智慧照明技术现状——智能驱动控制
更新时间:2018-11-27 08:27 发布者:

不论是物联网还是智慧城市系统,应当都有感知、网路、数据、应用四个层次无数个信息采集终端和传感系统; 在网络层强调通信网和物联网; 在感知层包含在数据层包含云数据处理中心和公共信息服务平台、大数据支持平台;在应用层里包含智慧系统的大脑——智慧系统管理运营中心,中枢神经系统包含多个子系统。

  孟永彪

  上海欧切斯实业有限公司总经理

  《2018阿拉丁照明产业调研白皮书》顾问

  背景:目前物联网科技、智慧城市发展对智慧照明、智能驱动控制的影响

  不论是物联网还是智慧城市系统,应当都有感知、网路、数据、应用四个层次无数个信息采集终端和传感系统; 在网络层强调通信网和物联网; 在感知层包含在数据层包含云数据处理中心和公共信息服务平台、大数据支持平台;在应用层里包含智慧系统的大脑——智慧系统管理运营中心,中枢神经系统包含多个子系统。由于《“十二五”城市绿色照明规划纲要》的实施,在整个智慧城市系统架构中,城市照明设施是最健全、最完备、数字化管理最到位的城市基础设施,几乎不用投资即可承载其他感知和应用子系统装备,实现智慧城市核心功能,因此,智慧照明自然存在于智慧城市系统架构的感知层和应用层两个层面里。物联网科技、智慧城市的发展,从速度上面应该会加快智慧照明、智能驱动控制的发展,从人才培养、人才跨行业流动、市场培育方面都有利于促进智慧照明及智能控制驱动的发展。

  智慧照明作为物联网科技、智慧城市的子系统存在,智能驱动控制作为智慧照明的辅助配件存在,物联网科技和智慧城市的发展,将极大的带动智慧照明和智能驱动的发展。原来传统的驱动作为照明的配件,只依附于灯具,只起到给灯具供电的作用,但是现在随着物联网科技的发展,智能驱动不仅仅给灯具供电,还作为信息的沟通中介,将通过灯具收集到的信息向上传送到物联网系统,将物联网系统的指令传达到灯具,这些要求对于智能驱动的技术方面带来了更多的要求,迫使驱动生产企业需要加大研发投入,而不是像以前一样专注于制造即可。与此同时,在市场容量方面,将会很大程度上促进智能驱动的市场容量。

  概述目前智能驱动控制的整体技术现状,对智慧照明/ 智慧城市的贡献

  目前智能驱动的在对光源的控制方面没有太大的改变和革新,仍然以开关,亮度调节,色温调节,色彩变化为主。 但在驱动受控和通讯技术上可以说是百花齐放,新的通讯协议,新的通讯方式,与互联网生态,与云计算大数据结合层出不穷。

  以DALI为代表的数字调光协议已经替代传统的可控硅(切相),0-10V,PWM等成为主流和标准。在商用照明控制领域已经成为最受欢迎的LED驱动类型,目前有线的调光方式主要是以下几种:

  ZigBee, BLE,Wi-Fi等无线通讯协议由于其特有的在家用环境中的便利性和灵活性,深受互联网平台型公司青睐。谷歌,亚马逊,阿里,腾讯,百度,小米等公司的智能产品生态链中,无线灯光控制都是其中产品最丰富、最受欢迎的版块之一。

  LoRa, NB-IoT等物联网协议也在高速扩大自己的生态。得益于其覆盖距离厂,通讯点多,能耗低,可部署于手机通讯基站等特点,在道路照明和公共建筑及设施照明的控制,数据采集以及物联网的应用发展迅猛。

  驱动不论是通过外置,内置或机载的形式,都是LED灯具供电和控制的必备配件,它也就自然而然的成为上述各类智能技术最合适的载体。例如,数字化的可编程驱动可以精准的调节灯光,实现编程分组等智能控制,同时做到照明节能。无线的智能驱动可以让你通过手机,语音来遥控灯光,并且和家里的其它智能电器联动实现智能家居。而物联网的智能驱动在上述功能之上,通过大数据的采集和云计算的分析和智能化控制实现智慧照明。智能驱动作为最终的载体,解决了智能照明和智慧城市在照明方面的最终落地问题,避免了智慧城市在照明这一大家最为熟悉和接触最为频繁的领域成为空中楼阁。

  概述目前智能驱动控制的整体应用现状和市场概况

  数据显示,2013年时全球智能照明市场行业规模约57.57亿美元,其中灯具和相关配件市场规模约为12.87亿美元;2015年全球智能照明市场规模达到78.3亿美元,增长十分迅猛。按照当前发展势头,预计2020年可达243.41亿美元,其中灯具和相关配件市场规模约为87.1亿美元,占比超过5%,年复合增长率超过20%。美国某研究机构有个调查,预计到2023年,全球智能照明的市场份额将超过7000亿美元。这是什么概念呢? LED照明的全球市场规模目前是400多亿到500亿美金。智能照明以后会诞生一个远比当前LED更大规模的市场。2014年我国智能照明行业市场规模约120亿元,其中智能照明行业系统销售市场规模约100亿元,灯具和相关配件约20亿元。由于目前国家对节能环保和低碳领域的重视,智能照明产品在公共建筑上应用比例逐年提高。

