智能照明的市场现状及未来3年的发展趋势近年来,我国数字技术和数字经济蓬勃发展,千行百业都进入了数字化转型中,“数智化”亦成为推动我国照明行业持续发展的核心动力,智能照明行业市场规模将加速扩大,从2017年的150亿元增长至2020年的264亿元,年均复合增长率达20.74%,预计2025年,我国智能照明行业市场规模有望突破千亿元,达到1080亿元。
什么是智能照明系统?过去我们讨论智能照明多指智能照明单品,现在智能照明系统是指利用计算机技术、自动控制、网络通信、现场总线、嵌入式软件等多方面技术组成的分布式遥测、遥控、遥调控制系统,来实现对照明设备的智能化控制,具有对灯光亮度的强弱调节、定时控制、联动控制、场景控制、远程控制的功能,达到安全、节能、舒适、高效的效果。
通俗的讲:“智能照明”就是要自动感知被照场景,自主调节控制灯光,整个过程不需要人来参与。
智能照明系统相对于传统的智能照明单品的优势:一是可以提高照明系统的控制和管理水平,减少智能照明的维护成本;二是可以节约能源,减少照明系统的运营成本。
工业及商业为智能照明系统最大的应用领域近年来,随着技术、产品的成熟以及国家政策的推动,智能照明应用场景日益丰富,大致分布在工业及商业领域、住宅及家居领域、户外照明领域和公共照明领域四大领域。
工商业照明为智能照明行业最大的应用领域,占比约为57.21%;其次为家居照明、户外照明、公共照明,占比分别为21.36%、12.16%、9.27%。
加快推进工商业照明节能改造既是助力实现碳达峰、碳中和目标的重要手段,也是推动城市基础设施数字化转型的重要支撑。
智能照明系统在工业照明领域承担着重要的角色。
工业照明主要应用于大型单/双层工业厂区厂房建筑,用电量大,随着工业发展的需求及作业者的安全考虑,对灯光的要求也很严格。
厂房建筑的灯具可以外接照明控制节点,通过智能照明系统预设灯具开关数量和时间,也可以设置亮度;厂房外照明可以根据自然光源的亮度自动调节合适的照度,室内的照明也可以根据不同的需求,随着季节和天气的变化,自动调节适宜的照度,不仅不影响作业,而且更人性化又节能,避免晕眩。
随着科技的发展,工业照明逐渐趋向智能化,各领域的智能照明需求也在升级,下方表格总结了12个应用领域的升级需求:商业照明领域更加侧重节能及社会效益,尤其是商业楼宇照明,一天亮灯时间高达十二个小时以上,耗电非常严重,因此可借助智能控制来达到节能目的。
而大量点灯需求也带来另外一种结合智能化功能的商业应用。
例如,LED灯具结合可见光通讯技术,便可实现精准定位的功能,协助卖场进行产品推播服务等商业应用。
目前商业照明也正在进行大规模的智能化替换。
伊利厂房智能照明系统案例剖析:项目背景:乳制品工业厂房布局较复杂,其中联合车间最具代表性,其具有面积大、吊顶高、功能间多、洁净等级不同、照明应用场景多等特点。
以伊利某液态奶工厂的联合车间灌装单元为例,单个灌装间建筑面积约900m2,吊顶高度为9~10m,如下图所示:房间内布置不同高度的设备及管架、桥架。
为了尽可能利用自然光,节约能耗,侧墙及顶部设置自然采光。
设备运行状态大致分为运行、停止、清洗、检修。
考虑工厂的扩建因素,一般还需在前处理单元不同工艺段设置预留空间,这些空间在工厂运行前期是不摆放设备的,工厂7×24小时连续运行。
基于以上的特点,利用传统的回路控制、时间表控制、人员存在控制、照度控制、自动结合手动控制的方案均不再符合实际使用需求,也无法达到最理想的节能效果。
这对方案设计带来了挑战,如何能够利用有限的投资,满足使用需求,且实现至少10%的节能,是方案设计阶段亟需解决的问题。
解决方案:1.设计原则以前处理为例,该设备区域按照200Lux照度设计,选择120W工况LED灯具130多盏。
