物联网赋能智能照明系统：能耗监测、双碳目标与可持续发展新探

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摘要：在全球气候变化与可持续发展目标的背景下，智能照明系统成为实现能耗监测及助力双碳目标的关键。本文研究物联网技术于智能照明中的应用，探讨其技术架构、系统集成及在不同场景下的成效。结果表明，物联网技术可提升智能照明系统在节能优化与环境可持续性方面的性能。论文还指出智能照明系统在环境可持续发展中的关键作用，并展望其未来发展方向。

关键词：物联网(IoT);智能照明系统；能耗监测；双碳目标；节能优化

0引言

全球气候变化加剧，可持续发展目标愈发重要，提高能源效率与加强环境保护成为国际社会关注焦点。照明系统作为能源消耗的重要部分，其优化和能耗监测对实现双碳目标至关重要。物联网技术的引入，为智能照明系统提供创新解决方案，该系统集成先进传感器、智能控制单元和通信技术，可促进能源节约和减排，通过能耗监测和管理支持双碳目标达成。本研究深入探讨物联网技术在智能照明系统中的应用，评估其对提升能源效率和实现双碳目标的贡献，分析集成方式、优势挑战及关键作用，并通过案例研究探讨实际贡献与面临挑战，旨在为智能照明系统的研究与实践提供理论基础和实证支持，助力环境可持续发展。

1 智能照明系统的发展与现状

1.1 智能照明系统的关键技术

传感器技术：是智能照明系统感知外界环境变化的基础，常用的有光照、红外、声音、温湿度等传感器，可检测环境光线强度、人体活动、声响变化及温湿度等，为智能控制提供数据支持。

控制器技术：作为系统中枢神经，能解析传感器数据并做出控制决策，不仅可执行简单开关命令，还能依复杂算法和预设情景模式自动调整照明强度和色温，并与其他智能家居系统通信协同工作。

通信技术：是数据传输的关键，包括 ZigBee、Z-Wave、Wi-Fi、蓝牙及 NB-IoT 等，各有优劣，共同构建健壮可靠的数据传输网络。

数据处理与分析技术：借助机器学习和大数据分析等，系统可从大量数据中学习用户照明使用习惯，预测未来模式，实时调整照明策略以优化能源消耗。

用户接口技术：影响用户使用体验，现代智能照明系统提供移动应用、语音控制、触摸屏等多样化接口，方便用户进行灯光控制、场景设置和定时任务等操作。

能效优化技术：以 LED 照明技术、智能调光技术等实现节能，在确保用户舒适体验的同时降低能源消耗。

安全与隐私保护技术：在物联网时代，采取加密通信、安全认证和数据保护等措施，确保用户数据安全和隐私不被泄露。

1.2 智能照明系统的市场发展、挑战与机遇

随节能减排和智慧城市建设需求增长，智能照明系统迅速发展，正向集成化管理系统演变，与多系统互联互通，个性化和定制化照明解决方案增多。技术创新是市场增长主要因素，智能照明提供商正向全套服务解决方案提供商转变。

然而，其推广应用面临厂商和标准兼容性、用户接受度及初期投资成本高等挑战。但随着 5G、边缘计算技术发展及新兴技术应用，也迎来新机遇，可实现更精细化和智能化的照明控制。

2 能耗监测的理论与方法

2.1 能耗监测的重要性

理论基础与目的：基于能量守恒原则，旨在通过精准测量和管理能源消耗优化利用效率，识别能源浪费关键点，为企业和组织决策提供支持。

在智能照明系统中的应用：作为精细化能源管理手段，使照明系统成为智能能源管理参与者，确保能源消耗与需求匹配，为设备维护提供预测分析，保障系统运转并降低故障风险。其数据驱动决策支持功能，在操作和战略层面均具重要意义。

战略意义：短期可促进能源成本节约，长期支持可持续发展目标，提升能源利用效率，减少浪费，保障系统性能优化，为环境保护、碳排放减少及政策制定等提供数据支持，推动照明行业向更环保、智能化方向发展。

2.2 能耗监测的技术方法

能耗监测技术是智能照明系统设计和优化的核心，聚焦准确性、实时性、可靠性和用户友好性。通过集成实时数据采集、数据通信、云计算与边缘计算、数据分析与模式识别等技术，形成能耗监测网络。

传感器收集照明使用和环境数据，无线技术传输至中央处理系统，云计算和边缘计算处理分析数据，机器学习和人工智能识别能耗模式、预测需求、提出节能策略。用户友好的界面和反馈系统方便用户查看和理解数据，能耗监测系统还与照明控制系统集成实现自动化能耗管理。未来能耗监测将更依赖人工智能和物联网技术，设计时需考虑系统可扩展性、安全性和可维护性及数据保护法规。

3 智能照明系统在双碳目标中的作用

3.1 碳排放监测与管理：智能照明系统利用传感器技术实时监测能源使用，关联碳排放量化，分析数据调整照明强度，降低电力需求和碳排放。还能与建筑管理系统集成，协调其他能耗系统，优化整体建筑能效，跟踪和报告碳排放量，助力制定碳减排策略，是实现双碳目标的关键力量。

