智能照明控制——“绿色照明”的基石
南京理工大学 梁人杰
摘要 21世纪的科技发展必然给“绿色照明”赋予新的内涵，主要原因是智能照明控制技术优化照明节能的优势，发挥着越来越重要的作用。今天，智能照明控制技术已成为“绿色照明”的基石。文章还对“绿色照明“提出了更为全面的定义。文中对照明控制策略、各类智能照明控制系统和新型光源的追求目标等，进行了讨论和介绍。
1.二十一世纪的科技发展赋予“绿色照明”新的内涵
“绿色照明”最早是于上世纪七十年代在全球爆发严重能源危机以及环境恶化的形势下提出的。当时“绿色照明”的宗旨是节约能源，保护环境，实现人类的可持续发展。
21世纪是人类高新科技快速发展的时代，主要特征是高新科学难题不断被攻克，各学科之间的相互渗透与融合日益加深，正在从精神和物质的二个方面迅速改变和提升人类的生活方式。
当今全球已进入了数码世纪，信息社会，通信时代。高新科技的发展强有力地推栋着照明技术领域的进步。上世纪末的90年代以后，智能照明控制技术开始出现，今天，经过十几年的发展，已得到了逐步的完善，日渐成熟。智能照明控制技术是微机、数字通信、测控技术在照明领域的发展。国际上，对于智能照明控制技术公认的优势是：节能率可达到20%—70%，延长光源寿命2—4倍，并且带来了全新的人性化的照明理念。因此， 21世纪的科技发展必然赋予“绿色照明”新的内涵。这是科学技术与时俱进的卓越成果。
全面地定义“绿色照明”的宗旨应该是：通过科学的照明设计，采用高效的照明光源、灯具与照明智能控制手段，营造有益于提高生产、工作、学习效率，增强生活质量，保护身心健康的人性化照明环境，并且有效实现节约能源与保护环境，为实现人类可持续发展作贡献。
最为重要的是，“绿色照明”再也不仅仅是通常所认为的只是采用“高效照明光源和灯具”这一个问题了，智能照明控制也是实现“绿色照明”的不可缺少的重要手段之一。智能照明控制已成为推进“绿色照明”的基本技术手段之一。
事实上，各种新建的室内、外照明工程，特别是大、中型的照明工程；各种照明节能改造工程，唯有采用智能照明控制才能真正实现优化节能，一幢摩天大楼，智能照明控制每年节约的电费和光源维护费用，可达诱人的数百万元或以上的经济效益，并为节能降耗与低碳运行产生了可观的社会效益。
综上所述，智能照明控制技术已成为“绿色照明”的基石。
2. 智能照明控制的控制策略简介
2.1控制策略的有关概念
智能照明控制系统是微机化的网络测控系统，最大的本领之一是具有学习功
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能，这也是真正称之为“智能”的理由。但是，就如同所有机器人一样，智能照明控制系统是人的忠实工具，是服从人们教诲和指挥的助手。因此，人的智慧决定了智能照明控制系统的本领。显然，人们研究的照明控制策略就显得非常重要了。特别是某些较为复杂的场景化的控制策略。
智能照明控制系统的控制策略是人们的软件思维，需要通过工具软件包去训练智能照明控制系统，请它们听从你的教诲，自行执行工作任务。因为智能照明控制网络都属于现场总线技术，都具有自主完成操作的本领。
对单灯的照明控制常采用硬件实现控制策略，此时就是一种单独的控制器； 对复杂的照明控制常采用网络化的有现货无线的控制系统，此时的控制策略需要软件辅助才得以实现；
智能照明控制系统的工具软件包，编程规则因品牌不同有所区别，因此需要了解工具软件包的具体操作规则。
作为设计师，关键的问题是您的照明设计、照明控制策略思维、灯光场景设计、硬件设计与实施的工艺水平。智能照明控制系统工具软件包的编程，有时也可交给编程员去完成。您的任务是还要把握好照明控制的预期目标。
2.2照明节能控制策略
智能照明控制系统的节能照明控制策略与光源的性能有关。目前的例子有： “人来灯亮，人走灯灭”——用于走廊、建筑出入口、图书馆书库等。 “车来灯亮，车走灯灭”——用于次要道路、单位出入口、车库门口等。 “光强灯暗，光弱灯亮”——用于办公室天然采光照明、人流变化通道等。 “声响灯亮，无声灯灭”——用于走廊、楼梯、建筑出入口、厕所等。 等等，至于场景化的控制策略就更多了。
但是，如果目前所有光源都可实现调光，具有良好的可控性，就更有利于照明节能控制策略的优化，可惜除荧光灯外的气体放电光源，都不可以连续调光，而且可控性能不佳。
2.3呵护光源的照明控制策略
原则上，节能控制策略都有利于呵护光源。因为节能控制策略做到了光源“不该开灯时不开灯”或者“不该太亮时不要太亮”。但是，这对延长光源寿命还是不够的，还应该策划新的策略，这就是：“开灯时软开，关灯时软关”。
软开/关技术，抑制了电气浪涌对光源的袭击，真正实现了呵护光源的目的。这是智能照明控制技术显著的优势之一。
3. 智能照明控制系统简介
今天，智能照明控制技术已成为“绿色照明”的基石。没有智能照明控制就不可能优化照明节能。下文对有关智能照明控制系统开展讨论简介。
3.1单灯节能照明控制器
对于单灯的节能照明控制，控制单元有时嵌入照明灯具之中，有时紧随灯具安装，控制策略由硬件实现，此种照明控制系统，实际上就是一种较为经济的节电控制器，主要采用声传感器实现自动开/关，并兼适当的延时功能，例如：楼梯灯的“人来灯亮，人走灯灭”节电控制等等；
3.2单灯荧光灯节电控制器
