【導讀】隨著城市規模不斷擴大，路燈控制范圍越來越大，現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。因此本文推出新的方案。
“節能、智能科技與美學，21世紀建筑業的主題。”近年來，隨著國內城市的高速發展、經濟的快速繁榮以及人們對生活水平和環境質量要求的不斷提高，城市道路照明和城市的夜景照明已經成為城市規劃、建設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該重視節能。據統計，我國年照明用電量占總發電量的10%左右，而且以低效照明為主，節能潛力很大。在具體工作中，電氣節能設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，為節能而節能。因此，為解決傳統節能技術能源浪費大的問題，新一代建筑電氣技術正在試圖采用各種先進的控制方式對傳統建筑照明設備進行有效的控制。
提高公共場所及城市照明管理水平，采用先進技術和科技手段，實現對每一盞燈(單燈)，或每一組燈(分組)進行智能控制，包括根據工作人員存在與否，實現照明設備的自動開關啟閉，以及通過分時間段對道路照明系統電壓的調整、控制，對每一盞燈的工作狀況實現自動監控等，用智能化的控制方式達到節約照明綜合費用的目的(電費和維修費用)，可將節約的大筆資金再投入其他的城市建設及城市亮化工程項目中去。
現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的。隨著城市規模不斷擴大，路燈控制范圍越來越大，現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場后才能發現，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能控制系統是基于世界領先的最新一代超低功耗無線智能傳感網技術(簡稱LDSW)，是以完全滿足數字化智慧城市的建設需要而開發的物聯網信息傳輸系統，該智能化系統，通過無線手段對每一個具體照明設備進行遙測、遙控、遙調，實現數字化的管理和監測，提供了高效的城市管理手段。LDSW系統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簽卡，實現在要求的距離范圍內(3米到100米可調)所需燈光的自動開關，并通過簡單手持機(或一般手機)根據使用的需要實現對5-500米范圍內的每一盞燈的開關和亮度的強弱的調整。系統還采用了雙功率鎮流器進行照明監控，節約了大量的能源消耗，優于目前現有手段的節能效果。從而在現有LED燈的節能基礎上將電力能源的節省再提高一個等級，同時實現燈光管理的智能化和數字化，實現節能效益和管理效益的雙重提升，極大的提高了工礦企業、大型辦公場所和城市照明用電的管理水平和電力節能水平。另外，本系統還與當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技術介紹及優勢
技術全稱：超低功耗、低占空比智能無線通信技術(英文：LowDutyCycleSmartWireless)，簡稱LDSW。
基本功能包括：
實現對單個或多個目標的遠距離自動身份識別及信息讀寫
實現海量標簽室內外的快速盤點和定位
代替弱電對各種設備進行無線遠距離遙測遙控
實現傳感器的自動化控制管理(信息采集，儲存，處理和上傳)
現場組網和系統靈活的網絡化管理
通過基站和中繼實現多讀寫器自動化管理以及遠距離傳輸
可直接接入現有各種有線或無線網絡
基本應用特性：
多功能：一套系統同時集成了身份判定(RFID射頻識別)、狀況監測(WSN傳感器集成)、室內外精確定位(RTLS實時定位)、遙控指令(無線遙控PC)等多功能。[page]
超級省電：超低占空比，指其通信設備的工作時間與非工作時間的比值達到1/100—1/10000，即系統所用的電子標簽如采用常規微型鋰電池供電，電池壽命最高可達5年。
