智能家居系統(tǒng)之智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)與改造方法

本文為《智能家居系統(tǒng)構(gòu)建實(shí)例》系列文章的第一篇——智能燈光系統(tǒng)。

燈光系統(tǒng)應(yīng)該說是智能家居系統(tǒng)里面必不可少又用起來特別爽的系統(tǒng)了。一套設(shè)計(jì)合理的智能燈光系統(tǒng)，不僅科技感爆棚，實(shí)用性也極強(qiáng)，所以此系列文章從燈光系統(tǒng)說起。

首先，說智能燈光系統(tǒng)之前，要普及一些關(guān)于家庭燈光的基礎(chǔ)知識(shí)。
基礎(chǔ)知識(shí)
1、家庭燈光的供電
家庭燈光的供電應(yīng)該是最為簡單的電路了，火線通過墻壁開關(guān)然后通往燈具，燈具另一端接零線，如下圖。
智能家居系統(tǒng)構(gòu)建實(shí)例之燈光系統(tǒng)_新浪眾測
2、照明燈光分類
家居常用的燈光，大概可以分為三類：
白熾燈：就是靠鎢絲發(fā)光的燈，愛迪生發(fā)明的那種，一般發(fā)出暖黃色光，色溫低；發(fā)熱嚴(yán)重，所以發(fā)光效率低，同等亮度功率比日光燈、LED等都要大很多，已經(jīng)基本淘汰。之所以說基本淘汰，就是一般不用，偶爾也會(huì)用來烘托氛圍，雖然費(fèi)電，但是比蠟燭強(qiáng)很多，而且有一種復(fù)古的感覺，當(dāng)然，現(xiàn)在有很多做成白熾燈樣式的LED燈，看著好像也有燈絲，但是仔細(xì)一看，燈絲很粗，其實(shí)那時(shí)LED發(fā)光材料，不是普通白熾燈。當(dāng)然，并不是說白熾燈一無是處，它調(diào)光方便，可以改變電壓、電流或者串接電阻都可以調(diào)節(jié)亮度，非常方便。
熒光燈（日光燈、節(jié)能燈）：這種燈具靠的是紫外線照射熒光劑發(fā)出熒光，當(dāng)然，也可以使用不同的熒光劑來發(fā)出不同顏色的光。相比白熾燈，熒光燈光線顯色性更強(qiáng)，發(fā)光效率更高，燈具發(fā)光面積也大，照明效果更好。壞處在于其結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜，需要鎮(zhèn)流器，且不能簡單的通過調(diào)節(jié)電壓活著串接電阻的方式調(diào)節(jié)亮度。

LED燈：LED是發(fā)光二極管，靠的是半導(dǎo)體材料發(fā)光，當(dāng)然可以發(fā)出各種不同顏色的光，其發(fā)光效率非常高，且體積小巧（大燈一般采用多個(gè)LED燈珠構(gòu)成），可以做成各種不同的樣式，非常靈活方便。壞處在于目前國內(nèi)對(duì)LED照明的標(biāo)準(zhǔn)并不夠明確，市場上有很多低端產(chǎn)品照明效果差，光譜不均勻，長時(shí)間使用對(duì)眼睛甚至?xí)兴鶕p傷。同時(shí)LED一般為恒流驅(qū)動(dòng)，需要專門的驅(qū)動(dòng)器，有專用的調(diào)光電路，不能單純的通過改變電壓或者串接電阻的方式調(diào)光。

三種燈具各具特色，一個(gè)家庭中很可能會(huì)用到一種或者多種。
3、墻壁開關(guān)

