童敏

　　上海飛樂音響股份有限公司首席技術官

　　《2018阿拉丁照明產業調研白皮書》

　　智慧照明與物聯網科技 顧問

　　一、引言INTRODUCTION

　　隨著城市建設的高速發展，特別是智慧城市概念的提出，為整個人類社會發展提供了巨大的契機。智慧照明在推進智慧城市發展中，扮演著舉足輕重的作用。智慧照明本質就是高效節能、環保、安全、舒適，四者相輔相成、不可或缺。高效節能即是以消耗較少的電能獲得足夠的照明，從而達到環保的目的;安全、舒適指的是光照清晰、柔和及不產生紫外線、眩光等有害光照，不產生光污染。

　　照明產業也經歷五個“一”的發展歷程，即從一盞燈具、一套控制，一個系統，一張網絡，一座城市發展，產品從單一到集成的轉換，但是應用是從復雜轉向了簡單，其中智慧化扮演著重要的作用。

　　二、智慧照明在照明中的定位 INTELLIGENT LIGHTING

　　照明進入到LED時代，把照明也從電器時代轉變成電子時代。從此，照明行業也可以借助電子及計算機技術，實現產品和產業的騰飛。智慧照明系統就是以新一代半導體照明光源及燈具為核心，利用云平臺、大數據、人工智能等方面的技術，實現照明系統化智能控制的目標。

　　智慧照明系統是在基本的智能控制中，通過運用可見光通信Li-Fi、光傳感器、調光調色模塊等創新技術，再集成信息采集、人員定位、安防監控、交通控制、氣象監測、人員疏導、公共安全等物聯網相關的功能與特性。在整個系統框架中，自下而上構架了一套由感知層、傳輸層、應用層的模型。其中傳輸層在整個智慧照明中舉足輕重，飛樂音響結合自身多年的工程和項目經驗，總結出一套穩定、高可靠的網絡架構，該架構的可以適應在智慧社區、智慧園區、智慧港口、智慧道路等各種場景。網絡架構如下圖：見圖1

　　圖1 智慧照明系統之網絡架構圖

　　該系統包括能夠對感知設備的接入層，具有收集、清洗、安全等數據匯聚層，可以數據分享到各個專業網絡的應用層。

　　上述架構具有普適性，上海飛樂音響利用該架構，已經把照明產品順利的進行了智能化，并且進行了商用落地。

　　以LED智能路燈終端為例， 多功能智能路燈兼具LCD智慧廣告機、LED智慧燈桿屏、LED智慧櫥窗屏、戶外超強Wi-Fi覆蓋、可見光及紅外安防攝像頭、Wi-Fi嗅探、緊急公共廣播等功能，并可作為城市地域性文化和形象的載體，整個管控平臺可實現互聯互通，智能路燈終端將會成為新型城鎮化建設的重要設施基礎之一。

　　再以LED室內可見光通信為例，高速寬帶、不受電磁干擾、超高保密性等優異屬性，能在超高建筑、商場超市、學校醫院、廣場地鐵等人流密集場合，成為下一代4G/5G等無線通信的極大補充，是新型IoT組網、聯網的重要方式之一，具有廣闊的發展前景。

　　三、解決方案場景的布局SCENE LAYOUT

　　基于智慧照明的系統解決方案，可以運用到在道路，隧道、會展中心、車企、港口、碼頭、體育場館、學校、加油站、地鐵，辦公等典型應用場景中，下面結合飛樂音響近幾年的應用情況，總結兩種典型的場景解決方案：

　　3.1 港口照明解決方案

　　港口是重要的交通樞紐，是實現外向型經濟的窗口，中國主要港口在世界港口中已經占據重要地位，集裝箱吞吐量已連續多年位居世界第一，成為世界上港口吞吐量和集裝箱吞吐量最大、增長速度最快的國家。隨著經濟持續增長，節能減排、提升效率成為中國乃至全球的迫切要求。比如上海國際港務港區內照明消耗電量就高達594萬KWh，港口企業一直是交通運輸行業的耗能大戶，節約能源已經成為新時期港口企業提升國際競爭力的重要手段之一，因此，智慧照明將是高效化、智能化港口的重要的應用載體。

　　智慧港口照明以LED燈具、驅動電源及NB-IoT控制器等硬件設備為基礎來實現系統解決方案的集成，即將NB-IoT芯片加入到LED燈中，形成NB-IoT物聯網通信方式的智慧照明產品。系統由電信運營商提供蜂窩窄帶物聯網(NB-IoT)網絡、基站、物聯網卡、專有運營平臺，并負責技術支持。根據港口的應用場景，將戶外的設施通過窄帶通信技術(NB)來進行管理與控制，并將管理及控制系統接入全景指揮中心，形成完整的物聯網控制系統。