为保证照度均匀且可覆盖设备、管架、桥架顶部,满足检修要求,灯具采用均布,部分作业面采用局部照明。
然而在实际使用过程中,发现日常生产运行期间,部分灯具并不需要点亮,或者不需要以最大亮度运行。
这样就造成了能源的浪费,也造成了灯具寿命的降低,且照度无法恒定。
如果通过人工管理解决,那么需要工作人员经常去开关灯具,这样的方式带来诸多不便。
为了解决实际存在的问题,我们将节能、照度、人性化作为设计原则。
2.软硬件方案设计方案设计时我们必须明确以下几个关键点:(1)单灯可控;(2)可调光;(3)具备集中管理功能;(4)可根据区域照度调光;(5)灵活的控制策略及手动控制功能;(6)任意灯具可自由组合,灯具可随设备布局调整、功能间的调整快速进行分组。
基于以上几个关键点,通过对软件功能、硬件性能的对比和测试,最终选择台达LOYTEC品牌DALI总线的智能照明软硬件。
系统架构示意图在中控室内设置一台照明服务器,用于将楼宇自控系统数据上传至集中照明管理平台。
上层管理软件平台同时支持C/S(Client-Server)和B/S(Brower-Server)架构,可通过浏览器或者安装客户端进行访问。
DALI灯具、传感器和灯控面板均通过手拉手串联或自由拓扑形式连接,DALI总线采用RVSP2×1.5,最长距离不超过300m,最终连接到DALI照明控制器上。
控制器通过以太网线接入工厂控制专网,由中控室统一管理。
触控屏通过以太网线直接接入控制网络。
DALI智能照明可实现每盏灯具的调光,同时可以实现任意组合区域的灯具控制,后期可以自由组合回路,不需要更改现场硬件。
向上可通过OPC、BACnet/IP、LON-IP852等网络协议直接接入上层监控网络或者第三方平台实现整合。
采用这种方式可使得照明控制架构更为简洁,且数字信号不易受干扰,DALI信号不分极性,可以与强电共管,施工布线更加方便。
3.控制策略设计4.实际应用效果通过引入台达LOYTEC的DALI数字可调光智能照明技术,工厂的照明管理更加便捷,通过上位机照明控制系统软件平台,可以实现定时控制、场景控制和自动感应控制,如图所示为台达DALI控制器以及上位机呈现的软件监控画面。
为了便于控制,本地各个区域的入口处均安装了多功能控制面板,大空间的车间或者办公空间则安装嵌入式触控屏。
结合现场使用需求,对现场触控屏和本地面板进行设置,通过设定后可在多功能面板上实现对照明灯具的开光、调光以及场景的切换控制。
而在本地触控屏幕上,除了开光、调光和场景切换外,还能具备排程设定、密码保护等高阶功能。
对于更衣室、走廊、楼梯间、男女厕等区域,为了满足日常使用,且提高节能率,则采用人体感应和照度结合的方式进行控制。
5.节能效果根据数据计算,未采用使用智能照明时合计使用的年用电量为1,937,624度电(kW·h),合计电费1,646,981元;而在使用DALI智能照明系统后合计使用的年用电量为1,114,134度电(kW·h),合计电费947,014元。
通过对比可得,每年节约用电823,490度(kW·h),节省电费699,967元,节能率达40%,节能效果显著。
除显著的节能效果外,还可通过系统平台软件的记录、分析、报警功能实现灯具运行时间记录、灯具理论功耗计算、灯具预防性维护、故障报警等功能,为管理提供了极大的便利性。
因采用单灯调光的模式,实测灯具并不需要运行在100%照度,间接地提高了灯具的寿命,延长了灯具的更换周期,为工厂节约一定的维修费用。
未来,随着产线的调整,可以通过软件分组的形式很快完成灯具的部署。
6.案例小结将DALI数字可调光技术应用于工业厂房内,实现了照明控制自动化、智能化运行。
通过定制化的时间表控制、模式控制、人体感应控制、光照度控制等节能优化控制措施,取得了良好的节能效益,对于其他厂房智能照明设计与实施具有较高的推广价值。