基于無線智能傳感網(wǎng)技術(shù)的智能燈光節(jié)能控制系統(tǒng)

　　一、概述

　　“節(jié)能、智能科技與美學(xué)，21世紀建筑業(yè)的主題?！苯陙恚S著國內(nèi)城市的高速發(fā)展、經(jīng)濟的快速繁榮以及人們對生活水平和環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，城市道路照明和城市的夜景照明已經(jīng)成為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理中的一項重要工作。然而，照明日益龐大的社會需求，也使電能的消耗越來越大，在講究美觀的同時我們更應(yīng)該重視節(jié)能。據(jù)統(tǒng)計，我國年照明用電量占總發(fā)電量的10%左右，而且以低效照明為主，節(jié)能潛力很大。在具體工作中，電氣節(jié)能設(shè)計既不能以犧牲建筑功能、損害使用需求為代價，也不能盲目增加投資，為節(jié)能而節(jié)能。因此，為解決傳統(tǒng)節(jié)能技術(shù)能源浪費大的問題，新一代建筑電氣技術(shù)正在試圖采用各種先進的控制方式對傳統(tǒng)建筑照明設(shè)備進行有效的控制。

　　提高公共場所及城市照明管理水平，采用先進技術(shù)和科技手段，實現(xiàn)對每一盞燈（單燈），或每一組燈（分組）進行智能控制，包括根據(jù)工作人員存在與否，實現(xiàn)照明設(shè)備的自動開關(guān)啟閉，以及通過分時間段對道路照明系統(tǒng)電壓的調(diào)整、控制，對每一盞燈的工作狀況實現(xiàn)自動監(jiān)控等，用智能化的控制方式達到節(jié)約照明綜合費用的目的（電費和維修費用），可將節(jié)約的大筆資金再投入其他的城市建設(shè)及城市亮化工程項目中去。

　　現(xiàn)行的城市照明控制大多是通過線控方式一級帶動一級控制開關(guān)的。隨著城市規(guī)模不斷擴大，路燈控制范圍越來越大，現(xiàn)行的控制方法無法不僅造成長距離線路供電的線路損失（電耗），不能按實際需要對每一盞燈或每一組燈進行靈活控制，而且也不能隨時掌控公共場合與城市用燈的運行情況。在運行過程中的故障只有等巡視人員到達現(xiàn)場后才能發(fā)現(xiàn)，或者被動地等待市民電話反映，因此難以做到及時維修。

　　我們所推廣的公共場所及城市照明節(jié)能控制系統(tǒng)是基于世界領(lǐng)先的最新一代超低功耗無線智能傳感網(wǎng)技術(shù)（簡稱 LDSW），是以完全滿足數(shù)字化智慧城市的建設(shè)需要而開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)，該智能化系統(tǒng)，通過無線手段對每一個具體照明設(shè)備進行遙測、遙控、遙調(diào)，實現(xiàn)數(shù)字化的管理和監(jiān)測，提供了高效的城市管理手段。LDSW系統(tǒng)不僅能通過無線光控、時控和單燈或分組控制的方法，實時地進行遠程無線管理和控制，而且，還可通過人員配帶的微型無線智能工作身份標(biāo)簽卡，實現(xiàn)在要求的距離范圍內(nèi)（3米到100米可調(diào)）所需燈光的自動開關(guān)，并通過簡單手持機（或一般手機） 根據(jù)使用的需要實現(xiàn)對5-500米范圍內(nèi)的每一盞燈的開關(guān)和亮度的強弱的調(diào)整。系統(tǒng)還采用了雙功率鎮(zhèn)流器進行照明監(jiān)控，節(jié)約了大量的能源消耗，優(yōu)于目前現(xiàn)有手段的節(jié)能效果。從而在現(xiàn)有LED燈的節(jié)能基礎(chǔ)上將電力能源的節(jié)省再提高一個等級，同時實現(xiàn)燈光管理的智能化和數(shù)字化，實現(xiàn)節(jié)能效益和管理效益的雙重提升，極大的提高了工礦企業(yè)、大型辦公場所和城市照明用電的管理水平和電力節(jié)能水平。另外，本系統(tǒng)還與當(dāng)今世界上最知名電源模塊廠家合作，采用了世界上最新最先進的電源模塊，從而解決了長期以來影響大功率LED燈壽命的電源模塊工作可靠性問題。

