現(xiàn)代計算機、通信、控制、人工智能、大數(shù)據、云計算、感知等高科技技術的迅猛發(fā)展，各類高科技制造（高階數(shù)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(shù)據和信息交互融合，各行業(yè)都朝著更高水準的智能化發(fā)展，萌生全新智慧的發(fā)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(fā)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(yè)協(xié)會標準《樓宇智慧照明系統(tǒng)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(tǒng)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(huán)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(tǒng)進行整體控制和管理，以達到預期照明效果的控制系統(tǒng)。
“智慧照明”是伴隨著最新的人工智能、5G通信、物聯(lián)網、大數(shù)據等技術的誕生和發(fā)展，促使建筑內各類數(shù)據和信息高度匯聚和融合，利用邊緣計算和大數(shù)據分析，將原本單一用途的信息共享給樓宇數(shù)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(huán)境變化，助力控制系統(tǒng)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(yōu)化的照明控制效果。
樓宇智慧照明控制的系統(tǒng)構架
圖1是樓宇智慧照明的系統(tǒng)架構。通過物聯(lián)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(shù)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(huán)境照明控制算法的精準照明和遮陽控制，以實現(xiàn)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(tǒng)應能實現(xiàn)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(huán)境的舒適性，并在此基礎上與樓宇其他電氣和智能化系統(tǒng)實現(xiàn)信息交互，以達到精準智慧的照明控制，實現(xiàn)場所的照明隨各類環(huán)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(jié)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(tǒng)控制平臺與樓宇電氣與智能化系統(tǒng)平臺應實現(xiàn)數(shù)據的雙向傳輸，收集樓宇電氣與智能化系統(tǒng)平臺與照明控制相關的實時數(shù)據，通過數(shù)據處理和算法分析，實現(xiàn)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(shù)據傳輸給能耗管理系統(tǒng)，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(xiàn)聯(lián)動。結合預置事件實時控制和調節(jié)照度、色溫和遮陽設施，以達到滿足融入環(huán)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(shù)據融通的條件下，必然會呈現(xiàn)豐富多彩的應用場景。下面舉例說明可實現(xiàn)的智慧照明場景：
a. 長時間工作場所，根據人的生活節(jié)律調節(jié)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(jié)室內空間照度和色溫，以滿足人們對環(huán)境的綜合舒適性要求；
c. 根據季節(jié)氣候自動調節(jié)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(shù)據分析替代故障傳感器實現(xiàn)照明控制；
e. 室內工作照明結合自然采光和遮陽控制實現(xiàn)工作面恒照度的照明環(huán)境；
f. 博物館等文物保護場所，根據觀覽人流調節(jié)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(qū)域實現(xiàn)人體感應的局部照明照度調節(jié)，書庫實現(xiàn)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(jiān)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(yè)等），設置智慧標識照明控制系統(tǒng)，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(xiàn)預置場景與音樂節(jié)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(xiàn)課桌面的恒照度控制，與投影等教學、會議多媒體設備實現(xiàn)聯(lián)動控制。
運用人工智能技術提升系統(tǒng)的容錯能力
人工智能技術是通過實時收集和感知環(huán)境變量等數(shù)據，運用AI算法進行深度數(shù)據分析和處理，并根據環(huán)境變量的實時變化進行反復訓練與學習，獲得實時調節(jié)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(tǒng)照明控制最重要的感知器件，一旦出現(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)智慧視頻終端實現(xiàn)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(shù)據平臺獲得氣候、陽光照射強度、遮光設備狀態(tài)等信息，運用人工智能AI算法對比光傳感器獲得的數(shù)據進行深度訓練與學習，積累與光傳感器平行的控制數(shù)據，一旦光傳感器出現(xiàn)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(tǒng)的容錯能力。
同理，視頻監(jiān)控系統(tǒng)智慧視頻終端能實時截取空間中人的數(shù)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(xiàn)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(tǒng)的調節(jié)、電梯調度，在滿足舒適性的基礎上節(jié)省能耗。
結語
智慧建筑、智慧照明是建筑智能化的發(fā)展趨勢，是現(xiàn)代和未來最新技術支撐的必然，隨著技術的不斷發(fā)展和完善，智慧照明一定會成為現(xiàn)實。不過單憑目前的技術能力和開發(fā)水平，要實現(xiàn)智慧照明還需更多的技術應用積累和創(chuàng)新。尤其是高階芯片的研發(fā)、人工智能AI算法的研究、智慧化感知技術的研發(fā)、建筑內各系統(tǒng)數(shù)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(tǒng)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(yè)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。
