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摘要：随着LED技术的发展以及物联网技术的不断应用，LED照明产品以其安全、稳定、长寿、节能、环保、开放、标准等理念，将成为社区、家庭智能化应用的开拓者。随着我国人民生活水平的不断提高，以及基于情调照明和情景照明的设计理念的导向，开发便于人们使用、功能齐全和遵循相应国家标准的LED终端产品及系统，不仅能提升LED产品行业的核心竞争力，发展具有自主产权的LED控制关键技术，还能带动国内LED相关产业的发展。突破传统照明控制方式，实现照明智慧化，是LED产业发展的趋势与要求，也是LED产业可持续发展的必由之路。
关键词：LED智能照明；技术；发展
前言：物联网技术在近年来迅猛发展，众多产业之间互联互通越来越得到重视。物联网将资源信息化、网络化，信息化突破了传统的局限，逐渐普及到智慧城市、智能交通、智能家居等众多领域。利用物联网，能把任何物品与互联网连接，进行信息共享，实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理，从而达到人们追求的环保、健康、绿色的生活方式。LED照明产品与物联网的结合，为LED照明产业发展带来
1 研究背景
LED技术发展至今已经有几十年历史，它的性能和质量方面得到了迅猛提高，并且制造成本也在急剧下降，但在照明领域应用方面还属于技术新星。随着LED技术的迅猛发展，其在发光效率的提升、发热的减小、散热的增强等方面的逐步提高，LED应用将拥有更广泛的市场，尤其是在当前能源短缺的忧虑再度升高以及普及绿色能源备受重视的背景下，LED在照明市场的发展前景更备受全球瞩目，被业界认为在将来成为当前普及的白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力替代品。
另一方面，随着物联网技术的迅猛发展，消费电子、通讯与计算机之间的互联互通已经开始突破原有的范围，遍及到智能交通、环境保护、环境监测、气象监测、医疗教育、智能电网、安全生产、智能物流、平安家居、智能消防、工业监测、花卉栽培、水系监测、食品溯源等多个领域，只须把任何物品与互联网相连，进行信息交流和通信，通过物联网就能实现对物品的智能化辨识、定位、追踪、检测、控制和管理，利用智能化的方式，达成人们追求的低碳、健康、舒适、便捷的生活方式。
2 LED智能照明需要考虑当前市场发展趋势
总体来说，有两个方面的趋势是必须考虑的：第一个是应用需求发展趋势，第二个是技术发展趋势。
2.1在技术趋势方面，多网融合成为一种必然趋势，从消费趋势来看，在网络化时代，综合性、融合性产品和服务，已成为一个新的消费者价值宗旨。网络时代跟传统家电时代已经彻底不同了，它的内涵已经被大大充实和丰富。3C互联给大家带来的一些很好的体验，随着3C本身的能力越来越强，基本都带有通信功能，同时运营商和整个网络的整合也是大势所趋。
2.2从应用需求发展上看，数字家庭网络发展最重要的趋势是多网、异网的融合。数字家庭网络本身就是多网络、多业务和多终端的汇聚点。随着家庭网络业务和应用的不断普及，不同终端、不同网络、不同业务之间的融合将愈来愈显著。随着家庭网络的融合，将不断涌现出新的集成性家庭网络应用和服务。同时，数字家庭中宽带互联网的应用将削弱并最终消除对PC的依赖性。未来数字家庭的各种终端都能够直接通过互联网宽带获取信息和服务。同时，家庭内部的种种服务和资源也可以融入到宽带互联网世界中，成为整个互联网世界的一部分，不同个体之间的服务和资源共享将越来越普及。这主要表现在：
（1）智能信息终端产品的普及。
（2）家庭网络和数字家庭自动化控制系统的技术应用。
（3）智能化、网络化的物业管理。
随着计算机技术、信息技术、网络技术的迅猛发展和人们生活水平的不断提高，人们会越来越重视自己居住环境的舒适、安全、便利，获取内外部信息的方便、灵活、快速，这些需求正为数字家庭建设提供了广阔的发展空间和历史性的发展机会。因此可以预见，未来的数字家庭和数字安防建设是大有可为的。
3 智能照明的发展状况
不同类型的智能照明控制系统通过上述总线将各类设备连接起来，中央控制设备通过总线向需要控制的执行单元、采集单元、控制模块单元发送数据命令，各终端节点设备（执行单元、采集单元、控制模块单元）判断并执行命令，并通过总线反馈应答数据。这些总线连接设备的方式有多种形式：有线以太网、电力线载波、串口通信、蓝牙、红外、Wi-Fi、以及ZigBee无线等。其中有线网络、串口通信等有线方式需要布设专用传输线路来完成设备连接，蓝牙、红外等短距离通信受到距离等因素的影响不能大范围普及，当前使用较多的主要有电力线载波、Wi-Fi以及ZigBee无线方式。电力线载波使用传统的电力布线作为通信介质，通过电力猫来调至解调通信数据，但由于电力猫成本较为昂贵，也未能普及。基于Wi-Fi的智能照明设备，飞利浦公司已经开发出相应的LED设备。基于ZigBee无线的智能照明设备，国内外也有相关研究，相应的产品还比较少。而LED照明应用上，使用ZigBee通信方式的研究还较少，结合物联网的智能照明的研究在国内还暂无相关研究记录。
