基于物联网的LED室内照明系统设计趋势探讨

刘芳娇　王琦　胡海华

摘要：物联网技术是新时代信息技术的核心，它借助互联网将物物相连，实现延伸和扩展，通过智能感知、识别技术和普适计算的方法实现信息沟通，应用于网络融合。文章结合物联网LED照明系统概述，以物联网的LED室内变照度照明系统控制方法为例，探讨了照明系统设计的发展趋势。

关键词：物联网技术；LED；室内照明系统；智能感知；识别技术；普适计算 文献标识码：A

中图分类号：TM762 文章编号：1009-2374（2016）16-0023-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.010

随着信息技术的发展，社会经济文化进入新的时期，人们对未来生活也开展了较多的探索，基于物联网的照明系统设计研究具有重要的意义，也会对LED室内照明领域产生深远的影响。物联网应用信息技术将互感器和控制器等联系在一起，提高了系统中设备和资源的个性化和智能化。物联网技术保证日常应用中的物品有思想，体现出智能化特点，为日常生活带来重要的变革，基于物联网的LED室内照明系统也会为人们提供更高质量的生活。

1 基于物联网的LED照明系统概述

随着人们生活水平的提高，对室内照明系统的要求由原来的节能环保转变为对精神层次的追求，例如照明系统的健康化、智能化和艺术化。LED照明灯具应用功能过程中充分体现出轻巧、不易碎、色彩丰富、便于光色控制和组合的优点，为室内照明灯具的健康化和艺术化奠定了基础。

物联网技术中借助互联网和传感网的优势，实现了室内照明系统的网络化、智能化。在物联网技术发展的大背景下，室外成员可以应用计算机实现远程控制，自动发送电子邮件和短信，完善照明系统的报警功能。室内照明灯具的生产厂家可以借助网络对技术人员提供指导，便于及时排除故障，从而提高产品售后服务的质量。智能化的室内照明系统可以记录用户的生活习惯和作息方式，借助可靠的情景感知技术与其他家用电器之间产生互动，体现智能化的优势，提高人们的生活质量。随着物联网技术在室内LED照明系统中的深度融合，将彻底改变人们的生活方式，成为室内生活的重要角色。

2 基于物联网的LED室内变照度照明系统研究

2.1 照度要求

照度是指物体被照亮的程度，从一个方向上看，在固定方向上任何表面每单位投影面积上的光照强度，照度也是室内照明系统的重要指标。照度会对室内人员的生活产生重要的影响，由于照度给人们的视觉感受不一样，在连续工作的同时，如果照度不足，将会严重影响人们的视力，引发头晕、皮肤病等问题。购物商场内的照度将会影响商品的视觉效果，合适的照度将会激发客户的购买欲望，有利于销售。

在同一栋大楼中，由于房间位置的不同，人们对照度的要求也会不同。与传统灯具相比，LED灯具具有良好的可调性，很容易满足人们对室内照度的需求，光线不足时可以将灯具调亮一些，也可以在光线充足时将灯具调暗一些或者关闭。

2.2 基于物联网的照度控制方法

将物联网技术应用于室内LED照度控制，需要从室内照度的智能感知层、智能建筑网络层和智能变照度控制层方面进行分析。

为了实现对LED灯具的照度控制，需要及时掌握室内的照度，目前在计算室内光照度的过程中，需要结合灯具、室内光反射情况和平均照度，现介绍以下方法：

第一步，选择特定的房间，在地面上做出规划，分出边长为1m的正方形网格，同时测出不同交叉点的照度。

第二步，应用不同交叉点的照度构建光场模型。利用光场模型计算出房间中任何一点的照度。在应用该模型的过程中，已知房间内的点有A1、A2、A3、A4……An，并且已经知道这些点的光照度，结合这些已知点的坐标，求出任意一点的照度。