  近段时间业内在智能驱动控制技术的突破和创新

  近段时间智能驱动在调光技术上创新并不多,其中最受关注的应该是围绕‘Human Centric Lighting’, 即‘人本照明’的理念。例如,双通道的DALI Type 8调光驱动,仅占用一个DALI地址,配合可调色温光源,可以对色温进行平滑的调节。

  在控制方式的突破和创新主要体现在无线通讯技术的大量应用。越来越多的驱动厂商推出了Mesh BLE, ZigBee, 低功耗Wi-Fi的无线控制智能驱动。这些驱动安装布线简单便捷,可以灵活组网和分组,遥控器和手机APP控制,还可以集成到智能家居和楼宇控制系统。

  伴随着物联网IoT,大数据和云计算技术风口式的高速发展和大规模普及,物联化的智能驱动也在前所未有的快速落地。例如,道路照明通过IoT智能驱动的照明节能,远程控制,数据上传,远程监控,能源管理,Wi-Fi热点布置等功能实现智慧城市照明。

  总体而言,智能驱动控制还是跟随智能照明的发展,目前智能照明还没有里程碑式的发展,还在量变引起质变的量变过程中,都是一些小修小补的小创新,所以智能驱动也都是在外形、体积、使用方式、调光方式等方面的一些小突破,革命式的创新还需要假以时日。

  目前在智能驱动控制方面尚存在的技术壁垒及攻克方法

  目前智能驱动控制方面并不存在真正意义上的“技术”壁垒。 真正阻碍“智能”驱动以更快的速度发展和大范围普及的是缺少行业统一的技术标准,以及缺少能够主导市场的开放性通讯协议和互联互通方式。现在的‘智能化’协议百家争鸣,各自都在积极扩大自己的生态圈,相似却又不能直接互通。例如,采用ZigBee无线协议的小米驱动与同样采用ZigBee的飞利浦HUE是不能直接通讯在一起使用的。 使用Mesh BLE的CASAMBI电源和遥控器也不能连接和控制同样是 Mesh BLE的Sengled的灯具,等等。导致大多数驱动研发生产企业虽然已经完成技术储备,但在市场层面仍然处于试水和观望阶段。在观望和等待更明确的标准和通讯协议的整合。

  就跟充电桩的接口一样,国家标准化部门或行业协会需要尽快推出标准,在通用性和行业规范方面树立标准,避免企业在研发方面的资源浪费和重复投资,也避免消费者在使用方面的因为通信的接口或协议不同而造成损失,进而影响消费者使用的信心。

  智能驱动控制的发展趋势预测

  智能驱动控制的趋势是紧密配合智能照明的发展的。

  趋势一:智能照明越来越向家居领域拓展。与家居相比,办公、商务环境显然更适合主打高效、节能的智能照明,因此,在智能市场尚未成熟之际,智能照明的应用领域还主要集中在商务和公共设施领域,酒店、会展场馆、市政工程、道路交通领域内对智能照明的采纳使用较多。随着国内智能照明研发生产技术的发展和物联网,家居领域的智能照明应用有望得以普及。有研究指出,智能技术和电子镇流器等新照明光源和照明技术的结合,将构筑崭新的照明技术平台。

  趋势二:从纯粹的智能功能的发展转向更注重人的行为的智能照明。随着智能照明发展渐趋成熟,围绕人的体验的智能化研究将成为主流,以人的行为、视觉功效、视觉生理心理研究为基础,开发更具有科学含量的、以人为本的高效、舒适、健康的智能化照明。智能技术与照明的结合使照明更进一步地满足不同个体、不同层次群体的照明需求,是使照明从满足一般人的需求到满足个体、个性需求的必不可少的技术手段,这也应该是智能照明的发展方向。

  趋势三:大众化的智能照明市场趋向于采用开放的统一标准,以确保不同厂商的产品间拥有良好的互操作性。如果不同研发厂家愿意更多听听终端消费者的声音,会发现他们研发的智能产品给消费者带来了多大的麻烦。智能照明产品因其系统的技术性较高、关联性较强,出现问题的几率相比传统照明较高,甚至有业内人士表示“现在智能家居的产品90%以上不能让用户直接买回家,直接装上使用,售后维护的缺失更是常态”。在此情况下,假如不同厂家的产品在性能上的障碍少一些,智能产品有其统一性,消费者就省事多了。当然,这需要等到智能照明发展到更高级的阶段,并且在终端市场得到更大范围的普及,变成消费照明产品。