　　二、LDSW技術(shù)介紹及優(yōu)勢

　　技術(shù)全稱：超低功耗、低占空比智能無線通信技術(shù)（英文：LowDutyCycleSmartWireless），簡稱LDSW。

　　基本功能包括：

　　實現(xiàn)對單個或多個目標(biāo)的遠距離自動身份識別及信息讀寫

　　實現(xiàn)海量標(biāo)簽室內(nèi)外的快速盤點和定位

　　代替弱電對各種設(shè)備進行無線遠距離遙測遙控

　　實現(xiàn)傳感器的自動化控制管理（信息采集，儲存，處理和上傳）

　　現(xiàn)場組網(wǎng)和系統(tǒng)靈活的網(wǎng)絡(luò)化管理

　　通過基站和中繼實現(xiàn)多讀寫器自動化管理以及遠距離傳輸

　　可直接接入現(xiàn)有各種有線或無線網(wǎng)絡(luò)

　　基本應(yīng)用特性：

　　多功能：一套系統(tǒng)同時集成了身份判定（RFID射頻識別）、狀況監(jiān)測（WSN傳感器集成）、室內(nèi)外精確定位（RTLS實時定位）、遙控指令（無線遙控PC）等多功能。

　　超級省電：超低占空比，指其通信設(shè)備的工作時間與非工作時間的比值達到1/100—1/10000，即系統(tǒng)所用的電子標(biāo)簽如采用常規(guī)微型鋰電池供電，電池壽命最高可達5年。

　　遠距離：系統(tǒng)不依賴中繼的傳輸距離達到1.5km的雙向通訊，完全可以滿足現(xiàn)有公網(wǎng)以下的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求。

　　微型化：在現(xiàn)有一般有源電子標(biāo)簽基礎(chǔ)上不增加任何輔助硬件，指頭大小的智能終端模塊，不需外供電源就可傳輸1.5公里的距離，并達到485PC的處理能力，整套設(shè)備的現(xiàn)場應(yīng)用僅作微小型設(shè)備的安裝、布放即可。

　　系統(tǒng)靈活可靠：采用基于遠距離星狀網(wǎng)的簡單拓撲結(jié)構(gòu)，以及擴頻抗干擾通信方式，因而系統(tǒng)工作可靠性高;采用多頻道協(xié)同工作技術(shù)，在一個區(qū)域內(nèi)可有多個 LDSW系統(tǒng)同時工作，而在同一系統(tǒng)內(nèi)相同或不同的多個LDSW設(shè)備，可采用時分和頻分的方式同時或分時工作在不同的頻道上，因而系統(tǒng)工作方式十分靈活，并且能非常方便的進行現(xiàn)場組網(wǎng)，可根據(jù)不同的應(yīng)用場景需求，靈活、方便地整合局域網(wǎng)絡(luò)管理和大范圍社會應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)管理。

　　智能化：由多功能和靈活性實現(xiàn)了真正的智能化管理功能，也是目前唯一能以低成本、低功耗、遠距離并靈活可靠的方式實現(xiàn)智能化網(wǎng)絡(luò)管理的無線傳輸系統(tǒng)。

　　低成本：因系統(tǒng)的高度簡化，并采用無線工作方式，省去了大量附加設(shè)備和線纜，同時安裝和維護也得到簡化，隨著規(guī)模的提升，成本進一不下降，到專屬芯片的工作完成，成本還將得到數(shù)量級的下降。

　　技術(shù)上：LDSW在如下六個主要方面實現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)的突破，達到了國際先進水平。

