現代計算機、通信、控制、人工智能、大數據、云計算、感知等高科技技術的迅猛發展，各類高科技制造（高階數字芯片、量子計算機）的不斷完善，5G通信網絡的全域覆蓋，大量的應用軟件和AI邊緣計算的支撐，促使各類數據和信息交互融合，各行業都朝著更高水準的智能化發展，萌生全新智慧的發展理念，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展趨勢，智慧照明控制是智慧建筑的重要組成部分。
何謂樓宇智慧照明
最近在編制行業協會標準《樓宇智慧照明系統與運維技術要求》時促使筆者對樓宇智慧照明進行深入思考，“智慧照明”與傳統的“智能照明”究竟有哪些不同？什么樣的技術能支撐“智能照明”走向“智慧照明”？
“智能照明”是利用計算機、網絡通信、自動控制等技術，通過對環境信息和用戶需求進行分析和處理，實施特定的控制策略，對照明系統進行整體控制和管理，以達到預期照明效果的控制系統。
“智慧照明”是伴隨著最新的人工智能、5G通信、物聯網、大數據等技術的誕生和發展，促使建筑內各類數據和信息高度匯聚和融合，利用邊緣計算和大數據分析，將原本單一用途的信息共享給樓宇數據共享平臺，使照明控制在智能照明原有的控制策略基礎上得到更多的有用信息，通過人工智能技術的嵌入，反復的機器訓練和學習，實時感知周圍的環境變化，助力控制系統深度思考，并獲得更符合人的視覺行為，更舒適、能自行學習優化的照明控制效果。
樓宇智慧照明控制的系統構架
圖1是樓宇智慧照明的系統架構。通過物聯網網關、有線和無線傳輸設備將各類與照明控制相關的傳感器、視頻終端、溫濕度、氣象信息和樓宇相關信息進行收集，經數據處理和深度分析，通過智慧照明控制管理平臺進行基于多環境照明控制算法的精準照明和遮陽控制，以實現對照明終端設備的多場景智慧照明控制。
樓宇智慧照明控制系統應能實現對樓宇空間照明工作和生活場景的照明控制，滿足各類場所的功能需求和照明環境的舒適性，并在此基礎上與樓宇其他電氣和智能化系統實現信息交互，以達到精準智慧的照明控制，實現場所的照明隨各類環境因素（如溫濕度、采光、遮陽、人員密度和流動趨勢等）的自適應調節和智慧控制。
樓宇智慧照明控制是智慧建筑的一個組成部分，應融入樓宇智慧集成管理平臺，樓宇智慧照明系統控制平臺與樓宇電氣與智能化系統平臺應實現數據的雙向傳輸，收集樓宇電氣與智能化系統平臺與照明控制相關的實時數據，通過數據處理和算法分析，實現對照明終端設備的多場景智慧照明控制，并實時將照明運行能耗數據傳輸給能耗管理系統，同時能接收樓宇電氣和智能化管理與控制平臺的實時指令，開啟相關部位的照明，實現聯動。結合預置事件實時控制和調節照度、色溫和遮陽設施，以達到滿足融入環境舒適性的多場景照明控制。
智慧照明的應用場景
未來的智慧照明控制在智慧建筑綜合管理平臺大數據融通的條件下，必然會呈現豐富多彩的應用場景。下面舉例說明可實現的智慧照明場景：
a. 長時間工作場所，根據人的生活節律調節室內照度和色溫，以緩減長時間工作的疲勞；
b. 根據室內溫濕度，自動調節室內空間照度和色溫，以滿足人們對環境的綜合舒適性要求；
c. 根據季節氣候自動調節建筑物立面和景觀照明場景；
d. 重要場所的單個或局部照明相關傳感器故障時，設置照明傳感器冗余，也可通過空間內其他傳感器（如視頻終端等）經采樣數據分析替代故障傳感器實現照明控制；
e. 室內工作照明結合自然采光和遮陽控制實現工作面恒照度的照明環境；
f. 博物館等文物保護場所，根據觀覽人流調節展品和一般照明照度，有效控制被保護文物展品的曝光量；
g. 圖書館閱覽區域實現人體感應的局部照明照度調節，書庫實現人體感應照度控制；
h. 宴會廳、報告廳根據預設的事件和人員密度，通過視頻監視終端探測人流密度、流動趨勢，自動設定場所的照明場景；
i. 人流密集的復雜空間需要標識照明變換的場所（如劇院、大型商業等），設置智慧標識照明控制系統，具備人性化的標識引導功能；
j. 體育、演藝場所的演藝燈光實現預置場景與音樂節律同步的照明控制；
k. 教室、會議室照明結合自然采光和遮陽控制實現課桌面的恒照度控制，與投影等教學、會議多媒體設備實現聯動控制。
運用人工智能技術提升系統的容錯能力
人工智能技術是通過實時收集和感知環境變量等數據，運用AI算法進行深度數據分析和處理，并根據環境變量的實時變化進行反復訓練與學習，獲得實時調節的精準控制，并不斷“思考”和完善控制策略，以達到符合甚至超過人們所期望的智慧控制。
光傳感器、動靜傳感器是傳統照明控制最重要的感知器件，一旦出現偏差或失效會使照明控制紊亂，甚至失控。人工智能技術能使大量分布的視頻監控系統智慧視頻終端實現智慧控制：平時通過實時收集、截取被照面或被照空間的光信息（如亮度、對比度、灰度、白平衡、光強、色差等）和攝像機物理信息（如光圈、快門等），并通過建筑大數據平臺獲得氣候、陽光照射強度、遮光設備狀態等信息，運用人工智能AI算法對比光傳感器獲得的數據進行深度訓練與學習，積累與光傳感器平行的控制數據，一旦光傳感器出現明顯偏差或失效時，就能暫時替代光傳感器對照明進行控制，有效地提高了照明控制系統的容錯能力。
同理，視頻監控系統智慧視頻終端能實時截取空間中人的數量，多個視頻終端能獲取人流活動參量，通過人工智能深度學習、訓練和分析，獲取人流密度和流動趨勢，以實現更多的應用。如視頻終端與動靜傳感器共同作用，更智慧地服務于智慧照明控制；帶有人臉識別的視頻人流分析，預測人流活動趨勢，應用于目的空間照明場景的預設和空調系統的調節、電梯調度，在滿足舒適性的基礎上節省能耗。
結語
智慧建筑、智慧照明是建筑智能化的發展趨勢，是現代和未來最新技術支撐的必然，隨著技術的不斷發展和完善，智慧照明一定會成為現實。不過單憑目前的技術能力和開發水平，要實現智慧照明還需更多的技術應用積累和創新。尤其是高階芯片的研發、人工智能AI算法的研究、智慧化感知技術的研發、建筑內各系統數據的融通和信息交互、完善的建筑智慧控制與管理平臺的建立、系統和設備的容錯機制等最新技術應用的研究和探索，需要更多技術行業來支撐智慧建筑領域。
本文全文載于《建筑電氣》2021年第5期，詳文請見雜志。
版權歸《建筑電氣》所有。
作者：夏林，男，同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司，高級工程師，副總工程師。侵刪。
