．智慧照明標準體系框架研究報告（上）

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來源：阿拉丁照明网作者：庄晓波

一、研究的目的和意義

作為智慧城市的重要組成部分，智慧照明是智慧城市的公共服務應用項目之一。將其更好地融合到智慧城市建設的大潮中，具有重要意義。

智慧照明可以融合微基地台、監控攝影機、多媒體螢幕、資訊互動螢幕、太陽能光伏、感測器，以及LED照明於一體，是綜合計算、網路、物理環境的多維複雜系統。

而照明與通信的結合，甚至與感測器、物聯網等的結合，都是嶄新的課題。多領域的交叉融合，帶來了一系列的問題，如缺乏組件間的通信和接口規範，以及相應的測試要求等。

智慧照明標準體系尚未建立，目前全世界都沒有相應的系列標準，這就需要我們研究建構相應的標準體系，確立標準框架，使各類智慧照明產品的品質能從安全、性能和電磁相容等方面，進行科學合理的評價，為智慧照明行業健康發展，建立標準方面的技術基礎。

本文將著重探討智慧照明的室外應用—智慧路燈，和智慧照明的室內應用—智慧家庭照明的標準體系框架。

二、智慧照明的應用現狀

2.1 智慧路燈的應用現狀

透過路燈改造，將大功率的高壓鈉燈路燈，改造成節能的LED路燈，並在LED路燈上增加一個單燈控制器，透過PLC（電力線載波）、ZigBee或NB-IoT（窄頻物聯網）協議，可以將所有的路燈，進行資訊化管理，實現巡檢和防盜功能。

如圖1所示。使用者端利用電腦、iPad或手機終端，透過 Internet 來控制，路燈中央控制管理系統（簡稱中央控台），中央控台再透過 Internet 和行動網路，把指令發給集中控制器（簡稱集中控台），集中控台再透過ZigBee無線協議，或PLC有線協議，控制旗下的每盞LED路燈（如圖 1 右圖所示，三層架構）。

中央控台也可以直接透過NB-IoT或4G網，將指令發送到每盞路燈（如圖1左圖所示，兩層架構）。透過以上方式，後台可以對LED智慧路燈，實現開關控制、調光控制（PWM或0～10V調光）、巡檢、自由編組、地圖指引、按天文時鐘自動運行、故障報警、偷盜報警和遠端抄表等功能。

這是智慧路燈的初級階段，也是如今應用最多的工程案例。

路燈作為規則分布的城市基礎設施，是城市中分布最廣泛、最均勻的物聯網，有望成為智慧城市最重要的載體。

如圖2所示，在智慧主燈上搭載充電樁、微基地台、資訊顯示螢幕、攝影機、RFID電子標籤和光伏板等，在智慧輔燈上加載通信子系統，和多種感測器，透過PLC/Zigbee/NB-IoT等協議連接成網；

再透過4G或光纖，把數據傳輸到後台，可以實現小到對人孔蓋監測，大到整個城市景觀效果、園林綠化灌溉控制；上到道路交通狀況監控，下到地下管網安全、城市排澇的全方位檢測與控制；真正把智慧城市建設落到實處。

這是智慧路燈的高級階段，目前處於快速發展期。

需要說明的是，隨著人們健康意識，和對無線上網速度要求的提高，「鄰避效應」擴展，部分大基地台將被微基地台取代，帶有微基地台的智慧路燈，本身就可以是4G/5G網路的載體。

2.2 智慧家庭的應用現狀

智慧家庭（Smart Home/Home Automation）是以住宅為平台，利用綜合佈線技術、網路通信技術、安全防範技術、自動控制技術、音視訊技術，將家居生活有關的設施整合，建構高效的住宅設施，與家庭日程事務的管理系統，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，並實現環保節能的居住環境。

智慧照明是智慧家庭的一個最重要的子系統，如圖3所示：

智慧家庭控制系統是智慧家庭核心，是智慧家庭控制功能實現的基礎。燈光的智慧控制，又是智慧家庭控制系統裡重要一環。智慧家庭照明系統控制的立項，就是針對智能照明，更確切地來說，是針對智慧家庭照明的控制實現方式做一些探索。

