基于LED的智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

晉江輝

（北京汽車研究總院有限公司，北京102400）

1 引言

近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)提倡節(jié)能減排，為了降低照明用電耗損，照明系統(tǒng)應(yīng)朝著智能化的方向發(fā)展。LED照明技術(shù)屬于創(chuàng)新技術(shù)的行列，同時(shí)具有節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)基于LED的智能照明控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，希望可以為社會(huì)進(jìn)步做出微薄貢獻(xiàn)。

2 LED照明技術(shù)

LED光源具有顯色能力強(qiáng)、功率低等特點(diǎn)，受到了使用者的歡迎，并且在社會(huì)多個(gè)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。以36W的節(jié)能燈管為例，在和普通燈具照明效果相同的情況下，節(jié)能燈管比普通燈的耗能少50%。

3 智能照明控制系統(tǒng)的控制原理與組成

3.1 智能照明控制原理

在智能照明控制系統(tǒng)中，電源輸入端一般采用紅外線傳感器設(shè)備，感應(yīng)器在感應(yīng)到有人存在的情況下會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)電源，光源也會(huì)自動(dòng)開啟，從而達(dá)到人們理想的照明程度。人離開后，紅外線感應(yīng)設(shè)備在確定無(wú)人之后將電源切斷，之后電燈會(huì)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。燈光開啟后，系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)實(shí)際需求對(duì)燈光的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，在自然光背景下，系統(tǒng)中需要輸入大量的高光共用量，在采光較好的環(huán)境中，系統(tǒng)還會(huì)調(diào)節(jié)照明效果，在降低能耗的前提下使照明效果達(dá)到最佳狀態(tài)，若環(huán)境燈光出現(xiàn)變化，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)該變化調(diào)整照明亮度[1]。另外，自動(dòng)控制系統(tǒng)也會(huì)通過(guò)監(jiān)測(cè)的方式將無(wú)人區(qū)域的照明設(shè)備關(guān)閉，并且根據(jù)區(qū)域環(huán)境調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)恼彰餍Ч瑥亩_(dá)到節(jié)能的效果。

3.2 智能照明控制系統(tǒng)的組成

在智能照明控制系統(tǒng)中，主要包含集中管理設(shè)備、主干路以及信號(hào)接收設(shè)備，在所有區(qū)域中使用的信號(hào)與控制網(wǎng)絡(luò)相同。其中，子系統(tǒng)由控制面板、監(jiān)測(cè)設(shè)備、運(yùn)動(dòng)探測(cè)設(shè)備組成，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)部分區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)控制。子系統(tǒng)和主系統(tǒng)之間通過(guò)信號(hào)的方式連接，從而實(shí)現(xiàn)照明控制與數(shù)據(jù)傳輸。智能照明控制系統(tǒng)建設(shè)完成后，還要對(duì)控制系統(tǒng)中各設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，只有系統(tǒng)完全按照設(shè)計(jì)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，這些設(shè)備才能根據(jù)要求進(jìn)行自動(dòng)切換，而且還能完成合理的照明控制。

4 LED智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用

某公寓建筑工程項(xiàng)目，在工程建設(shè)過(guò)程中需要為其提供照明和控制系統(tǒng)。由于工程位置和光源情況，需要建立完善的LED智能照明系統(tǒng)，為用戶提供正常的照明服務(wù)。本文依據(jù)實(shí)際照明需求進(jìn)行了以下設(shè)計(jì)。

4.1 終端與網(wǎng)關(guān)的短距無(wú)線控制

該工程的無(wú)線控制過(guò)程中，網(wǎng)關(guān)與控制系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接，一般情況下使用耗損低、效果明顯并且控制能力強(qiáng)的LORA通信技術(shù)。在擁有E30-TTL-100系統(tǒng)和逐漸擴(kuò)頻技術(shù)的基礎(chǔ)上，信號(hào)傳輸?shù)淖畲缶嚯x可以在2 000m以上，抗干擾能力也非常強(qiáng)[2]。在設(shè)計(jì)此模塊的過(guò)程中，無(wú)線系統(tǒng)接線控制如圖1所示。