　　NB-IoT智慧照明控制框架如下圖：見圖2

　　圖2 NB-IoT 智慧照明系統解決方案框架圖

　　基于上述的NB-IoT的智慧照明，包括上一節討論的網絡系統架構，形成了最終港口智能化的整體解決方案。該系統架構包括四個層，分別是終端層、網絡層、平臺層和應用層。各個層的功能和作用：見圖3

　　圖3 NB-IoT 智慧照明系統方案組成

　　終端層：包括NB-IoT模組，智能控制硬件及固件、LED電源及燈具等。該層主要完成智能硬件的控制及照明功能的輸出。

　　網絡層：包括NB-IoT網絡，運營商物聯網平臺等。該層的主要目的就是把終端的信息上傳或者下載，解決平臺和終端間的數據通訊和信號控制。

　　平臺層：包括整個智能燈具的管理，控制，API，規則引擎，大數據分析及運營支持等。該層主要是整個系統的人機界面，對外通訊API，系統管控等功能。

　　應用層：包括GIS、能效管理、ERP界面，EMS設備管理等。該層主要是利用智能化的數據和運維，形成一些有增值的應用和應用數據接口。

　　在照明燈具部分，傳統的港口照明，港區通常用以功率1000W的高壓鈉燈為主，其顯色性差，啟動時間長，功率因數低，壽命短，一般僅為1萬小時左右，維護費用高且燈具拆、裝、維修是高空作業，工作強度和危險性都較大。全新的LED半導體照明解決方案設計，大功率、超大光通輸出、節能性優異、投射距離遠、替換HID高壓鈉燈1000W、改善了傳統HID燈具投射距離近的缺陷。就NB-IoT節能率計算，450W LED燈具替換1000W鈉燈約節能55%，根據日照情況及工作人員活動情況，自動調節照明強度，約節能20%。實現了二次節能，總計約節能75%。

　　就筆者所在的飛樂音響，已經為港口場景量身定做的該套適用于港口照明的LED智能系統解決方案，不僅能降低維修頻率，同時更提高了維修工作及維修人員的安全性，設計時所增加的NB-IoT技術運用于港口照明的智能控制，以無線通信方式接入移動蜂窩網絡，達到對港口照明單燈全面監測、智能控制、精準管理，實現按需照明、節能減排。

　　總而言之，應用NB-IoT的智慧港口照明解決方案，集高光效、智能化、易維護等特點，直接降低港口照明的維護成本，提高照明系統的管理質量，促進港口物流工作的順利高效進行。

　　3.2 智能路燈網解決方案

　　智能路燈網是把一些終端的單體設備采用各種技術手段集成匯合到一起的產品系統，它是一種基于智能控制的照明物聯網系統，該系統連同集成的智能化設備，最終形成整體的智能路燈網絡體系。

　　智能路燈網以LED路燈為載體，集成監控攝像頭、電子顯示屏、充電樁、公共廣播及各類傳感器等功能，通過通訊信息感知、數據傳輸、燈光控制、計算機處理，將采集到的數據和信息傳輸到核心運營平臺，從而為智慧城市提供大數據分享。 見圖4

　　圖4，智能路燈網絡示意圖

　　目前，有很多企業都在從事智能路燈產品的開發，但是都偏向于一桿的應用。單體產品，缺少整體的把控功能，對大數據應用會有天然的缺陷，是因為這些智能路燈，并沒有形成智能路燈網。因此，只有把這些終端的單體設備用各種技術集成匯合，通過挖掘他們直接的應用，最終在一個平臺上，進行智能化的應用，才可以稱之為智能路燈網。

　　智能路燈和智能路燈網有著本質的區別，單體的智能路燈無法解決數據孤島、無法形成系統的數據群，最終大數據平臺無法分析有效的、連續的數據，無法形成整個智慧城市的應用。智能路燈網的核心基于大數據的運營平臺。該平臺是基于云服務，運營平臺通過云計算、大數據、人工智能等前沿ICT技術，逐步打造智慧城區的“大腦”的一部分。

　　該平臺可以收集智能路燈上的傳感器信息、視頻數據，最終為智能互動應用，平安城市提供保障和支持。另外，根據筆者近幾年在上海建設的經驗，諸如45公里長的浦江兩岸景觀燈照明工程，采用了該智能路燈網方案，在部分區域段實現了整體智能路燈網的應用，并且部門功能，已經順利接入到公安、城管等專管部門。

