收稿日期：2014－06作者简介：杨卫桥（1975—），男，博士，高级工程师，主要从事智能控制及半导体照明研究。
智能照明控制系统发展及趋势杨卫桥（上海半导体照明工程技术研究中心，上海201203）摘要：对照明控制系统的发展历程进行了综述回顾，探讨了照明控制的基本策略，通过对照明控制系统相关技术的分析，阐述了照明控制系统的发展方向，以及网络化智能照明控制系统的最新进展。
关键词：网络；智能；照明控制系统中图分类号：TP29文献标志码：A文章编号：1006－2394（2014）09－0046－03Development Trend of Lighting Control SystemYANG Wei-qiao（Shanghai Ｒesearch Center of Engineering and Technology for Solid-State Lighting ，Shanghai 201203，China ）Abstract ：This article simply reviewed the development process of the lighting control system．It described the basic lighting control strategy．It focused on the latest advances in network lighting control system．Key words ：network ；intelligent ；lighting control system0引言一般来说，所谓的智能照明，就是根据某一区域的功能、用途、光照度等参数实现对光的“质”和“量”的自动控制。
随着现代科学技术特别是计算机和网络通信技术的发展，智能照明控制系统不仅能满足简单的人们对视觉明亮的区域照明和定时开关功能，也是实现传统照明控制无法实现的艺术应用效果。
当前，智能控制系统已广泛地得到认可并大量应用到照明的各种场景，成为了照明领域的研究热点，各类的新技术、新产品、新应用不断出现，实现了高速率、智能化的照明控制。
正确合理地选择照明控制方式是实现节约能源、美化环境、提高管理水平的重要手段。
1照明控制系统发展历程1．1智能照明系统的特征智能照明控制系统是利用计算机技术、网络通信技术、自动控制技术、微电子技术等现代化的科学技术，实现可根据环境变化、客观要求、用户预定等条件而自动采集系统中的各种信息，并对所采集的信息进行相应地逻辑分析、判断，同时对结果按特定的形式存储、显示、传输，以及反馈控制等处理，以达到最佳的控制效果。
其典型的特征体现在，系统可控制任意回路连续调光或开关，可预先设置多个不同场景，实现照明的艺术性和舒适性，可接入各种传感器对灯光进行自动调节，或与楼宇智能控制系统联网，使各系统协调工作。
1．2照明控制系统发展照明控制不仅要满足人们视觉上明亮的要求，而且还要创造出丰富多彩的意境，给人们以视觉享受，因此，照明控制系统要以安全、可靠、灵活、开放为原则。
从其发展历程来看，照明控制可大致分为以下三个阶段：（1）第一阶段：手动控制。
最初阶段是手动控制，即利用开关等元器件，以最简单的手动操作来启动和关闭照明器，从而满足照明的要求，达到控制的目的。
此时照明控制仅停留在让使用者有需要时手动开启照明器，不能自动开启和关闭它。
（2）第二阶段：自动控制。
此阶段伴随着电器技术的发展，以光、电、声技术来控制照明系统，在此阶段中，任何一个照明控制系统由四个主要部分组成：a ）控制器：电磁时间开关、可编程控制器等，它与所操纵的各种传感器，开关和调光器交换信息；b ）传感器：为控制器提供信息，最简单的是硒、硅光电池，但输出信息一般较小，易引起干扰；电动的传感器如压力垫和微型开关，对探测动静颇为有利；光学、红外传感器多用于探测、监控；c ）电源线路串联开关；d ）在传感器和控制器之间以及控制器和开关之间有一个变换信息的手段，利用低压线路、红外、超声波、无线电频率、光导纤·64·仪表技术2014年第9期维等技术，传输信息，互相交流。
（3）第三阶段：智能化控制。
照明控制系统发展到智能化控制阶段，主要以计算机和网络技术为核心，利用微处理器技术和存储技术，将来自传感器和灵敏元件关于建筑物照明状况的信息进行处理后，通过一定的程序指令控制照明电路中的设备。
调用不同的程序，执行不同的功能，就可以有不同的照明水平，营造出不同的氛围和环境。
智能化照明是全数字、模块化、分布式的控制系统，整个系统由管理模块、调光模块、探测模块、操作模块等组成。
每个模块中含有微处理器存储器，也可仅含存储器，系统的每个功能都储存于某个模块中。
而系统网络连接只需普通电话线或非屏蔽绞线。
另外，它可作为智能化楼宇自动控制系统的一个子系统，通过计算机网络，不仅在现场可以控制各个区域的灯光，还可通过中央监控系统对照明状况进行监控，并与其他控制系统连为一体，实现楼宇的自我管理。
图1是总线式智能照明控制系统的结构图。
图1总线式智能照明控制系统结构图2照明控制系统的一般策略照明设计倡导“以人为本”的设计理念，营造人性化的效果，照明控制策略正是基于“人使用灯”行为的研究而发展的。
2．1昼光控制早期的研究，例如英国BＲE （Building Ｒesearch Establishment ）的研究者发现人对照明器的使用周期和室内自然采光的水平有着密切的联系，因此，照明控制可以采用“昼光控制”的策略。
