樓宇照明控制系統(tǒng)智慧化應(yīng)用探索

　　摘要：闡明智慧照明的含義和要素，建立樓宇智慧照明控制的系統(tǒng)構(gòu)架，探討智慧照明的技術(shù)支撐和應(yīng)用場(chǎng)景，提出應(yīng)用人工智能技術(shù)提升智慧照明控制系統(tǒng)的容錯(cuò)能力，并展望智慧照明的發(fā)展前景。

　　關(guān)鍵詞：智慧建筑；智慧照明；系統(tǒng)架構(gòu)；應(yīng)用場(chǎng)景；智慧照明控制系統(tǒng)；人工智能；智慧視頻終端；容錯(cuò)

　　0引言

　　現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通信、控制、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、感知等高科技技術(shù)的迅猛發(fā)展，各類高科技制造（高階數(shù)字芯片、量子計(jì)算機(jī)）的不斷完善，5G通信網(wǎng)絡(luò)的全域覆蓋，大量的應(yīng)用軟件和AI邊緣計(jì)算的支撐，促使各類數(shù)據(jù)和信息交互融合，各行業(yè)都朝著更高水準(zhǔn)的智能化發(fā)展，萌生全新智慧的發(fā)展理念，將更多的人類智慧植入到控制中，智慧建筑是今后建筑智慧化的發(fā)展趨勢(shì)，智慧照明控制是智慧建筑的重要組成部分。

　　1何謂樓宇智慧照明

　　最近在編制行業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《樓宇智慧照明系統(tǒng)與運(yùn)維技術(shù)要求》時(shí)促使筆者對(duì)樓宇智慧照明進(jìn)行深入思考，“智慧照明”與傳統(tǒng)的“智能照明”究竟有哪些不同？什么樣的技術(shù)能支撐“智能照明”走向“智慧照明”？“智能照明”是利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等技術(shù)，通過(guò)對(duì)環(huán)境信息和用戶需求進(jìn)行分析和處理，實(shí)施特定的控制策略，對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行整體控制和管理，以達(dá)到預(yù)期照明效果的控制系統(tǒng)。“智慧照明”是伴隨著最新的人工智能、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的誕生和發(fā)展，促使建筑內(nèi)各類數(shù)據(jù)和信息高度匯聚和融合，利用邊緣計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析，將原本單一用途的信息共享給樓宇數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，使照明控制在智能照明原有的控制策略基礎(chǔ)上得到更多的有用信息，通過(guò)人工智能技術(shù)的嵌入，反復(fù)的機(jī)器訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，實(shí)時(shí)感知周圍的環(huán)境變化，助力控制系統(tǒng)深度思考，并獲得更符合人的視覺(jué)行為，更舒適、能自行學(xué)習(xí)優(yōu)化的照明控制效果。

　　2樓宇智慧照明控制的系統(tǒng)構(gòu)架

　　圖1是樓宇智慧照明的系統(tǒng)架構(gòu)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、有線和無(wú)線傳輸設(shè)備將各類與照明控制相關(guān)的傳感器、視頻終端、溫濕度、氣象信息和樓宇相關(guān)信息進(jìn)行收集，經(jīng)數(shù)據(jù)處理和深度分析，通過(guò)智慧照明控制管理平臺(tái)進(jìn)行基于多環(huán)境照明控制算法的精準(zhǔn)照明和遮陽(yáng)控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)照明終端設(shè)備的多場(chǎng)景智慧照明控制。

　　3智慧照明的應(yīng)用場(chǎng)景

　　未來(lái)的智慧照明控制在智慧建筑綜合管理平臺(tái)大數(shù)據(jù)融通的條件下，必然會(huì)呈現(xiàn)豐富多彩的應(yīng)用場(chǎng)景。下面舉例說(shuō)明可實(shí)現(xiàn)的智慧照明場(chǎng)景：

　　a.長(zhǎng)時(shí)間工作場(chǎng)所，根據(jù)人的生活節(jié)律調(diào)節(jié)室內(nèi)照度和色溫，以緩減長(zhǎng)時(shí)間工作的疲勞；

　　b.根據(jù)室內(nèi)溫濕度，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)空間照度和色溫，以滿足人們對(duì)環(huán)境的綜合舒適性要求；

　　c.根據(jù)季節(jié)氣候自動(dòng)調(diào)節(jié)建筑物立面和景觀照明場(chǎng)景；

　　d.重要場(chǎng)所的單個(gè)或局部照明相關(guān)傳感器故障時(shí)，設(shè)置照明傳感器冗余，也可通過(guò)空間內(nèi)其他傳感器（如視頻終端等）經(jīng)采樣數(shù)據(jù)分析替代故障傳感器實(shí)現(xiàn)照明控制；