從佈線方式來分，可分為有線控制和無線控制；從控制終端來分，可分為遙控器、智慧面板、智慧手機、平板電腦和PC；從控制的傳輸方式（協議）來分：有WiFi控制、射頻控制、NB-IoT控制、ZigBee控制、485控制、232控制、紅外線控制等。

三、全球智慧照明標準現狀

3.1 國際智慧照明標準現狀

3.1.1 IEC（國際電工委員會）

國際上，IEC/TC34燈和相關器件技術委員，在原有的SC34A（燈）、SC 34B（燈頭＆燈座）、SC 34C（附件）、SC 34D（燈具）的 4 個分委會的大框架下，新增AG4 Lighting systems（智慧照明工作組），專門開展智慧照明標準化相關工作，如圖4所示。

AG4關於智慧燈具和智慧照明系統的定義如下：

Intelligent luminaire（智慧燈具）：Luminaire equipped with components that have sensing, communication, and processing capability．（智慧燈具是配備了具有感測、通信和處理能力的組件的燈具。）Intelligent lighting system（智慧照明系統）：Collection of one or more intelligent luminaires together with one or more controlling devices．（智慧照明系統是一個或多個智慧燈具，與一個或多個控制裝置的組合。）

3.1.2 ISO（國際標準化組織）

國際標準化組織ISO/TC 274光，與照明技術委員會成立 ISO/TC 274/WG2（第二工作組），工作組秘書處設在對岸中國建築科學研究院。

ISO/TC 274/WG2工作組，將重點開展ISO 21274《Light and Lighting–commissioning Process of Adaptive Lighting systems》（光與照明—智慧照明系統調試方法）的編制工作，並將與來自奧地利、加拿大、荷蘭、德國等十一個國家，共同研究探討，未來國際智慧照明領域，相關標準化工作。

3.1.3 國際其他組織

國際上還有一些組織，在積極推動智慧照明的發展，如成立於2012年的TALQ聯盟，其旨在建立一個，可在全球範圍內接受的，用於室外照明的中央控制管理系統軟體接口協議，目前已發佈TALQ技術規範1.0.2版本。

再如Fairhair聯盟，其旨在指導和簡化建築中，照明和建築自控生態系統，向物聯網技術的轉化，並消除關於IT基礎設施、安全性和相容性方面的擔憂。

Fairhair聯盟的六家發起成員——飛利浦照明、路創、西門子、歐司朗、思科和芯科科技，意識到單個的建築系統服務公司，很難打破當前存在的，不同的建築服務通信標準之間的藩籬，行業更加需要跨領域的通力合作，來打造通用的IT和IoT技術，以適合當今建築服務中的主流通信標準。

Fairhair聯盟，並不創建新的，或附加的應用層協議，相反，Fairhair聯盟與主流的生態系統，如BAcnet、KNX和ZigBee緊密合作，以使這些技術轉化為IoT技術。

Fairhair的解決方案，將使用支持IPV6的網路技術，如802.15.4網狀網路（mesh network），WiFi和 Internet。Fairhair聯盟的長期願景，是實現一種低成本、高安全性的，基於IP的統一網路基礎架構，並將其作為可互操作的照明，和建築自動化系統的基礎。

HomeKit，是蘋果公司的一套開放的API和協議集合，整合了Siri的語音交互功能，用戶可透過Siri語音輸入控制指令，實現對門鎖、燈具、攝影機、開關插座等，智慧家庭設備的整合化控制，其研發初衷是希望 ios 設備，成為智慧家庭設備的控制中心，各個廠家的智慧家庭設備在ios層面相互協作，而無需這些廠家直接進行對接。

HomeKit目前主要支持WiFi、BLE，及直接連接 Internet 的智慧設備。Allseen Alliance，是由The Linux Foundation主持的一個協作項目，該項目以開源項目AllJoyn為基礎，後者首先由高通發起，其目標是讓各色各樣的設備、應用及服務，都能透過各種線上或離線管道（如WiFi、電線或 Internet ）進行連接。AllJoyn不需要網路連接，且設計為跨操作系統及平台連接。

此外，Google、三星、松下等巨頭，都紛紛推出自己的智慧家庭平台，有一系列的產品和標準，囊括智慧照明。