昼光照明控制器由光敏传感器、开关或调光装置组成，随自然采光的变化，自动调节电灯开启的数量。
当昼光提供的照度增加时，关闭一定量的电灯，反之亦然。
所有一切都是自动进行，无需人为动作。
昼光控制器通常用于办公建筑、机场、集市和大型廉价商场等场所。
2．2时间表控制时间表控制分为可预知时间表控制和不可预知时间表控制两种。
对于每天使用内容及使用时间变化不大的场所，采用可预知时间表控制策略。
这种控制策略通过定时控制方式来满足活动要求，适用于普通的办公室、按时营业的百货商场、餐厅或者按时上下班的厂房。
对于每天的使用内容及使用时间经常变化的场所，可采用不可预知时间表控制策略。
这种控制策略采用人体活动感应开关控制方式，以应付事先不可预知的使用要求，主要适用于会议室、复印中心、档案室等场所。
2．3局部光环境控制局部光环境控制是指按个人要求调整光照，即考虑到个人的视觉差异较为显著，照明标准的制定主要是符合多数人满意的照度水平，但是也可以根据工作人员自己的视觉作业要求、爱好等需要来调整照度。
目前，通过遥控技术可实现局部光环境控制。
控制局部光环境的一大优点是，它能赋予工作人员控制自身周围环境的权力感，这有助于工作人员心情舒畅，使工作效率得以提高。
3网络化的照明控制系统3．1照明控制系统的结构计算机网络中各个节点相互连接的方法和形式称为网络的拓扑，按网络的拓扑结构划分智能照明控制系统，大致有以下两种形式：即总线式和以星形结构为主的混合式。
这两种形式各有特色，总线式灵活性较强，易于扩充，控制相对独立，成本较低；混合式可靠性较高，故障的诊断和排除简单，存取协议简单，传输速率较高。
在具体的工程中更多的是各种网络结构的集成应用。
从系统集成的角度上看，目前较为成熟的智能照明控制系统可分为两种：第一种照明系统依托于楼宇设备管理系统。
这类智能照明系统多是在楼宇自动化现场总线技术，如EIB 、LON 等基础上开发而成，功能相对较完善，可实现更为复杂的照明系统控制，如ABB 公司推·74·2014年第9期仪表技术出的i－Bus智能总线系统。
另一类智能照明系统独立于楼宇设备管理系统。
在网络控制、数据通信等功能上多采用BACnet、DALI、X10等通信协议（通信接口）或标准，其功能较简单，规模也较小，其产品有邦奇电子推出的Dynalite系统，奇胜公司的C－BUS系统以及欧司朗公司的DALI Basic/Advance系统等。
3．2相关技术分析（1）ACN协议ACN，即多用途网络控制协议，是一种提供新型灯光控制网络数据传输的先进网络控制标准。
ACN要完成的工作包括DMX协议以及其他工作，这种协议主要用于灯光控制领域，它可以应用于任何支持TCP/ IP协议的网络，其中最普遍的应用是以太网。
ACN目标在于各制造商设备的互操作性，支持多个信息来源、多个接收器。
协议允许一个单个的网络支持多重、独立的使用，其方便在于可以完全使用现有的技术设备，这使得产品开发成本大大降低。
（2）DMX协议DMX是Digital Multiplex的简称，即多路数字传输。
DMX512协议是由美国剧院技术协会（uSIrlT）制定的灯光控台与灯具进行通信的数据传输的工业标准，目前几乎所有的灯光控制台和被控设备都与DMX512协议标准兼容。
DMX512电气特性与EIB．485．A兼容，是一种串行传输协议。
该协议的数据传输速率为250kbit/s，数据更新率达44帧/s，每个数据帧包含的通道数据多达512个，每个通道数据取值范围为0 255，通道数据的取值决定了PWM调光时该通道的低频脉冲控制信号的占空比。
（3）X－10电力线载波总线X－10采用电力线载波技术，在北美取得了巨大的商业成功。
X－10信号根据电力线信号正负过零点处120kHz脉冲信号出现与否来进行传输。
信号帧头标识符为1110，该标识符仅以真值形式传送，其余每个信号分别以真值和补码两种形式在交流电的零相位开始传送，为了和三相交流电的过零点相一致，这些数据帧必须连续传送三次。
该协议产品无需布线，易用价廉是它的最大优点。
（4）HBS总线HBS的全称是家庭总线系统（Home BusSystem），它是由日本一些知名企业，包括日立（Hitachi）、松下（Mutsushita）、三菱（Mitsubishi）、东芝（Toshiba）等联合提出的，并得到了日本政府和商会的支持。
HBS协议规定了如何通过双绞线或同轴电缆实现家庭电器、电话、音频、视频装置的互连，着眼于家用电器的综合自动化。
同时，HBS协议也考虑了如何在家庭内获得远程服务，如在家购物、远程医疗和远程教学等方面。
协议主要用于电器开关量以及简单模拟量的控制，采用专用总线，具有抗干扰强、响应速度快、开发成本及风险较低的特点。
（5）以太网以太网技术最早由Xerox开发，后经数字设备公司（digital equipment Corp）、Intel公司联合扩展，于1982年公布了以太网规范。
IEEE802．3就是以这个技术规范为基础制定的。
在工业数据通信与控制网络中，直接采用以太网作为控制网络的通信技术，无疑有助于控制网络与互联网的融合，使控制网络无需经过网关转换即可直接连至互联网，使测控节点有条件成为互联网上的一员。