圖1無(wú)線系統(tǒng)接線控制圖

4.2 LED燈具開關(guān)控制電路

大部分LED燈具的通斷開關(guān)設(shè)計(jì)利用無(wú)線終端控制設(shè)備，在所有控制開關(guān)中都包含了超過(guò)16路的繼電輸出裝置。在自然光背景下，燈光控制系統(tǒng)使用光感探頭感應(yīng)周圍光亮度，然后自動(dòng)調(diào)光以達(dá)到用戶自定義的光亮度。該燈光控制系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)環(huán)境光線水平，充分利用自然光自動(dòng)調(diào)節(jié)房間燈光亮度，從而維持用戶設(shè)定的光亮度，實(shí)現(xiàn)了采用自然光實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，同時(shí)也發(fā)揮出了智能系統(tǒng)控制的全部效果。LED開關(guān)智能控制示意圖如圖2所示。

圖2 LED開關(guān)智能控制示意圖

在控制系統(tǒng)中，輸出的電壓頻率應(yīng)符合設(shè)備的實(shí)際需求。若出現(xiàn)電流逐漸放大的情況，會(huì)對(duì)開關(guān)電路造成一定的影響。因此，要嚴(yán)格按照實(shí)際要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還要對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈進(jìn)行合理調(diào)配，以實(shí)現(xiàn)LED開關(guān)控制。

4.3 定時(shí)系統(tǒng)

在系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要考慮用戶的習(xí)慣、環(huán)境變化以及天氣變化，合理設(shè)置感應(yīng)系統(tǒng)，以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)室內(nèi)照明條件，確保系統(tǒng)更加智能化、人性化。主系統(tǒng)可以通過(guò)微波開關(guān)的方式，對(duì)人體或者環(huán)境條件進(jìn)行感應(yīng)，從而探測(cè)具體的動(dòng)靜狀態(tài)，完成室內(nèi)燈光的調(diào)節(jié)。從用戶的角度來(lái)講，系統(tǒng)在使用過(guò)程中非常簡(jiǎn)單，而且需要的投資也不是很大，最重要的是完成了節(jié)約電能的目的。目前，感應(yīng)設(shè)備具有的效果非常明顯，而且在節(jié)能方面也有非常重要的貢獻(xiàn)，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，無(wú)論在什么環(huán)境下，使用智能照明控制系統(tǒng)都能節(jié)約10%～20%的能源[3]。系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)具體的時(shí)間設(shè)定負(fù)載時(shí)間表，從而在確定時(shí)間內(nèi)完成場(chǎng)地?zé)艄庾詣?dòng)調(diào)節(jié)。從宏觀角度來(lái)講，時(shí)間控制和微波、光感可以同時(shí)進(jìn)行使用，而且還能在多個(gè)角度降低電能耗損，時(shí)間控制也是預(yù)防設(shè)備損壞的主要方法之一。

4.4 亮度調(diào)節(jié)

區(qū)域照明控制過(guò)程中，控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，在云服務(wù)系統(tǒng)中還會(huì)形成智能算法，從而完成燈光的有效控制?？刂浦行倪€會(huì)對(duì)環(huán)境進(jìn)行區(qū)域控制，這樣才能完成節(jié)約能耗的目的。由于用戶的習(xí)慣與居住環(huán)境不同，所以，系統(tǒng)也會(huì)對(duì)用戶需求進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，從而調(diào)節(jié)不同強(qiáng)度的光感。這樣才能讓用戶具有最佳的體驗(yàn)與感受。例如，在白天，電量輸出與光感輸出會(huì)比較低，到了晚上電量輸出與光感輸出就會(huì)逐漸增強(qiáng)。若可以正確使用調(diào)光方案，那么不光可以降低電能的耗損，而且還能減少熱損，從而降低了實(shí)際的花費(fèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，人們?cè)谧非笊钇焚|(zhì)的同時(shí)還要重視節(jié)能環(huán)保。本文提出的智能照明系統(tǒng)主要是針對(duì)降低耗損進(jìn)行設(shè)計(jì)，不光可以對(duì)人們的生活與工作需求進(jìn)行滿足，還能降低能源耗損，并且減少燈具維護(hù)費(fèi)用，相信在日后的發(fā)展過(guò)程中，智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用將會(huì)變得越來(lái)越廣泛。