3.2 智能照明系统对能效提升的贡献：通过传感器和智能控制算法实时监控环境和使用模式，自适应调节照明输出，减少能源浪费，降低运营成本，提高总体能效。其集成管理平台可实现规模化能效管理，LED 技术进一步增强节能潜力，支持与其他智能建筑系统集成，用户反馈机制和全生命周期能源管理确保其在促进用户节能行为和持续能效管理方面发挥作用。

4 照明系统创新实践与深度洞见

4.1 智能照明系统实践与评析：商业建筑照明通过实施占用适应和采光利用策略，结合物联网技术，可降低日常能耗；城市道路照明采用智能控制系统和 LED 光源，自动调节照明强度，显著节能；工业建筑照明通过优化设计、选用 LED 灯具和智能控制系统，可大幅节省电量；智慧校园照明通过案例研究提出节能措施，节省能源和成本。综合表明，智能照明系统可提供定制化解决方案，满足不同环境需求，提高能源利用效率，助力碳减排目标实现，未来将发挥更重要作用。

4.2 智能照明实施的洞察与策略：成功案例揭示集成化系统设计、数据监测、灵活控制策略、用户参与度提高及系统间集成能力是提升能效和用户体验的关键。设计实施时需平衡经济可行性与技术实施，用户参与和接受度是项目成功的决定性因素，未来发展依赖跨系统整合策略，可提升能效并改善室内环境质量。

5 安科瑞 ALIBUS 智能照明控制系统

5.1 背景：智能照明相比传统照明更具安全、节能、舒适、高效等优点，在家居、办公、商务、公共设施等领域发展前景好，随着新兴信息技术发展，工业照明领域也进入智能照明新时代，应用场景不断拓展，吸引企业加大研发投入。

5.2 系统架构

6 系统主要功能介绍

手动控制：可灵活分组灯具，通过软件设定编组和修改，实现照明场景一键切换。

定时控制：包括天文时钟、节假日模式和预约模式，可根据不同时间和需求设定照明计划。

自动控制：通过照度探头和运动传感器自动感知照明状况和需求，按策略自动控制照明。

调光控制：通过合理亮度调节节能减排，实现人因照明和氛围营造。

集中管理：公共场所应采用集中控制，可实时显示和记录照明系统信息，生成分析和统计报表，具有故障报警等功能。

系统对接：可与其他系统联动和集成，如与消防监控系统联动，集成至综合能效管理平台 EMS 系统。

7 系统硬件配置

名称	型号	图片	功能
安科瑞智能照明控制系统	ALIBUS

	控制功能、状态检测、系统管理
开关驱动器	ASL220-Sx/16

	AC220V 供电；自带RTC时钟芯片，可离线独立工作，执行定时任务（含天文时钟）；自带液晶显示与按键面板，可在现场直接测试与设定参数自带标准RS485接口，可依循；Modbus_RTU协议接入我司EMS综合能效管理系统或第三方系统
调光驱动器	ASL220Z-SDx/16 ASL220-SDx/16 ASL210-SDx/16

	AC220V 供电；0-10V调光接口，可支持20盏灯具同时调光；自带RTC时钟芯片，可离线独立工作，执行定时任务（含天文时钟）；自带液晶显示与按键面板，可在现场直接测试与设定参数；电压电流、电能监测；继电器过零触发（220Z特有功能）；自带标准RS485接口，可依循Modbus_RTU协议接入我司EMS综合能效管理系统或第三方系统
小功率开关驱动器	ASL220-Sx/5 ASL210-Sx/5

	AC220V 供电；自带RTC时钟芯片，可离线独立工作，执行定时任务（含天文时钟）；自带液晶显示与按键面板，可在现场直接测试与设定参数；标配继电器过零触发，适用于控制交流接触器；自带标准RS485接口，可依循Modbus_RTU协议接入我司EMS综合能效管理系统或第三方系统
智能面板	ASL220-Fx/y

	实时提示目前照明开关状态
10吋触摸屏	ASL220-TP-101/B

	常规控制功能，支持单控、群控、调光、传感器使能控制；场景功能，最多可支持10个场景；定时功能，定时时间、定时任务可由客户自定义修改；页面资源丰富，可支持最多10个功能页面；数值显示功能密保功能，可由客户自行设定锁屏密码
10吋触摸屏	ASL220-TP

-101/Q

常规控制功能，支持单控、群控、调光、传感器使能控制；定时功能，定时时间、定时任务可由客户自定义修改；页面资源丰富数值显示功能；权限限制功能最大控制回路＜500回路。

8 结语

8.1 研究总结：本研究全面评估了物联网智能照明系统在实现双碳目标的能耗监测中的应用，表明其可提升能效和用户体验，实现能源使用优化。强调数据监测的重要性，通过案例分析揭示节能潜力和实际成效。未来发展需提升系统技术集成、用户参与和经济可行性，推动行业向更环保、智能化方向发展。

8.2 未来研究方向与建议：智能照明系统在推进双碳目标和能效提升方面潜力大，未来研究应关注技术融合、用户参与度提升和经济可行性，加强跨领域集成和长期影响评估，推动其在智慧城市和可持续发展领域的核心作用，借助物联网和人工智能技术开辟环境保护和能源管理新可能。

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审核编辑 黄宇