基于云物联网的绿色照明系统研究及实例分析

张美凤，杨宗放，肖文芹，赵 丹

（浙江建科节能环保科技有限公司，浙江 杭州 310012）

我国绿色照明工程从1996年启动至今，随着工作的深入开展，照明设计与产品的发展面临着“绿色革命”。绿色照明包含高效节能、环保、安全、舒适4项指标。现实生活中，室内公共区域很多时间均属于无效照明，造成大量电能浪费。所以，实行“按需照明”“节能照明”是社会发展的必然趋势[1]。随着云物联网技术的发展，大规模部署低功耗、多功能微型无线控制单元和云计算的分析办法，通过协同方式完成数据收集和信息处理的模式，为绿色照明控制提供了新的手段。因此，开发了“基于云物联网的绿色照明系统”（专利号ZL2018 2 0750361.1），实现了智能绿色照明。

1 基于云物联的绿色照明控制系统

（1）系统框架：基于云物联网的绿色照明系统主要由硬件及软件组成，如图1所示。

图1 系统框架示意

（2）主要硬件研发：系统硬件主要由发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）光源、集中控制器、智能传感器、无线物联网节点等组成，如表1所示。

（3）系统软件研发：云平台的软件服务系统，即用户可通过物联网随时随地访问，了解其运行状态，并通过终端操作实现控制目的。

（4）物联网平台+无线控制策略：云物联网控制策略整体框架主要包括信息采集、云决策支撑、控制方案制定3大部分。底层数据库主要依靠物联网平台进行数据采集，包括人体感应状态、光照明传感器状态、LED开关状态等。通过数据分析形成照明控制系统数据库，控制策略将结合光照强度等参数设定范围，通过软件控制灯光有效启停[2]。

2 典型案例分析

2.1 系统现状

浙江建设科技研发中心地上15F，主要为办公用房；地下3F，主要为设备和车库，建筑面积5.47万平方米，其中，地下室照明区域面积约为1.77万平方米。由于地下车库面积大、光线差，采用12.6 W LED T8灯管，灯管功率相对较高；车库设7个照明配电柜，线路长回路复杂，无法用简单的强电控制方式实现自动控制。目前，车库照明仅用于车辆进出和人员走动，存在较长时间无效照明，电能浪费大。

2.2 基于云物联的绿色照明系统改造方案

（1）根据现有照明配电箱进行分区控制，每个照明分区设置一个智能控制器。（2）设置一条单独的设备供电电源，为长期、稳定供电提供保障。（3）在原有系统中优化微波感应器的点位布置，做到互不干扰、信号稳定。（4）将地上物联网拉至地下车库，通过弱电桥架将各个智能楼宇集中控制器连接成系统。（5）末端替换LED照明车库灯。

2.3 节能效益分析

根据该楼能耗监测系统上传的数据进行统计和分析。（1）改造前：2017年2月车库照明总用电量为2 873 kW·h，每天基本保持在108 kW·h，平均小时电量约4.71 kW·h。因控制方式为24 h全开，工作日和周末能耗基本保持不变。（2）改造后：2018年2月车库照明总用量为1 706 kW·h，工作日基本保持在65 kW·h，周末基本为48 kW·h，平均耗电量约2.79 kW·h，周末比工作日能耗低，控制方式为车道闲时照度30%开启、车位闲时10%开启、来车后75%开启。车库照明用电从6点开始升高，9点开始下降，然后基本保持平稳，从16点开始攀升，18点开始下降，之后保持较低用电量至次日6点。出现两个高峰期，符合该大楼上、下班时间点，改造后车库照明系统较原方案节约用能40.6%，在每日能耗控制中发挥作用明显[3]。2017年、2018年2月14日当天车库照明用电趋势如图2所示。

表1 系统硬件主要构成部分

图2 2017年、2018年2月14日当天车库照明用电趋势

3 结语

文章基于ZigBee无线网络技术，设计一款将微波感应器和智能灯具相结合的绿色照明系统，对典型办公建筑照明系统改造前后能耗数据的监测进行分析，发现该系统可实现按需照明和绿色照明，也为各类新建、改建和扩建的公共建筑绿色照明系统改造提供参考。