遠距離：系統不依賴中繼的傳輸距離達到1.5km的雙向通訊，完全可以滿足現有公網以下的無線傳輸網絡的應用需求。
微型化：在現有一般有源電子標簽基礎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，整套設備的現場應用僅作微小型設備的安裝、布放即可。
系統靈活可靠：采用基于遠距離星狀網的簡單拓撲結構，以及擴頻抗干擾通信方式，因而系統工作可靠性高;采用多頻道協同工作技術，在一個區域內可有多個LDSW系統同時工作，而在同一系統內相同或不同的多個LDSW設備，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，因而系統工作方式十分靈活，并且能非常方便的進行現場組網，可根據不同的應用場景需求，靈活、方便地整合局域網絡管理和大范圍社會應用的網絡管理。
智能化：由多功能和靈活性實現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智能化網絡管理的無線傳輸系統。
低成本：因系統的高度簡化，并采用無線工作方式，省去了大量附加設備和線纜，同時安裝和維護也得到簡化，隨著規模的提升，成本進一不下降，到專屬芯片的工作完成，成本還將得到數量級的下降。
技術上：LDSW在如下六個主要方面實現了關鍵技術的突破，達到了國際先進水平。
1、超低功耗遠距離睡眠喚醒技術(實現了超低功耗的工作模式);
2、非對稱多信道協同工作技術(解決了多標簽同時工作的抗干擾問題);
3、動態時間同步技術;
4、室內外精確定位技術(實現了室內精確定位問題);
5、海量標簽快速盤點技術;
6、標簽MCU計算機功能化技術。
其中在超低功耗遠距離睡眠喚醒技術、室內外精確定位、海量標簽快速瞬時盤點、非對稱多信道協調工作技術上，成都西谷曙光數字有限公司是獨家專利技術、國際領先。
LDSW技術完全滿足了IEEE(美國電子與電氣工程師協會)工程師們對理想的有源電子標簽的如下所有要求：
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、海量標簽功能
工作靈活可靠
集成傳感網的功能
而在此之前的現狀：“沒有一個技術標準能滿足這種需要”
——摘自“IEEE802.15.45有源電子標簽標準制定工作組立項報告”
LDSW是由成都西谷公司在現有有源電子標簽技術基礎上，在美籍歸國華裔廖應成博士主導下，歷時八年研發出的一種全新的智能無線通信傳感網技術。LDSW也是迄今為止唯一能夠滿足公網以下，低成本，超低功耗，超遠距離和靈活可靠工作要求的物聯網底層信息無線傳輸技術![page]
國際行業的普遍認可：
2010年5月、6月，在北京舉行的IEEE年會、ISO國際標準組織年會、中歐物聯網專家組會、中日韓物聯網專家組會議中，LDSW技術獲得與會一致認可，引起極大反響。同一時間段內分別獲IEEE和ISO組織的邀請，參與其制定新的標準制定工作。
2011年，在英國劍橋大學丘吉爾學院召開的歐洲RFID年會上介紹LDSW技術，獲與會專家的一直贊譽。
2010年9月，以中國國家標準工作組名義，參加在法國圖盧茲召開的ISO國際標準組織關于ISO-IEC/SC31有源電子標簽專家組會議，成都西谷的LDSW技術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簽的正式國際標準提案。
2010年11月，獲準成為中國有源電子標簽及實時定位技術，國家技術標準及國軍標試行標準第一條關鍵專利。
2013年7月，與電子科技大學和ISO/IEC組織技術專家JosefPreishuer聯合啟動以LDSW技術為核心基礎的ISO/IEC18000-4的有源電子標簽國際標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權的高新技術國際標準
LDSW是有源電子標簽的國際標準和中國國家標準的制定者
三、目前幾種與節能相關的燈光照明控制技術缺陷
目前燈光控制方式有振動感應、人工控制方式、時控方式、電力載波控制、GPRS控制、ZigBee控制等。