　　3.3 商業照明解決方案

　　商業照明的產生源于公共商業場所的誕生， 是一種為服務于商業場所的照明需要而產生的照明系統。最初的商業照明與其他如家居、工廠、學校、辦公樓等領域的照明系統差別不大，具有通用性;如今的商業照明是指營造商業場所光影環境，用以滿足照亮空間、產品展示等基礎性需求，以及氛圍渲染、品牌提升等功能性需求的照明系統，廣泛地運用于品牌零售終端、購物中心、超級市場等以銷售產品為目標的商品式商業領域和星級酒店、主題公園、娛樂會所等以提供服務為目標的體驗式商業領域。

　　商業照明以系統照明設計為核心，根據經營場所的品牌定位、風格特征、裝修布局，結合照明系統配套產品的應用，通過對光影環境的整體建設來強化品牌特征，并實現對整個消費環境和重點產品的烘托和渲染，從而達到提升品牌形象、優化消費體驗的目標。隨著商業企業競爭的日益激烈，越來越多的商業企業重視到商業照明通過光影環境的營造在提升品牌形象、展現產品特點上的重要性，對照明效果提出了更高的專業化要求，促進商業照明行業的發展。

　　隨著技術的進步，商業照明系統設計、系統配套產品呈現專業化和多元化的發展趨勢，同時商業照明系統呈現多功能化、節能化、環保化、 智能化的發展趨勢，從技術層面為商業照明行業的快速發展提供了強勁的動力。下面以銳高在國貿三期的應用為例，介紹銳高照明在商業綜合體領域的成功案例。見圖5

　　圖5，銳高模組及調光驅動系列產品應用于國貿三期酒店裙樓室內照明中

　　圖5，銳高模組及調光驅動系列產品應用于國貿三期觀光電梯照明中

　　中國國際貿易中心位于北京中央商務區核心地段，是由主塔樓、酒店裙樓、商業裙樓和附屬設施組成的商業綜合體。國貿三期的觀光電梯&酒店裙樓室內照明由銳高與專業的照明設計顧問公司聯手打造，總面積約7萬平方米，用創意與專業技術的融合，點亮了京城這座極具設計特點的建筑。(見圖5)

　　國貿三期觀光電梯地下三層，地上四層，不同樓層的功能不同，涵蓋辦公、KTV、餐飲以及商場，照明需要符合商業綜合體的特點，根據不同樓層的特定功能，電梯到達每層的照明需要相應匹配。銳高通過與照明設計團隊之間的溝通，在充分了解每個樓層照明的特點后，選用銳高QLE系列LED模組搭載銳高LED調光驅動，色溫可調范圍在2700K-6500K之間，實現了觀光電梯可調色溫，使得電梯空間色溫與該到達樓層的色溫保持一致。

　　不同樓層的色溫在變化但照度不會改變，讓人們從電梯間到目的樓層的整個過程都能夠感受到均勻舒適的照明氛圍。同時增加了電梯樓層的識別度，凸顯大樓的高端定位的品牌形象。(見圖6)酒店裙樓共十層，功能包括酒店、餐飲、健身娛樂休閑等，裙樓室內的公共區域照明應用的是銳高SLE系列LED模組。每個環節從創意設計、燈位布局、照度參數等方面都嚴格把關，力求打造愉悅的商業空間環境，提升消費者的體驗。產品的穩定性及照明的一致性保證了在公共區域的任何一個角落，人們對于照明的感受是相同的(顯色指數90)，這在無形中延長了消費者的逗留時間。由此可見，現代商業照明的要求不僅僅滿足于點亮空間，而是通過科學、合理的設計方案，盡可能挖掘照明的附加值，幫助空間實現更多可能。

　　圖6

　　銳高在國貿三期觀光電梯與酒店裙樓室內照明的應用最大程度發揮了其光源顯色性及產品的穩定品質，幫助設計師實現了預期的照明效果，打造出舒適愉悅的照明環境。使之成為現代商業照明的一個縮影。

　　隨著商業經營場所的不斷增加，在消費者更加注重消費體驗、追求品牌和文化內涵等因素的推動下，各類企業逐步將品牌建設作為其經營管理重點，著重提升品牌檔次和打造完善的消費體驗環境，將進一步刺激商業照明的市場需求。

　　四、前景展望PROSPECT

　　智慧照明發展空間大，市場潛力足，和智慧照明技術進步日新月異，從產品到解決方案不斷成熟與完善相關。通過智慧照明系統解決方案，可以實現“以人為本”，為人類提供更加舒適、更加安全、更加節能的光環境。

　　同時，通過筆者近幾年的應用實踐，智慧照明的發展將迎來新的機遇，智慧照明在國內外各種應用場景的大面積推廣運用中已經取得了一定成效、并將進一步提升系統的整體功效。后續還需要不斷的實踐，不斷的改進，不斷的提升和引入新技術，為適應快速到來的智慧城市提供數據和應用支撐。