　　1、超低功耗遠距離睡眠喚醒技術(shù)（實現(xiàn)了超低功耗的工作模式）;

　　2、非對稱多信道協(xié)同工作技術(shù)（解決了多標(biāo)簽同時工作的抗干擾問題）;

　　3、動態(tài)時間同步技術(shù);

　　4、室內(nèi)外精確定位技術(shù)（實現(xiàn)了室內(nèi)精確定位問題）;

　　5、海量標(biāo)簽快速盤點技術(shù);

　　6、標(biāo)簽MCU計算機功能化技術(shù)。

　　其中在超低功耗遠距離睡眠喚醒技術(shù)、室內(nèi)外精確定位、海量標(biāo)簽快速瞬時盤點、非對稱多信道協(xié)調(diào)工作技術(shù)上，成都西谷曙光數(shù)字有限公司是獨家專利技術(shù)、國際領(lǐng)先。

　　LDSW技術(shù)完全滿足了IEEE（美國電子與電氣工程師協(xié)會）工程師們對理想的有源電子標(biāo)簽的如下所有要求：

　　低成本

　　超低功耗（超低占空比）

　　遠距離（覆蓋公網(wǎng)以下范圍）

　　按需工作雙向通道

　　精確定位功能（RTLS）

　　快速盤點、海量標(biāo)簽功能

　　工作靈活可靠

　　集成傳感網(wǎng)的功能

　　而在此之前的現(xiàn)狀：“沒有一個技術(shù)標(biāo)準能滿足這種需要”

　　——摘自“IEEE802.15.45有源電子標(biāo)簽標(biāo)準制定工作組立項報告”

　　LDSW是由成都西谷公司在現(xiàn)有有源電子標(biāo)簽技術(shù)基礎(chǔ)上，在美籍歸國華裔廖應(yīng)成博士主導(dǎo)下，歷時八年研發(fā)出的一種全新的智能無線通信傳感網(wǎng)技術(shù)。LDSW也是迄今為止唯一能夠滿足公網(wǎng)以下，低成本，超低功耗，超遠距離和靈活可靠工作要求的物聯(lián)網(wǎng)底層信息無線傳輸技術(shù)！

　　國際行業(yè)的普遍認可：

　　2010年5月、6月，在北京舉行的IEEE年會、ISO國際標(biāo)準組織年會、中歐物聯(lián)網(wǎng)專家組會、中日韓物聯(lián)網(wǎng)專家組會議中，LDSW技術(shù)獲得與會一致認可，引起極大反響。同一時間段內(nèi)分別獲IEEE和ISO組織的邀請，參與其制定新的標(biāo)準制定工作。

　　2011年，在英國劍橋大學(xué)丘吉爾學(xué)院召開的歐洲RFID年會上介紹LDSW技術(shù)，獲與會專家的一直贊譽。

　　2010年9月，以中國國家標(biāo)準工作組名義，參加在法國圖盧茲召開的ISO國際標(biāo)準組織關(guān)于ISO-IEC/SC31有源電子標(biāo)簽專家組會議，成都西谷的LDSW技術(shù)方案獲得與會各國專家的高度一致的評價，得到全票一致通過，將中國代表團提交的該提案作為有源電子標(biāo)簽的正式國際標(biāo)準提案。

　　2010年11月，獲準成為中國有源電子標(biāo)簽及實時定位技術(shù)，國家技術(shù)標(biāo)準及國軍標(biāo)試行標(biāo)準第一條關(guān)鍵專利。

　　2013年7月，與電子科技大學(xué)和ISO/IEC組織技術(shù)專家JosefPreishuer聯(lián)合啟動以LDSW技術(shù)為核心基礎(chǔ)的ISO/IEC18000-4的有源電子標(biāo)簽國際標(biāo)準的驗證和正式編寫工作，即正式進入ISO組織的流程安排。

　　LDSW是第一個中國人自主知識產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)國際標(biāo)準

　　LDSW是有源電子標(biāo)簽的國際標(biāo)準和中國國家標(biāo)準的制定者