1、振動感應是在居家樓道或有限空間的一盞燈光開關控制器上連接一振動傳感器，根據近距離的人體腳步振動或空氣聲波振動帶動燈開關，再加定時器，控制范圍在3-5米以內，只能單向控制開或關，無法用于廠區及辦公樓等場所大范圍的系統化燈光控制。
2、人工控制方式是由值班員在中心控制室由人工手動進行開關等的操作，顯然這種方式工作量大，效率低，不是智能化的，不能從控制上實現節能。
3、時控方式是指在路燈控制器中安裝定時器，按設定的時間段定時、按距離間隔或組群間隔開關燈，功能單一，不能根據季節和天氣調整，也不是智能化的，做不到按需調整，節電效能極其有限。
4、電力線載波方式是指將燈光控制信號調制在輸電線上，以控制燈光。但電力載波傳輸速率較低，很容易受干擾，且在用電高峰時刻會使得控制信號無法正常傳送到線路上，即負荷較大時會導致電流電壓不穩定，不僅在用電高峰狀態下難以實現燈光控制，嚴重時還會影響其整體照明亮度，特別在一些用電環境比較復雜的條件下(包括廠礦、大型車間等)，其控制能力降低;電力線載波作為一種有線傳輸的方式，其應用的靈活性和可擴充性遠不能和無線傳輸的方式相比較，不具備多環境的應用性，無法做到跟據需要隨時擴充網絡節點;在成本上，電力線載波的應用控制系統復雜，涉及信號跨相(變壓器)傳輸，其高的線纜安裝、維護成本也使得其應用有很大局限;
5、GPRS路燈控制是使用GPRS模塊和移動網絡來實現路燈的遠程控制GPRS燈光控制系統管理范圍廣，模塊化好，集成度高，抗干擾能力強。但是如果要實現單燈控制，其運營管理費還涉及高額的管理費用等問題，并不具有可行性，
6、ZigBee技術無線燈光控制是用無線通信方式對燈具節點進行管理的，這種方式的特點在于：有一定的通信組網能力，無額外通訊費用。公共場合用燈和路燈可以自行組網，不用購買通信公司的服務。但ZigBee技術的最大缺陷是傳輸距離短，整套系統復雜，系統工作穩定性低，。因此目前基于Zigbee技術的燈光控制系統始終沒有成熟穩定化的產品。
四、LDSW智能照明節能控制系統特點及優勢
采用成都西谷曙光數字技術有限公司專利技術的遠距離、低功耗、高可靠、低成本、單燈級的智能無線控制系統，依賴世界最先進的LDSW技術為核心，承接智慧城市的先進理念，開創了城市綠色智能照明控制系統的新紀元。智能照明節能控制系統能夠通過合理的管理，跟據實際用電需要，自動根據不同時間、不同的照度，按照各個功能區域的運行情況預先進行開關和光照度的設置，不需要照明的時候，保證將燈關掉或降低亮度，需要照明的時候，保證足夠的光照度。與此同時，通過利用LDSW無線工作人員身份卡實現燈光按需自動控制，以及利用手機或手持機實現工作現場靈活方便的控制管理。本系統能用最經濟的能耗提供最舒適方便的照明管理，從而大大降低了能耗，同時實現對照明的科學化、智能化的管理[page]
1、實現單燈級的無線遙控和控制
LDSW智能照明控制系統是將大范圍的公共用燈和市政用燈的控制作為一個網絡化的管理系統，由于是無線控制，并采用了先進的多頻道協同工作技術，系統內的管理控制節點可真接細化到每一盞燈，同時可以靈活的將控制節點從單燈到群燈、組燈跟據需要隨意調整，包括每一節點的開關、亮度都可做到按需、按時間、即時或自定義調整，做到了網絡管理的簡便化、可靠性的同時，為真正的智能化燈光控制墊定基礎，也只有做到單燈級的控制，才有可能做到智能化。特別適合彩燈控制
2、實現真正的按需工作機制
除了通過對單燈到群燈、組燈等各個節點以無線遙控方式實現按需控制外，還可利用工作人員佩戴的LDSW無線身份卡，使每一盞燈在有用光需求時自行開關或調整亮度強弱，該控制距離從5米至500米可調，即人員進入該區域時，燈光自行打開，離開該區域時，燈光自行關閉或亮度減弱，在目前，這是LDSW技術唯一能夠做到的燈光節能控制功能，此對節能具有顯著效益。特別適合廠礦區、大型辦公區的燈光節能管理。
3、靈活、多樣的燈光控制手段