智能照明控制系统从传统手工开关控制到现在的智能控制，发展迅速，传统照明只为让你们提供必要的光照，而智能照明主要针对传统照明设计不足，提出了电子化、自动化、数控化的概念，使照明系统集成了控制、电子、通信等各方面的技术。综上所述，无线智能照明控制发展的主要趋势有：人性化，注重以人为本的理念，根据人的需求来设计控制，并能灵活对系统进行改变调整，提高人们的生活取光质量；可拓展性，照明控制系统能满足日益增多的不同类型种类的设备接入现有系统，遵守可持续发展的策略；标准化，为不同厂商设备统一制定标准，为加速照明系统控制技术发展。
4 ZigBee技术及其特点
互联网技术的出现给我们生活带来了方方面面的影响，它让处在世界各地的人们可以互联互通，实现了“足不出户，知天下大事”的愿望。互联网技术将信息系统互联，实现了远程教育、遥控工业、自动办公等，给人们带来了诸多方便。互联网技术发展至今，出现了众多无线互联技术，是的人们摆脱了“线”的束缚，让人们有了更多的自由。人们通过无线互联网，可以完成金融交易、社交娱乐、工作教育等，并且人们也越来越希望能在办公室、居室、车间等小区域，实现智能物联网，将人与人、人与物、物与物之间互联互通，真正意义上实现数字生活、数字工作。这也为短距离的无线通信技术带来了无限市场空间和发展前景。众多厂家投入研发，出现了很多无线连接技术，如红外连接技术、RFID频射技术、超宽带技术、蓝牙技术等。
ZigBee具有网络结构工作频段灵活、数据处理要求低、传输安全可靠、功耗较低等特点。ZigBee选用ISM频段，定义了三个频段，分别是一个信道20Kbps速率的868MHz频段、10个信道40Kbps数据率的915MHz频段以及16个信道250Kbps数据率的2.4GHz频段；ZigBee支持多种网络拓扑结构，单一网络支持256个设备，并且星型、树型网络可以自由拓展，组网灵活性高；ZigBee网络协议简单、数据处理要求低无需高速率处理器的支持，从而降低配置设备的成本；ZigBee协议使用IEEE802.15.4协议族，继承了协议族安全特性，并采用一些列措施来处理网络安全，可通过不同安全模式，加密，身份认证等来确保信息的安全；ZigBee节点不需要传输数据时可以关闭收发器进入睡眠模式降低功耗，可以 运用于电池供电的场所ZigBee节点所属分类主要分三种，分别是协调器（coordinator）、路由器（router），终端（enddevice）。统一网络中至少需要一个协调器，也只能有一个协调器，负责各节点16位地址分配。理论上可以连接65536个节点。ZigBee的组网方式具有多样化特性，如下图所示。
目前ZigBee的应用领域主要有：1、智能家居物联网；2、工业、农业无线监测系统；3、个人监控、医院病人定位；4、消费电子；5、城市智能交通；6、屋外作业及地下矿产安全监护等。
5 总体设计
基于上述提出的LED智能照明系统项目背景、发展趋势及需求，该系统需完成对LED照明设备信息的采集及控制，这些信息将通过无线方式来进行传输，并通过网页或手机应用的形式展示给用户。完成对信息的采集控制到信息的展示需要多个不同的系统结构来完成，用户展示及控制输入需要使用WEB服务器或APP手机应用，而将这些信息传输到LED设备上需要使用无线技术，通过服务器将这些信息转发到每一个LED设备上，这些信息需要通过嵌入式技术来解析并执行。
可知该系统可以由三个部分组成：服务器、系统网关与智能照明终端构成。其中服务器作为收集存储终端信息的节点，并为用户提供注册、查询、控制终端照明设备的接口，该服务器上架设了WEB/APP服务器、数据库服务器以及终端接入服务器；系统网关，为一组网转发设备，负责维护协调组网和交换众多终端与服务器之间的通讯，网关向上与终端接入服务器连接，向下与智能照明终端连接，并分别使用不同的协议，向上为以太网的SOCKET
连接，向下使用2.4G的ZigBee协议连接；智能照明终端用于收集LED灯的状态信息及控制LED状态，是用户动作的最终执行系统。
结束语
近年来，随着人们环保意识的不断增强，LED智能照明产业在我国得到了迅速的发展，虽然在核心技术方面还和国际水平具有一定的差距，但是在未来的发展过程中，会加强对技术的研究，同时将LED智能照明产品应用在家居领域和道路隧道照明中，将智能技术和新光源有效融合在一起，实现照明的节能环保，从而促进我国健康持续发展。?
参考文献：
[1]王飞.基于DALI协议的LED智能照明系统关键技术研究.广东工业大学.2013.?5
[2]曹小兵.LED智能照明技术的发展与趋势.中国照明电器.2011.3
[3]刘蕴.LED智能照明控制系统的研究与设计.陕西科技大学.2010.3
论文作者:向勇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/27
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