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基于AIoT技术的LED智能节能照明控制系统
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于春荣马满增刘春玉
【摘要】针对传统照明控制方式效率低,劳动强度大,节能效果差等缺点,本文提出基于AIOT的智能节能照明控制系统,将人工智能技术和物联网技术嵌入LED照明终端,实现数字化远程智能照明控制与监测,具有智能按需照明、节能率高、主动感知能力强、操控简单等特点。
【关键词】AIOT;智能节能照明;数据监测
【基金项目】沧州市重点研发计划指导项目:物联网环境下道路照明智能控制系统的研究(项目编号:204102001)
中图分类号:TN929?????????????????文献标识码:A?????????????DOI:10.12246/j.issn.1673-0348.2021.17.023
“AIoT”的中文名称是智能物联网,即“AI+IoT”,是人工智能和物联网技术的有机组合、应用融合。AIoT以人工智能和物联网技术为基础,以数据挖掘形成控制策略,以半导体为智能算法载体,以各类传感器信息采集为基础,以通信网络和信息安全等技术为实施保障。实现万物数字化、智慧化和网络化。即将AI赋能于IoT并最终实现物联网的智能化升级。
1.基于AIoT技术的LED智能节能照明控制系统发展现状
智能照明技术自从上世纪90年代进入中国市场以来,受到市场环境、产品价格、消费意识、产品市场推广力度等各方面原因的影响,市场保有量有限,发展缓慢。近年来,随着人们节能意识、智能化消费意识的提升,国内智能照明行业迅速进展。据调查显示,2017-2020年,我国智慧照明市场规模由118.10亿元扩大至近250亿元,年均增速达到47.6%。智慧照明行业涉及领域广阔,涵盖智慧城市照明方案设计、智能家居照明设计,智能商用照明设计,产品研发制造及后期运维管理等多个环节。目前,我国城市照明行业内企业数量众多,但80%企业规模较小,产品智能化程度较低,产品特色差异性较弱,市场竞争较为激烈。从地域分布来看,目前国内规模大、技术较领先的智慧照明企业主要集中在广州、深圳等一线城市以及江苏、浙江等发达省市,区域市场特征明显。其中最具代表性的为中山市古镇的“中国灯都”,常州市“中国灯具城”,山东省临沂市“中国灯具交易市场”。
随着美丽中国、新型城镇化、智慧城市等概念的提出,特别是“十四五”规划中将减少碳排放量,实现生态化可持续发展,提升到国家战略地位。地方政府由此对于智能化照明节能工程重视程度不断提升。预计未来我国智慧城市照明行业市场集中度和普及率有望得到进一步提高。
2.基于AIoT技术的LED智能节能照明控制系统
传统的基本物联网技术智的能照明控制系统,分别由终端感知执行层、信息传输层和控制应用层组成。其中终端感知层主要包括各类智能传感器,其主要功能为采集设备运行数据、设备运行能耗、运行状态等数据。并且自动执行控制层操控终端设备运行命令等功能。具有自组织、自学习、自诊断和自补偿、复合感知等能力;信息传输层由ZigBee、NB-IoT、5G等无线通信技术构成,是整个的控制系统的信息传输通道;控制应用层则主要由控制、云存储、执行、管理等集群组成。其主要功能為分析终端感知执行层回传的设备运行数据,能耗数据,运行维护数据,最终形成智能照明控制策略,控制终端感知执行层。
基于AIoT技术的智能节能照明控制系统,在传统物联网技术的三层架构体系(的基础上,结合AIoT技术的实际融合应用,系统总体层级架构共计5层,分别由终端设备层、智能感知层、网络通信层、AI控制层和应用场景层构成。其中,终端设备层位于架构的最底层,是智能节能照明控制系统实现“绿色化”和“智能化”的承担者;智能感知层即具有通信能力的各类智能化设备以及智能传感器和控制器,可进行信息的初步处理并为应用场景层提供基础数据;网络通信层即系统中的各种网络系统和综合布线系统,主要承载着来自感知层获取的信息传递和数据通信的任务;AI控制层则相当于人工智能控制决策平台,即通过AI智能单元、智能算法以及信息技术来完成各个子系统的实时数据和信息的挖掘、分析、统计及整合,最终实现自主学习与控制、智能决策及个性化定制等功能;应用场景层即根据不同用户的不同要求建立面向具体用户的各个模块系统的系统集成平台。系统关键技术包括:
2.1按需照明
与传统的照明方式相比,基于AIoT技术的智能节能照明控制系统能够依照国家相关照明标准,满足不同用户,不同时段,不同季节,不同环境场景的照明需求,同时节约电能。实际应用中,采用AI单元模块嵌入LED智能照明灯具,根据对场景照明终端采集数据的挖掘与分析,形成专用照明节能控制策略,通过人工智能+物联网控制方案,结合人体侦测感应和光照传感器,实现人体感应控制、光线感应补充调光控
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