第三步，在建立模型的基础上，应用已知点的光照度和待定点的坐标为神经网络的输入，计算出相应点的光照度。

为了实现设计目的，在设计过程中应用分级控制方法，不同的灯具作为相应的子节点，集中控制器对不同子节点进行控制，同时将集中控制器连接在中央控制器中。其中子节点可以是无线灯光控制的节点，集控器是无线节点的集中控制单元，机控软件选为局域网PC机的控制软件。

灯光控制可以应用无线通信和无线节点实现集中控制，其中将无线节点集中控制器连接在局域网服务器上，在局域网服务器的帮助下，可以连接到外网服务器上，收集、PC设备等都可以借助外网服务器对灯光进行监测。

系统硬件设计方面，主要涉及到节点模块和集控模块的设计。子节点设计的重点在无线接收模块和照度检测模块。其中无线接收模块可以及时准确地获取信号，并对信号进行解码，如果解码有效，解码信号将会在处理器中被处理，可以结合实际信号，将不同占空比的PWM信号输出，实现灯光的驱动和调节。如果解码信号无效，将不会做出任何处理。照度检测模块主要实现对光通量的变化进行检测，如果光通量出现变化，可以及时将信号反馈到中央处理器，对信号进行分析处理后对PWM进行调节。集控器设计过程中应用多个中央处理器协同工作，实现物联网的组网和信号模拟，将模拟信号转换为控制信号，同时中央处理器也可以实现编码，及时将编码发射出去。

3 基于物联网的LED室内照明系统的设计趋势

在物联网技术逐渐普及的同时，智慧城市的建设理念也被人们接受，设计师在融合物联网技术的过程中，对室内LED照明系统进行深入研究，在未来的发展过程中，照明系统体现出自适应和自管理的优势。

3.1 照明系统借助全面感知的能力实现自适应

未来的发展过程中，室内照明系统将体现出“聪明能干”的特点，体现出自适应的优势。在应用传感技术、无线通信技术和RFID射频识别技术的过程中，照明系统借助内部的传感器系统和微处理系统获取环境的变化信息，基于物联网的LED照明系统感知环境信息，可以随环境而变，自适应地提出解决方案，为人们提供自然的服务。

将先进的传感器系统嵌入到物联网LED室内照明系统中，可以及时感知环境变化，借助神经网络模糊控制方法，结合环境变化快速制定出工作方案，适应用户的需求，可以节省用户的选择时间，灯具的使用过程也更加人性化和智能化，如果用户在应用的过程中出现生活习惯的变化，照明系统将会生成新的设定方式。例如，LED照明系统需要根据冰箱开启的时间自动调节照度，针对智能型热水器而言，可以根据外部环境温度的变化，应用LED照明系统为用户提供水温信息和水量信息。

3.2 照明系统借助智能化技术实现自管理

未来的发展过程中，室内照明系统将体现出自管理的能力。未来物联网LED室内照明系统应用智能化技术，打破传统程序框架的束缚，不仅仅局限于设计师设计定的程序，也会不断改变传统的被动接受指令和执行指令，改变传统控制系统中的单一控制方法，而是发展成为拥有智能化特点、拥有多种思维方式的设备，可以实现自主识别、自主判断、自主学习等功能。

在对照明灯具自身进行控制的同时，还可以应用物联网技术构建智能化控制系统，掌握生产流程和运行参数，对生产环境进行可靠的监控，实现LED产品生产过程的智能化控制和管理，尽可能消除人为因素的影响，保证生产过程中的安全，可以避免生产过程对环境造成破坏。

4 结语

信息技术的发展为物联网技术的应用提供了坚实的平台。将物理网技术应用于LED室内照明系统中，拥有可靠的技术发展平台和良好的技术环境，有利于实现智慧生活，为人们提供更加便捷、舒适、安全、智能的生活空间。目前，室内LED照明系统还处于发展阶段，在物联网技术不断发展的过程中，室内LED照明系统将会朝着网络化、信息化和智慧化方向发展。LED照明系统不仅绿色环保，而且有利于提升城市形象、美化居住环境，为人们提供更加安全舒适的照明系统。

参考文献

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