目前絕大部門民用的墻壁開關(guān)，都是接在火線上，這樣在關(guān)閉燈光的時(shí)候火線斷開，然后除了開關(guān)到電源的部分之外的其他部門，包括燈泡的火線和零線都是不帶電的，如此安全性比較高。所以，幾乎所有的家用墻壁開關(guān)的暗盒里都只有火線沒有零線。
4、智能燈
這里所說的智能燈指的是本身具有智能功能的燈具，也就是可以通過WiFi、藍(lán)牙、遙控器等方式可以控制的燈具，這種燈具可以用來組成智能燈光系統(tǒng)，但是智能燈光系統(tǒng)并不一定需要智能燈。大部分情況下，智能墻壁開關(guān)組件配合普通燈具也可以實(shí)現(xiàn)智能燈光系統(tǒng)，并且成本普遍要更低。
當(dāng)然，智能燈也有智能燈的優(yōu)勢，比如有的智能燈可以調(diào)節(jié)不同的亮度和色彩，可以實(shí)現(xiàn)不同的色調(diào)和色溫，這是傳統(tǒng)燈光所不具備的。
有了以上的基礎(chǔ)知識(shí)，就可以來說一下如何具體的改造方法了。
五種改造方法
1、單火線智能墻壁開關(guān)
這種開關(guān)可以直接替換現(xiàn)有的墻壁開關(guān)，用起來肯定是最方便的，但是受限于它的原理（我在之前很多文章中說過，這種開關(guān)在關(guān)閉時(shí)實(shí)際上是高阻狀態(tài)，有一個(gè)很小的電流通過，從而讓開關(guān)本身獲得電源，所以其開通和關(guān)斷并不是和繼電器或者機(jī)械開關(guān)一樣完全接通和斷開），控制的燈具功率一般在5W~200W（因產(chǎn)品的不同而不同），再大的話會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，而小于5W會(huì)導(dǎo)致燈具閃爍。
2、零火線智能墻壁開關(guān)
這種開關(guān)通過繼電器控制，所以可以完全開通和斷開，從而可以控制0W~1000W的幾乎所有燈具，穩(wěn)定性肯定是最好的，價(jià)格也比單火線開關(guān)更便宜。但是問題在于此種墻壁開關(guān)需要零線才能工作，也就是在暗盒中必須有零線，而普通的家裝暗盒一般是不留零線的，所以只能用在裝修時(shí)預(yù)留了零線的墻壁開關(guān)中，對(duì)于有條件的用戶，我是非常建議采用這種方式的。
3、智能燈泡
智能燈泡就比較容易理解了，就是燈具本身具備智能控制的功能，只要閉合燈具開關(guān)，燈具自身就可以通過APP或者遙控器控制了，優(yōu)勢是對(duì)墻壁開關(guān)就沒要求的；而劣勢在于這樣的話墻壁開關(guān)的控制作用就不太容易發(fā)揮了，因?yàn)槿绻麎Ρ陂_關(guān)關(guān)閉了，相當(dāng)于這個(gè)燈具就只能再通過墻壁開關(guān)打開而無法使用APP或者遙控器打開。同時(shí)，這種燈具的價(jià)格是相對(duì)比較高的，所以對(duì)于全屋智能燈光的話，這種方式并不是很理想。
4、控制盒
控制盒本質(zhì)上就是一個(gè)智能插座，通過繼電器打開和關(guān)斷，成本也很低，每一路燈光至需要幾十元就可以搞定，但是問題和智能燈類似，就是無法再使用墻壁開關(guān)方便的控制燈具了，所以除非沒有其他辦法，我也不推薦這種方式。
5、學(xué)習(xí)燈光遙控器
這種方式適合本來家中燈光就具備射頻遙控（燈具一般都使用射頻遙控）功能的，只需要配合智能射頻遙控組件，讓這個(gè)組件學(xué)習(xí)燈具的遙控器就可以實(shí)現(xiàn)控制了，成本肯定是最低的，用起來也方便，當(dāng)然，問題在于無法實(shí)時(shí)反饋狀態(tài)，也就是說你發(fā)送了開燈的遙控信號(hào)，但是無法確定燈是否已經(jīng)打開。
理論差不多了，下面來重點(diǎn)：智能燈光系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例
戶型實(shí)例
我們先來看下戶型圖，這是一套建筑面積110平米的普通多層住宅，兩室兩廳，主要燈光系統(tǒng)的布置如下。

