基于无线智能传感网技术的智能灯光节能控制系统

　　一、概述

　　“节能、智能科技与美学，21世纪建筑业的主题。”近年来，随着国内城市的高速发展、经济的快速繁荣以及人们对生活水平和环境质量要求的不断提高，城市道路照明和城市的夜景照明已经成为城市规划、建设和管理中的一项重要工作。然而，照明日益庞大的社会需求，也使电能的消耗越来越大，在讲究美观的同时我们更应该重视节能。据统计，我国年照明用电量占总发电量的10%左右，而且以低效照明为主，节能潜力很大。在具体工作中，电气节能设计既不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价，也不能盲目增加投资，为节能而节能。因此，为解决传统节能技术能源浪费大的问题，新一代建筑电气技术正在试图采用各种先进的控制方式对传统建筑照明设备进行有效的控制。

　　提高公共场所及城市照明管理水平，采用先进技术和科技手段，实现对每一盏灯（单灯），或每一组灯（分组）进行智能控制，包括根据工作人员存在与否，实现照明设备的自动开关启闭，以及通过分时间段对道路照明系统电压的调整、控制，对每一盏灯的工作状况实现自动监控等，用智能化的控制方式达到节约照明综合费用的目的（电费和维修费用），可将节约的大笔资金再投入其他的城市建设及城市亮化工程项目中去。

　　现行的城市照明控制大多是通过线控方式一级带动一级控制开关的。随着城市规模不断扩大，路灯控制范围越来越大，现行的控制方法无法不仅造成长距离线路供电的线路损失（电耗），不能按实际需要对每一盏灯或每一组灯进行灵活控制，而且也不能随时掌控公共场合与城市用灯的运行情况。在运行过程中的故障只有等巡视人员到达现场后才能发现，或者被动地等待市民电话反映，因此难以做到及时维修。

　　我们所推广的公共场所及城市照明节能控制系统是基于世界领先的最新一代超低功耗无线智能传感网技术（简称 LDSW），是以完全满足数字化智慧城市的建设需要而开发的物联网信息传输系统，该智能化系统，通过无线手段对每一个具体照明设备进行遥测、遥控、遥调，实现数字化的管理和监测，提供了高效的城市管理手段。LDSW系统不仅能通过无线光控、时控和单灯或分组控制的方法，实时地进行远程无线管理和控制，而且，还可通过人员配带的微型无线智能工作身份标签卡，实现在要求的距离范围内（3米到100米可调）所需灯光的自动开关，并通过简单手持机（或一般手机） 根据使用的需要实现对5-500米范围内的每一盏灯的开关和亮度的强弱的调整。系统还采用了双功率镇流器进行照明监控，节约了大量的能源消耗，优于目前现有手段的节能效果。从而在现有LED灯的节能基础上将电力能源的节省再提高一个等级，同时实现灯光管理的智能化和数字化，实现节能效益和管理效益的双重提升，极大的提高了工矿企业、大型办公场所和城市照明用电的管理水平和电力节能水平。另外，本系统还与当今世界上最知名电源模块厂家合作，采用了世界上最新最先进的电源模块，从而解决了长期以来影响大功率LED灯寿命的电源模块工作可靠性问题。

　　二、LDSW技术介绍及优势

　　技术全称：超低功耗、低占空比智能无线通信技术（英文：LowDutyCycleSmartWireless），简称LDSW。

　　基本功能包括：

　　实现对单个或多个目标的远距离自动身份识别及信息读写

　　实现海量标签室内外的快速盘点和定位

　　代替弱电对各种设备进行无线远距离遥测遥控

　　实现传感器的自动化控制管理（信息采集，储存，处理和上传）

　　现场组网和系统灵活的网络化管理

　　通过基站和中继实现多读写器自动化管理以及远距离传输

　　可直接接入现有各种有线或无线网络

　　基本应用特性：

　　多功能：一套系统同时集成了身份判定（RFID射频识别）、状况监测（WSN传感器集成）、室内外精确定位（RTLS实时定位）、遥控指令（无线遥控PC）等多功能。

　　超级省电：超低占空比，指其通信设备的工作时间与非工作时间的比值达到1/100—1/10000，即系统所用的电子标签如采用常规微型锂电池供电，电池寿命最高可达5年。