　　e.室內(nèi)工作照明結(jié)合自然采光和遮陽(yáng)控制實(shí)現(xiàn)工作面恒照度的照明環(huán)境；

　　f.博物館等文物保護(hù)場(chǎng)所，根據(jù)觀覽人流調(diào)節(jié)展品和一般照明照度，有效控制被保護(hù)文物展品的曝光量；

　　g.圖書(shū)館閱覽區(qū)域?qū)崿F(xiàn)人體感應(yīng)的局部照明照度調(diào)節(jié)，書(shū)庫(kù)實(shí)現(xiàn)人體感應(yīng)照度控制；

　　h.宴會(huì)廳、報(bào)告廳根據(jù)預(yù)設(shè)的事件和人員密度，通過(guò)視頻監(jiān)視終端探測(cè)人流密度、流動(dòng)趨勢(shì)，自動(dòng)設(shè)定場(chǎng)所的照明場(chǎng)景；

　　i.人流密集的復(fù)雜空間需要標(biāo)識(shí)照明變換的場(chǎng)所（如劇院、大型商業(yè)等），設(shè)置智慧標(biāo)識(shí)照明控制系統(tǒng)，具備人性化的標(biāo)識(shí)引導(dǎo)功能；

　　j.體育、演藝場(chǎng)所的演藝燈光實(shí)現(xiàn)預(yù)置場(chǎng)景與音樂(lè)節(jié)律同步的照明控制；

　　k.教室、會(huì)議室照明結(jié)合自然采光和遮陽(yáng)控制實(shí)現(xiàn)課桌面的恒照度控制，與投影等教學(xué)、會(huì)議多媒體設(shè)備實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。

　　4運(yùn)用人工智能技術(shù)提升系統(tǒng)的容錯(cuò)能力

　　人工智能技術(shù)是通過(guò)實(shí)時(shí)收集和感知環(huán)境變量等數(shù)據(jù)，運(yùn)用AI算法進(jìn)行深度數(shù)據(jù)分析和處理，并根據(jù)環(huán)境變量的實(shí)時(shí)變化進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練與學(xué)習(xí)，獲得實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)控制，并不斷“思考”和完善控制策略，以達(dá)到符合甚至超過(guò)人們所期望的智慧控制。光傳感器、動(dòng)靜傳感器是傳統(tǒng)照明控制最重要的感知器件，一旦出現(xiàn)偏差或失效會(huì)使照明控制紊亂，甚至失控。人工智能技術(shù)能使大量分布的視頻監(jiān)控系統(tǒng)智慧視頻終端實(shí)現(xiàn)智慧控制：平時(shí)通過(guò)實(shí)時(shí)收集、截取被照面或被照空間的光信息（如亮度、對(duì)比度、灰度、白平衡、光強(qiáng)、色差等）和攝像機(jī)物理信息（如光圈、快門等），并通過(guò)建筑大數(shù)據(jù)平臺(tái)獲得氣候、陽(yáng)光照射強(qiáng)度、遮光設(shè)備狀態(tài)等信息，運(yùn)用人工智能AI算法對(duì)比光傳感器獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度訓(xùn)練與學(xué)習(xí)，積累與光傳感器平行的控制數(shù)據(jù)，一旦光傳感器出現(xiàn)明顯偏差或失效時(shí)，就能暫時(shí)替代光傳感器對(duì)照明進(jìn)行控制，有效地提高了照明控制系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。同理，視頻監(jiān)控系統(tǒng)智慧視頻終端能實(shí)時(shí)截取空間中人的數(shù)量，多個(gè)視頻終端能獲取人流活動(dòng)參量，通過(guò)人工智能深度學(xué)習(xí)、訓(xùn)練和分析，獲取人流密度和流動(dòng)趨勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用。如視頻終端與動(dòng)靜傳感器共同作用，更智慧地服務(wù)于智慧照明控制；帶有人臉識(shí)別的視頻人流分析，預(yù)測(cè)人流活動(dòng)趨勢(shì)，應(yīng)用于目的空間照明場(chǎng)景的預(yù)設(shè)和空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、電梯調(diào)度，在滿足舒適性的基礎(chǔ)上節(jié)省能耗。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　智慧建筑、智慧照明是建筑智能化的發(fā)展趨勢(shì)，是現(xiàn)代和未來(lái)最新技術(shù)支撐的必然，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，智慧照明一定會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。不過(guò)單憑目前的技術(shù)能力和開(kāi)發(fā)水平，要實(shí)現(xiàn)智慧照明還需更多的技術(shù)應(yīng)用積累和創(chuàng)新。尤其是高階芯片的研發(fā)、人工智能AI算法的研究、智慧化感知技術(shù)的研發(fā)、建筑內(nèi)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的融通和信息交互、完善的建筑智慧控制與管理平臺(tái)的建立、系統(tǒng)和設(shè)備的容錯(cuò)機(jī)制等最新技術(shù)應(yīng)用的研究和探索，需要更多的先進(jìn)技術(shù)行業(yè)來(lái)支撐智慧建筑領(lǐng)域。

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　　夏林

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