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单灯荧光灯节电控制器的照度传感器和红外传感器紧靠荧光灯灯具，当环境亮度较大时，照度传感器会指挥荧光灯自适应地调光，降低亮度，既实现节能，又能保障它照明范围内的照度要求；当周边无人时，红外传感器会令荧光灯实时熄灭。这种单灯荧光灯节电控制器，控制策略既可用微电子电路硬件，也可采用单片机实现。
3.3路灯单灯降功率节电控制器
对于路灯，由于光源不可以连续调光，采取单灯的降功率节电控制模式，常紧随灯具镇流器开展控制，控制策略由硬件实现，此种照明控制系统，实际上就是一种较为经济的节电控制器，主要实现仅二个状态的定时自动降功率节电调节，例如：夜12时前，路灯运行功率400W,；夜12时后运行功率降到250W等；
3.4城市公共照明与城市夜景照明无线集中监控系统
对于路灯和城市夜景照明等公共照明的集中监控系统，常建立全范围或全城的无线集中监控，基于某些GPRS移动无线通信平台或者某些专用的无线通信平台，实现覆盖全市的无线监控，要求通信平台具有通信速度高、永不脱线、只按照数据流量计费、可快捷登录等。
在今天以前，上述这些性能已经相当好了。今后，随着3G以及4G无线移动通信的发展，通信速率等等性能又有了新的飞跃，可以预料，以后的城市照明无线集中监控系统将会有更大的发展。
图1是南京市城市夜景照明集中监控系统的组成示意图。
图2是南京市城市夜景照明集中监控系统的通信方式示意图。
城市照明的现代化管理需要实现城市全市景观照明的自动化、智能化、无死区全覆盖的集中监控与管理，包括：运行参数监测，节能管理，故障检测与故障报警等等。因此，城市照明集中监控系统是一种集通信、检测、控制、故障报警、节能管理等等的自动化智能系统，主要具有“三遥”或“五遥”功能。
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“三遥”即：遥测、遥控和遥信，所谓“遥”是遥远，“三遥”就是指：
①“遥测”—— 远程（遥远）测量； ②“遥控”—— 远程（遥远）控制； ③“遥信”—— 远程（遥远）通信；
有的按要求开发了“遥视（图像）”“遥调（节能）”，成为“五遥” ： ①“遥测”—— 远程测量； ②“遥控”—— 远程控制； ③“遥信”—— 远程通信；
④“遥视”—— 远程目标图像传输； ⑤“遥调”—— 远程目标供电调节；
有的又加上了“防盗”功能，可以监测照明设施，实现防盗。
城市照明集中监控系统都具有先进性、经济性、可扩展性、可靠性和可维修性等等的要求，因此，对节能降耗，集中管理和故障检测的功效极为卓越。
3.5网络化总线式智能照明控制系统
照明系统的主要特征之一是照明灯具在庞大的空间分散布设，因此采用分散的网络化总线式控制系统较为适合。
现代的网络化总线式照明控制系统，尽管品牌很多，但是都是基于局域网（以太网）的规范，通过网络设备，例如：网关，网桥，路由器等，可以实现网络规模的扩大，或者与异种网的通信，例如：与建筑管理系统（BA）联网，网络化总线式照明控制系统还可以与互联网联网，实现对外的开方式通信，基于TCP/IP协议可能连通任意地方开展通信与控制。
网络化总线式照明控制系统具有现场总线的特征，所有的网络器件，如：智能继电器（开关），智能调光器，红外热释电传感器，照度传感器，窗帘控制器，天窗控制器，空制器，控制面板。串行接口模块，玻璃破碎传感器，气象站等等，均可以脱离上位机或主控设备，自主运行。
网络化总线式照明控制系统具有自学习功能，图3所示，电脑通过USB串行接口运行工具软件包，就可以对照明控制系统编程传授设计师的照明控制策略，照明控制系统就会忠实地执行你的旨意。图4是基于C—Bus的智能照明控制网络示意图。图 5 基于KNX EIB 的照明控制网络示意图。
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图4和图5 体现了网络化测控技术的基本组成与基本概念。 综上所述，对智能照明控制而言，各种品牌丰富的硬件环境可以组成几乎任意规模和场合的照明控制系统，但是，控制策略是一种软件思维，是指挥战略，而控制系统和照明光源的性能却是极为关键的。目前，并非所有照明器材都可以满足优化节能的目标，例如：除了荧光灯以外的气体放电光源就不可能连续实现调光，明显影响了优化节能的效果。
看来，人类对照明光源的以下追求目标： 1）无汞化； 2）固体化； 3）高光效； 3）长寿命；
今后，还应该再加上二条奋斗目标，即：“可以实现连续调光”和“优秀的可控特性”，以结合智能照明控制技术，实现真正的优化照明节能。
4. 结 语
今天，随着高新科技的发展，“绿色照明”充实了新的内涵，智能照明控制技术已成为“绿色照明”的基石。
照明控制策略是一种软件思维，是指挥战略，而智能照明控制的效果与照明光源的性能却是极为关键的。欲使优化照明节能指标更先进，就必须使所有照明光源实现可“连续调光”和“优良的可控特性”。因此，这二条要求应该与人类对光源无汞化、固体化、高光效、长寿命的追求目标一 样，成为新光源研究发展的努力方向。 （全文结束）
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