　　远距离：系统不依赖中继的传输距离达到1.5km的双向通讯，完全可以满足现有公网以下的无线传输网络的应用需求。

　　微型化：在现有一般有源电子标签基础上不增加任何辅助硬件，指头大小的智能终端模块，不需外供电源就可传输1.5公里的距离，并达到485PC的处理能力，整套设备的现场应用仅作微小型设备的安装、布放即可。

　　系统灵活可靠：采用基于远距离星状网的简单拓扑结构，以及扩频抗干扰通信方式，因而系统工作可靠性高;采用多频道协同工作技术，在一个区域内可有多个 LDSW系统同时工作，而在同一系统内相同或不同的多个LDSW设备，可采用时分和频分的方式同时或分时工作在不同的频道上，因而系统工作方式十分灵活，并且能非常方便的进行现场组网，可根据不同的应用场景需求，灵活、方便地整合局域网络管理和大范围社会应用的网络管理。

　　智能化：由多功能和灵活性实现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、远距离并灵活可靠的方式实现智能化网络管理的无线传输系统。

　　低成本：因系统的高度简化，并采用无线工作方式，省去了大量附加设备和线缆，同时安装和维护也得到简化，随着规模的提升，成本进一不下降，到专属芯片的工作完成，成本还将得到数量级的下降。

　　技术上：LDSW在如下六个主要方面实现了关键技术的突破，达到了国际先进水平。

　　1、超低功耗远距离睡眠唤醒技术（实现了超低功耗的工作模式）;

　　2、非对称多信道协同工作技术（解决了多标签同时工作的抗干扰问题）;

　　3、动态时间同步技术;

　　4、室内外精确定位技术（实现了室内精确定位问题）;

　　5、海量标签快速盘点技术;

　　6、标签MCU计算机功能化技术。

　　其中在超低功耗远距离睡眠唤醒技术、室内外精确定位、海量标签快速瞬时盘点、非对称多信道协调工作技术上，成都西谷曙光数字有限公司是独家专利技术、国际领先。

　　LDSW技术完全满足了IEEE（美国电子与电气工程师协会）工程师们对理想的有源电子标签的如下所有要求：

　　低成本

　　超低功耗（超低占空比）

　　远距离（覆盖公网以下范围）

　　按需工作双向通道

　　精确定位功能（RTLS）

　　快速盘点、海量标签功能

　　工作灵活可靠

　　集成传感网的功能

　　而在此之前的现状：“没有一个技术标准能满足这种需要”

　　——摘自“IEEE802.15.45有源电子标签标准制定工作组立项报告”

　　LDSW是由成都西谷公司在现有有源电子标签技术基础上，在美籍归国华裔廖应成博士主导下，历时八年研发出的一种全新的智能无线通信传感网技术。LDSW也是迄今为止唯一能够满足公网以下，低成本，超低功耗，超远距离和灵活可靠工作要求的物联网底层信息无线传输技术！

　　国际行业的普遍认可：

　　2010年5月、6月，在北京举行的IEEE年会、ISO国际标准组织年会、中欧物联网专家组会、中日韩物联网专家组会议中，LDSW技术获得与会一致认可，引起极大反响。同一时间段内分别获IEEE和ISO组织的邀请，参与其制定新的标准制定工作。

　　2011年，在英国剑桥大学丘吉尔学院召开的欧洲RFID年会上介绍LDSW技术，获与会专家的一直赞誉。

　　2010年9月，以中国国家标准工作组名义，参加在法国图卢兹召开的ISO国际标准组织关于ISO-IEC/SC31有源电子标签专家组会议，成都西谷的LDSW技术方案获得与会各国专家的高度一致的评价，得到全票一致通过，将中国代表团提交的该提案作为有源电子标签的正式国际标准提案。

　　2010年11月，获准成为中国有源电子标签及实时定位技术，国家技术标准及国军标试行标准第一条关键专利。

　　2013年7月，与电子科技大学和ISO/IEC组织技术专家JosefPreishuer联合启动以LDSW技术为核心基础的ISO/IEC18000-4的有源电子标签国际标准的验证和正式编写工作，即正式进入ISO组织的流程安排。

　　LDSW是第一个中国人自主知识产权的高新技术国际标准

　　LDSW是有源电子标签的国际标准和中国国家标准的制定者