LDSW燈光節能控制系統可以非常方便而靈活的運用多種控制手段，包括場景控制、自定義控制、即時控制、定時控制等，實現前、后、高、低、奇數、偶數，或局部任意位置的燈開、關、降功率控制等的自動操作，對各種應用場景和用光需求進行預設置或組合設置，例如彩燈的控制管理，從而達到在滿足各種用光需求的情況下同時實現最佳節能效益，再輔以對燈光的分組控制，徹底優化燈光控制的節能管理。
4、可隨自然光線的亮度調節照明
借助LDSW的控制器，在燈具上安裝特定的光敏感應器，可以方便的實現戶外照明用燈和路燈的依自然光控來調節照明功能，即隨著夜晚降臨，白天陰暗、霧霾的情況下，或是隨季節變化，早晚日照的差異情況下，燈光自動啟動開關，或調節亮度。
5、高度的應用靈活性
LDSW技術的重要特點就是現場組網的構架靈活和方便，系統可以方便的整合、增加或減少管理的節點，從單燈到群、組燈可隨意調整、擴充、減少控制范圍，在進行控制的管理手段上，可使用中心控制及顯示器、移動手持機控制、移動平板電腦控制等多種方式，系統本身可以配置中繼機站進行遠端控制。同時本系統還可直接通過將基站控制器直接接入GPRS，Wifi以及互聯網的方法，實現無線遠程控制。
本系統完全適應廠礦、車間、大型辦公場所、市政設施路燈和景觀燈管理，以及家庭、園區的照明管理，具備廣范的適用性。
6、自動巡燈和監測報警
對每一盞燈的工作狀況和運行狀況做到定時或即時檢測，包括對電源、線路、控制器和燈具本身的電流、電壓等狀況進行監測，并對異常情況及時報警，所有信息直接在后臺控制中心顯示，同時可在后臺設置預保護程序，做到對每一盞燈可采取預警保護性斷電或其它保護性措施。
7、降低維護和運營、使用成本
LDSW作為無線控制系統，無需鋪設一根電纜即可實現全系統功能，節省了電纜材料，系統本身的安裝非常方便，大幅降低了安裝工程量;
系統使用全球免費的2.4GISM頻段和自有無線網絡，無網絡使用費用，也不會受制于公用網絡的流量、阻塞等。
實現了自動化監測，完全代替了人工巡燈和檢測，并在任何一盞燈出現故障時，都可以自動通過手機短信等方式，及時通知相關管理人員和維修人員。使工作人員能在第一時間準確了解故障的節點和情況，大大提高了管理效率，節約了人力成本。這種成本效益是隨著燈光照明系統的規模成正比，即照明系統的規模越大，這一成本效益越明顯。
8、實現了科學化管理
本系統可完成對全系統，包擴燈具的運行狀況計錄，能記錄整個照明系統在各個時段的用電情況和設備運行情況，包括峰值、電流、電壓，可據此繪制用電的曲線圖，為用戶提供用電情況分析，為進一步優化用電的管理提供準確的數據支持。[page]
9、具備了物聯網化的智能管理基礎(擴張功能)
LDSW本身就是一種適用于全社會物聯網化的智能無線傳感網系統，其本身的基本功能除了狀況監測和遙控信息的傳輸、組網管理外，還同時兼容了室內外的精確定位、身份信息判定等功能，其最大的特點是這些擴大的功能均可在一套網絡設備內完全兼容實現，即通過在同一套讀寫器布網的條件下，只需將管理路燈的LDSW控制器進行功能升級，并增加對所監控的車輛，人員，設備等配置的LDSW智能終端標簽或模塊，再配置相應的管理軟件和控制系統即可實現新的智能化功能，實現一網多用，設備復用的功能，從而為用戶單位進一步提升各項管理工作效益、節約成本，增強競爭力，大幅改善和優化整體的運營效率。
1)人員定位管理實現區域/單位內的人員實時定位、考勤管理，具有對每一位員工、職員和外來人員的身份判定、位置判定、崗位界定、行動軌跡判定和不當位置報警等功能，可以使巡更、巡查工作精細化、科學化，可以對各類人員進行分類管理。
2)資產管理、設備監控管理實現對可移動設備、物資和貴重設備的定位、防盜管理，完成對區域內可移動設備的位置判定、持有人的信息、搜尋及授權管理等功能。
加裝特定傳感器后，可通過對電力、電壓、溫度、濕度和振動等因素對監測各類機器設備的運行狀況進行即時監控，并進行異常情況報警。
3)車輛定位管理實現區域內所有車輛的定位、軌跡判定、不當位置報警和授權下的自動放行和防盜等功能，可按車輛類型(轎車、工程用車、特種車)進行分類管理。