燈光系統(tǒng)分析
這是一種比較保守的燈光結(jié)構(gòu)，普通家庭的常見燈光布置，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡單，也比較典型，所以我選擇此戶型作為例子。為了配合燈光系統(tǒng)的控制，每個(gè)房間和區(qū)域增加了亮度和人體傳感器，入戶門安裝門磁。燈光的自動(dòng)控制主要依靠環(huán)境亮度和人體傳感器來確定是否打開燈光，以上燈光系統(tǒng)采用零火線智能墻壁開關(guān)。具體每個(gè)房間的設(shè)置在設(shè)計(jì)要點(diǎn)中詳細(xì)解釋。
實(shí)現(xiàn)功能
1、場景功能：根據(jù)情況自動(dòng)開啟/關(guān)閉部分燈光、打開/關(guān)閉所有燈光等。
2、環(huán)境光線昏暗的情況下，回家自動(dòng)開燈。
3、衛(wèi)生間在昏暗情況下有人自動(dòng)開燈，起夜情況下開燈帶，無人自動(dòng)關(guān)燈。
4、廚房、陽臺(tái)在昏暗情況下有人自動(dòng)開燈，人離開自動(dòng)關(guān)燈。
5、主臥次臥等各個(gè)區(qū)域在夜間檢測到有人移動(dòng)自動(dòng)開啟部分照明。
6、客廳和餐廳根據(jù)光線亮度和活動(dòng)自動(dòng)開啟和關(guān)閉照明。
設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1、廚房的燈光只要檢測到有人活動(dòng)并且光線暗即可開啟，人在廚房里一般是一直活動(dòng)的，所以人體紅外傳感器的超時(shí)時(shí)間不需要太長，一般設(shè)置為2～5分鐘沒有人體活動(dòng)即可關(guān)閉燈光。陽臺(tái)情況和廚房類似。
2、衛(wèi)生間的燈光一般分成兩種情況，正常情況下檢測到光線暗且有人，則打開吸頂燈和燈帶，對(duì)于晚上入睡后的起夜，一般不開吸頂燈，因?yàn)樘恋墓饩€非常刺眼，所以可以將自動(dòng)方式設(shè)置為22:00——6:00時(shí)間段，客廳光線黑暗、主臥光線黑暗且檢測到有人時(shí)打開燈帶提供夜間照明，無人3～5分鐘后自動(dòng)關(guān)閉照明。
3、回家自動(dòng)開燈的設(shè)置并不難，但是有點(diǎn)意外：門磁檢測到門打開，門口玄關(guān)處人體紅外傳感器無人，光線暗，則開啟客廳燈光。之所以如此設(shè)置是為了防止在離家時(shí)自動(dòng)開啟燈光，離家和回家的最明顯區(qū)別就是開門的時(shí)候是否能探測到有人移動(dòng)，如果是回家，則是在無人移動(dòng)的情況下門打開，而出門則是有人移動(dòng)的情況下門打開。
4、主臥和次臥的人體紅外傳感器建議安裝在比較低的位置，如此當(dāng)人入睡后不會(huì)觸發(fā)人體感應(yīng)，而起夜時(shí)候則會(huì)觸發(fā)，同時(shí)可以點(diǎn)亮床下燈帶進(jìn)行照明。一般不建議直接點(diǎn)亮吸頂燈，因?yàn)橐归g突然打開吸頂燈會(huì)過于刺眼。
5、對(duì)于夜間23:00—次日6:00，建議所有傳感器設(shè)置為只觸發(fā)少量射燈或者燈帶提供微弱的照明。
6、客廳和餐廳燈光比較多，但是控制方式并不復(fù)雜。檢測到有人活動(dòng)且光線昏暗可以自動(dòng)打開燈光，但是無人關(guān)閉燈光的延時(shí)要盡量時(shí)間比較長，因?yàn)槿丝赡軙?huì)在客廳坐著看電視長時(shí)間沒有大幅度的移動(dòng)，導(dǎo)致人體傳感器無法探測到有人，所以這個(gè)延時(shí)一般要在10分鐘以上。除此之外，還可以根據(jù)環(huán)境亮度的不同搭配不同的燈光方案，這一個(gè)與個(gè)人習(xí)慣有關(guān)，只需要根據(jù)各自習(xí)慣設(shè)置即可。
7、場景功能根據(jù)個(gè)人的需求隨機(jī)搭配即可，難度比較小，這里就不多說了。
8、如果有條件，可以在靠近室外的區(qū)域設(shè)置一個(gè)亮度傳感器來感受環(huán)境亮度，這樣可以根據(jù)外界亮度來自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)燈關(guān)的開啟數(shù)量，實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確的亮度控制。
成本核算
一位智能墻壁開關(guān)：主臥1個(gè)，次臥1個(gè)，廚房1個(gè)，餐廳1個(gè)。
兩位智能墻壁開關(guān)：客廳2個(gè)，餐廳1個(gè)，陽臺(tái)1個(gè)，洗手間1個(gè)。
亮度和紅外人體傳感器：每個(gè)房間區(qū)域一個(gè)，共8個(gè)。
門磁：1個(gè)。
網(wǎng)關(guān)：1個(gè)（或2個(gè)）。
成本核算：一位智能墻壁開關(guān)取120元每個(gè)，兩位智能墻壁開關(guān)取140元每個(gè)，亮度和紅外人體傳感器取60元每個(gè)，門磁50元每個(gè)，網(wǎng)關(guān)200元。
總成本為：
4*120+5*140＋8*60＋50＋200=1910元
總結(jié)
本文介紹了智能照明系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和改造的基本辦法，并以一個(gè)相對(duì)常見的戶型和燈光結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了智能照明系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)具體功能設(shè)置進(jìn)行了舉例，最后核算了整套系統(tǒng)的成本。
可以看出，其實(shí)打造一套一百平米左右戶型的全屋智能燈光的成本是非常之低的，設(shè)置也非常簡單，而帶來的舒適性將會(huì)非常大，所以建議朋友們可以從智能燈光系統(tǒng)開始折騰，感受智能家居的魅力。