基于物联网的智能照明系统功能解析

林美　何文孝

摘 要：随着科技的发展，基于网络的智能家居概念已经逐渐取代传统的家居行业，文章通过理论和实践相结合，重点研究了智能家居领域中的智能照明系统，该系统采用物联网技术融合传感技术、ZigBee无线技术、嵌入式技术等实现一种安装简单、方便、低成本、低碳节能和易于扩展的智能家居照明控制系统，适用于家居、办公、摄影、交通以至智能城市层面，改善了人们日常生活。

关键词：智能照明 物联网技术 ZigBee技术 传感技术

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（a）-0001-02

十年前，网络还是个新鲜的事物，十年后的今天，互联网生活已经全方面进入了人们的生活，随着自动化与智能技术的日趋成熟，智能家居必将成为人们今后的生活必需，该文主要研究对象为智能家居中占重要位置的智能照明系统，它在同一场合，针对不同时段、不同目的的用户对照明的差异需求，对照明系统进行智能控制，系统所要达到的目的是节能、方便、高效、安全。采用“物联网+照明”的模式运行，为灯具装上感应器，采用ZigBee技术构建局域网，继而连接物联网，可发挥数据传输功能、灯光调节功能等，适用于家居、办公、摄影、交通以至智能城市层面，以改善日常生活。

1 项目研究目的

1.1 理论与实践意义

一方面，智能灯具系统加上了物联网的概念，在物联网环境下，室外成员可以利用上网工具例如手机等通过连接互联网，对照明系统下的照明工具进行远程操作，利用情景感知技术提供一种人与家居、环境的自然交互[1]，显而可见，基于物联网的智能照明系统必将为用户带来全新的生活方式，成为未来室内生活的主角。

另一方面，区别于传统灯具的不安全性、功率消耗大、光亮固定化，智慧灯具系统完全改变了此格局，加上传感器预警，实现特定场合亮度控制减少功率消耗，还能保护眼睛，可用网络操控等特点，给用户带来方便及安全，智能照明的出现，为LED市场提供了良好的发展趋势和技术平台[1]，也为人类生活创造了更加环保、节能、舒适、安全、绿色的生活环境。

1.2 国内外研究现状

目前灯具科技的发展，LED灯具成为目前灯具市场的主力军，但智能化的家居产品技术在全球也只有少数公司企业掌握，除了上游的国际品牌，在国内没有一个LED照明品牌有领先地位和创新技术，在中国内地，用户仍局限于传统灯具的手动开关、固定亮度，只唯一突破了传感功能，相对于国外以及国内沿海城市LED显示市场发展滞后很多。

随着社会对智能化要求的提高，LED市场正在寻求与物联网融合，两者优势互补形成有效的市场环境。

1.3 智能控制系统的优势

和传统照明相比较，智能照明很大程度上改善了传统照明的缺点，并且添加了许多功能，给予用户更好的生活方式、更舒适的生活条件，智能照明系统拥有以下优势。

1.3.1 延长灯具寿命

通过软启动功能，避免大电流和灯光突变对灯丝的冲击，能够使光源寿命延长2～4倍，有效延长灯具寿命，对于一些大量使用光源和安装困难的区域有更突出的作用[2]。

1.3.2 可观的节能效果

通过照明系统的灯光调节功能，全开全关，以及场景控制功能，极大地改善了对供电的耗费，利用最少的能源保证最舒适的灯光效果，既降低了用户的电费支出，减轻了供电压力，还有效地节约了能源。

1.3.3 实现照明的人性化

照明不再是单调的开关启动和固定亮度，通过场景控制和亮度调节，实现人性化功能，加上其拥有的人机交互功能（通过配套的软件实现），提高了用户对生活的满意度。

1.3.4 场景控制，提高工作效率和工作质量

通过灯光调节功能，给眼睛提供最合适的灯光效果，避免使人产生不适、头晕脑胀、眼睛晦涩疲劳的感觉，从而提高工作效率，通过场景控制，给人最佳舒适感、提高生活质量，用户能在最佳的条件下保持最好的状态。

1.3.5 可广泛应用，实现智能化管理

智能照明系统不仅仅运用于家居行业，还可在一些功能的改变下，运用于去其他场景，例如酒店管理，城市路灯，办公领域等。通过智能化管理，更好的节约能源和提供方便快捷的生活条件。

2 系统架构

2.1 室内照明系统

物联网赋予照明控制的一个优势是：照明系统拥有“记忆功能”，能够记录用户的习惯和生活方式，还能利用情景感知技术提供人与家电、环境的自然交互，此外，它还可以预测使用者的需求，在物联网这个广阔平台上，室内照明系统必将为用户带来全新的生活方式[1]。室内的照明系统结构如图1所示。

物联网的智能化还体现于，它结合了大量的智能传感、无线通信等技术，使智能照明系统能够“感应”环境，根据环境的变化做出相应的回馈反应，为用户提供最合适、最舒心的服务[3]。图2所示为照明系统控制原理图。

智能照明系统通过内置的传感器感知到外界的环境变化，反馈到系统，系统根据不同的情况做出不同的工作指令，以时刻保持最佳的状态。

2.2 ZigBee构建网络

为实现远程控制大批量的灯具，需要一个智能照明系统和若干个ZigBee模块构成，具体如图3所示。系统可以使用GSM网络，ZigBee实现信息之间的传递交互，用户可以在户外通过手机等上网工具控制家中的照明装置，实现智能化控制，也可通过联网工具对灯具光照的亮度，根据环境湿度等进行调节，实现对不同地点使用不同光照的效果，达到节能舒适的目的。

3 结语

随着物联网和LED技术的成熟，物联网与LED的一体化必将成为智能照明未来发展的主要方向。“物联网+LED”必然达到1+1>2的效果，它打破了传统灯具存在的缺陷，为智能家居模块作出了突出的贡献，该文只讲解了智能照明系统的其中一部分，它有效地延長了灯具的寿命，达到节能低碳的效果，还通过灯光调控实现了场景控制，通过互联网实现人机交互，其重要的作用是使智能家居更加“智能”，从节能、环保、运行维护及便于使用等多方面看，智能照明控制方式必将成为照明控制的主流。

参考文献

[1] 张秋惠.基于物联网的LED室内照明系统设计趋势研究[J].现代装饰：理论，2012（4）：47.

[2] 陆刚.绿色光源进入家居节能灯具演绎精彩[J].上海建材，2013（2）：35-37.

[3] 刘谋黎.基于物联网的高校教室照明节能方案研究[J].物联网技术，2014（12）：77-78.