4)倉儲、物流智能化管理通過對貨物的定位和區域內跟蹤，并且利用LDSW系統的大容量瞬時盤點功能，可實現對倉庫貨物管理的高度清晰、有序化管理，可隨時或定時對貨物進行塊速盤點清理，并有設置不當位置提示和防盜報警等功能，實現倉庫貨物的位置管理、尋檢管理、塊速盤點管理、防盜管理、貨物進出管理等多項管理職能的自動化，極大地提高倉庫管理效率，節約人力成本，即一個人就可完成對一個或多個大型倉庫的管理。
五、LDSW燈光控制系統功能及構成
1、系統基本功能
1)單燈控制功能系統內每一個單燈可以進行預設自動控制，可按時間、路段、場景和自然光的亮度等多種需求條件下的開、關和明暗度的調節。
2)微型電子標簽控制功能由現場有用光需求的工作人員佩帶無線工作身份卡標簽，通過標簽與燈光控制器之間的通訊實現對燈光的控制，包括開、關、控制距離在5--100米之間可跟據需要調整和和預設
3)場景式控制功能可以設置半夜燈、1/2、1/3、1/4等亮燈場景模式，而且可以通過設置每個單燈的亮燈模式，實現任何靈活亮燈模式的組合，真正實現了“分時間”、“分路段”、“分情景”的按需亮燈場景模式。
4)自定義點亮模式可以根據設置的場景模式，也可在任意模式狀態下，對需要點亮的燈，進行由近及遠、由遠及近、首尾縮進或自定義模式，逐一打開或編組打開，避免同時打開時，強大的瞬間啟動電流對電網的沖擊。該場景可以采用圖示方式，也可以配合GIS系統實現直觀真實的控制與展示。
5)定時控制功能根據預設的場景、時間(如根據經緯度自動計算日出、日落時間，生成開關燈時間表)進行自動開關燈，并可按預先存儲的開關燈時間表自動開關燈。
6)即時控制功能如出現惡劣氣候或其他原因，中心可通過平面圖或者GIS地圖或者信息庫，對全線或單一路燈監控段及每個燈實行指令操作;也可在路燈控制段(路燈控制器)對該控制區域路燈/單燈進行(開關/控制/調節)操作;每個無線單燈控制器有路燈光控開關，惡劣氣候現場光照度低于限值時，路燈自動開啟，高于限值時自動關閉。
7)多模式任意組合控制功能可以將以上多種控制模式任意編組或組合，也可將燈任意編組、分群進行各種模式的控制，以適應用戶各種各樣的用光需求。
8)自動巡燈功能系統每隔10-20分鐘或實時對各終端自動檢查路燈、景觀燈等運行的各項電流、電壓數據，當負載發生欠流、停電等異常情況時可發出報警聲光以及短信等提示值班人員注意，以便及時采取相應措施。
9)系統異常和自動故障報警可預先設置各種故障報警門限，例如電流，電壓，溫度等，出現情況時可根據報警門限實現自動報警。當出現電源故障/通訊故障/線路故障/單燈控制器故障/燈泡故障時，能自動通過向控制計算機傳送報警信號，或以及短信的方式報警并作相應記錄：控制裝置具有再啟輝功能，在故障排除后，經自動程序指令再次點亮燈具。
10)統計分析與查詢功能燈組控制器故障統計分析;單燈控制器故障統計分析;燈具使用統計分析。[page]
11)系統維護與管理功能用戶添加、修改用戶權限的設定;系統時間設定;數據庫維護;數據備份與恢復;數據庫的修復;歷史數據維護;日志的查詢與維護;系統操作日志管理。
12)使用LDSW手機或手持機管理,實現對工作現場燈光的自動設置，和靈活控制管理。LDSW手機或手持機的控制范圍從5米-500米。手機或手持機可在現場實現計算機控制中心的所有基本管理功能
2、系統構成
西谷曙光公司基于本公司獨有的基于物聯網無線智能網絡技術而發展出的燈光控制技術方案，它共包含5大類設備：
1、集中傳輸基站：用于燈光集中控制器集中管理和現場組網。
2、中繼器：用于延伸基站對燈光集中控制器的控制距離。擴展傳輸距離。
3、燈光集中控制器：用于LED燈控制模塊的集中控制、管理和維護。
4、LED燈控制模塊：用于對LED燈的控制和檢測.
5、微型化移動電子標簽模塊：用于需要光照的人員對LED燈的即時控制。
6.LDSW手機(一般手機+LDSW模塊)或LDSW手持機(專用手持讀寫器)用于在現場對燈光進行靈活的控制管理。
西谷曙光產品系列示意圖：
基于無線智能傳感網技術的智能燈光節能控制系統
系統拓撲圖：
注：將模塊嵌入在燈具中：如果是塑料殼體，則可使用內置天線，如果是金屬殼體，則應將天線伸出殼體外。
