)。

  2015年11月,中华人民共和国住房和城乡建设部颁布了行业标准《城市道路照明设计标准》(CJJ45一2015)。
  
2016年7月,国家半导体照明工程研发及产业联盟标委会(CSAS)管理委员会审核通过《智能照明体系构架与技术参考模型》(CSA045)立项申请,CSAS秘书处现正面向正式成员发出邀请,组建上述起草小组负责标准的制定工作。

3)标准、协议跨界共享。TALQ规范定义了一个中央管理系统和户外照明网络之间的应用层协议,TALQ协议是建立在标准的互联网协议和安全标准基础上的,它所支持的主要功能有单灯的多级控制,丰富的日历和编程功能,监测和数据记录功能,以及可扩展性和安全性的支持。该规范使得户外照明网络之间的互操作性成为可能。Fairhair联盟与主流的生态系统如BACnet, KNX和ZigBee紧密合作,以使这些技术转化为IoT技术,建立了包括传感器、照明设备、温控器、调光器等IoT设备在内的统一楼宇网络基础架构,并将其作为可互操作的照明和楼宇自动化系统的基础。

  (2)光源、电器、灯具、控制、传感等日臻成熟

  目前,国内LED生产企业超过万家,形成了从外延片的生产、芯片的制备、芯片的封装、LED照明模组化生产及LED产品应用在内的较为完整的产业链。国内具备一定规模的LED照明驱动电源企业己经超过400家。在智慧照明发展的拉动下,近年来国内的LED驱动电源生产技术已日臻完善,高能效、小型化、集成化、智能化、数字电源技术成为LED电源技术的主流。LED智能可变色温灯具实现了可变情景的照明光环境应用。停车场智能控制系统实现了基于车辆位置的停车场照明智能控制系统方案。可调色温LED筒灯、无影灯、消毒灯在医疗照明中投入使用。LED远程化、封闭式、全过程智能植物补光照明系统,已走进种苗培育基地和蔬菜大棚,推进了农业照明的二次发展。城市道路照明实现了光控、时控、车流感应自控。城市景观照明实现了点、线、面,声、光、电,图像、光色全城联动,项目联动分层无级调光。综上所述,以LED光源为核心部件的照明工程可谓发展迅猛。

  (3)智慧照明解决万案系统组件完备

1)智能终端:集成亮度传感器,支持无线RF Mesh组网;支持电压、电流、功率、功率因数、电能计量;支持照明设备动态调控。

2)智能控制器:核心控制组件,智能终端、无线物联网的统一管理平台;通过标准化接口向应用系统开放,便于合作伙伴根据客户实际需求,开发差异化的照明控制管理系统。

3)无线物联网关:支持通过3 G/LTE和无线RF Mesh网络;工业级设计,即使在恶劣的自然环境也能可靠运行;可搭载轻量级计划组件,自定义照明策略,可实现本地化部署。

4)照明控制管理系统:基于GIS信息系统、拓扑信息,实现运行状态可视化;照明设施状态实时监控,基于大数据的前瞻性分析预测,灵活设置控制策略和计划。

  5. 智慧城市子系统硬件生产的标准化程度

伴随着跨界分享经济的到来,用于智慧城市建设,搭载在照明设施载体上的监控器、微基站、显示屏、充电桩、音视频、GPS、传感器、环境信息采集器、停车收费站、报警器、水位测量仪、太阳能光伏发电设备、风能发电设备、应急照明设备等系统硬件,在生产层面己经基本实现了专业化、标准化、通用化,这些结构合理、安装操作维护便捷的子系统硬件,通过与智慧照明管理子系统后台的互动,在智慧城市系统工程中起着不可替代的引领作用。

四、结论

  智慧照明是在分享经济下,照明行业与社会各界的科技工作者跨界联合创新的结晶。智慧照明以人和人活动的空间为核心,以自然发展的态势为趋势,以达成人与大自然更加和谐相处为目标,以把人们的生活和工作变得更亮丽、更便捷、更快乐为己任。在智慧照明产业链己经完善且运行自如的当下,智慧照明打造了无地不及的“灯、网、云”物联网,不仅为智慧城市建设提供了全新的思路,更架起了一座通往智慧城市的金色桥梁。因此,智慧照明已当之无愧地成为了智慧城市建设的引领者!



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