物聯網與人工智慧於建築照明產業發展現況

智慧照明系統之基本構成，廣義上由一個主要(或以上)之照明監控伺服器、

照明控制場域(Lighting Field)及遠端管理人員(Remote Client)所組成，如圖。

圖 2.3 智慧照明系統架構⁸ (資料來源：智慧照明系統標準, 2012)

照明控制場域中，管理人員透過照明監控伺服器，應用近端或廣域網路，將 設備透過照明監控閘道連結在一起，藉以控制受控之照明裝置或設備，相互關係 如圖。

圖 2.4 智慧照明控制場域關係 (資料來源：智慧照明系統標準, 2012)

8 智慧照明系統標準, 2012.

照明監控伺服器

閘道監控系統

場域網路通訊模組

受控裝置

廣域網路介面規範

場域網路介面規範

場域網路設計準則 照明監控閘道器

照明設備 照明設備

廣域網路 Internet

照明控制場域 照明控制場域

照明監控閘道器 照明監控閘道器

智慧照明的發展趨勢，使照明不再僅於滿足空間亮度量化需求，運用智慧照

9 ANSI/ASHRAE/IES, “ANSI/ASHRAE/IES Standard 90.1-2013,”ANSI/ASHRAE/IES, US, 2013.

由於通訊協定之研發與網路應用多元，搭配感應器以有線或無線系統智慧化 控制照明，亦將智慧照明系統與建築能源管理系統、社區系統整合，成為智慧型 建築、社區，更可逐次推動為智慧化城市。

目前常用的智慧照明控制技術大致有：

1. 排程照度控制：管理中心設置 24 小時圖控中心協助管理人員進行開燈、

關的時序排程任務。例如：從每天日出時關閉戶外景觀照明，上班前 1 小時開啟 1/2 亮度，上班前 30 分鐘全亮，離峰時段開啟 1/2 亮度，晚 間深夜時段關閉所有迴路，並開啟人物感應裝置，有人員進出立刻連 動四周圍的照明供基本通行，無人時自動關閉。

2. 空間照度控制：廁所、茶水間、影印及人員短暫停留之場所，採用自 動感應裝置，無須全天候開燈，並藉由延遲時間控制該區域的光源。

廁所設計二迴路，第一迴路由保持基本照度，第二迴路由自動感應裝 置連動，國外 LEED 認證要求最長空閒時間為 30 分鐘，以男廁及女廁 習慣不同，男廁可設定延時 15 分鐘關，女廁可設定延時 30 分鐘關，

茶水間及影印等可設定延時 5~10 分鐘關；白天靠窗的走廊或辦公區域，

以利用晝光照明並將人工源調暗或關閉，如有陽光直射的情況可以連 動電遮系統捲簾或布幕避免過多的紫外線或輻射進入，提高光環境舒 適性。

圖 2.5 智慧燈光控制系統架構 (資料來源：JCIS,2019)

3. 人員感知控制(occupancy control)：對於間歇使用之空間或出入不頻繁 走道等地區，依據人員進出自動開啟、關閉或調整光通量輸出，避免 無人使用時燈具未關閉導致能源浪費。

4. 時序控制(scheduling control)：以時間為基礎，根據預定的計劃安排開 啟、關閉或調整既定區域的燈具設備，適用於有規律進行事務之場所，

可藉時程排定轉交給不同控制系統，亦可依據不同時段與其他控制方 式混合使用，如上、下班控制、路燈點滅、晝光調節、尖峰時段電力 需量控制。

5. 晝光控制(daylighting control)：將戶外之晝光引進室內，可讓室內光線 充足，但未經規劃設計及大量引進則可能引起不舒適眩光，或產生陰 影干擾；因此可運用建築物室內周邊 4 公尺以內之開窗區域，透過設 置於空間或燈具內之晝光感應器，依據晝光強弱，依比例調整照度以 降低不必要的浪費。

6. 場景控制(scene control)：可應用於多功能廳、飯店、會議室等需要場景 控制之場所，可分為有線與無線控制型式，前者透過按鍵按壓實現預 先設定的照明燈光效果，當選定場景後，照明將停留在此階段，直到 下一個場景被調用；後者可透過平板、電腦或智慧型手機進行遠端調 控。

7. 維持照度控制(maintenance illuminance control)：在照明設計標準中維持 照度為設計之基準，其定義為照明裝置在使用一段時間後到光源須更 換或燈具須清理，亦或空間須清潔或同時進行上述維護工作時，在工 作面上需達到之平均照度值。

另國際照明大廠推動智慧照明系統方向，說明如下：

(一) 飛利浦 Philips 發展智慧照明系統應用方向

1. 智慧照明調光 Dimming：如 LED 調光應用方式包含：PWM 調光、相 切調光、0-10V 調光、DALI 調光、DMX 調光等。調光方式有：

(1) 透過自動調光維持穩定照度：燈具的效率會隨使用時間及燈具表面 灰塵堆積而下降，導致設計之初採用較高照度來設計，造成工作區 域太亮並浪費能源。透過自動調光控制可以持續監視及調整維持原 設計工作照度，避免初期過亮的環境照度及能源浪費。

(2) 結合照度感應器自動調光平衡室內照度：自然光對工作環境及使用

者的健康有很重要的關聯，窗簾及百頁如同玻璃的透光性一樣會直 接影響到自然光的導入。燈光控制技術可以日光來取代人工照明，

依日光強度，透過照度感應器緩慢的調整燈具亮度，維持環境均勻 照度，以實現節能的效果。

(3) 利用時程控制進行照明調光管理：實施排程控制以確保建築物無人 使用時，照明浪費。透過萬年曆電子定時器，可依四季變化日落時 間自動調整夜間照明啟動時間。

(4) 使用偵測感應：對於低使用率的建築空間或非正常使用時段，採用 使用偵測感應控制，可依使用需求提供照明，避免不必要的能源浪 費。並可彈性運用：如偵測開/關、偵測調光變化等技術。

2. Dynalite 照明控制系統：Philips 公司也開發 Dynalite 控制系統，是一種 智慧型的照明控制方式，採用模組化、分散式的系統架構，透過 Cat.5e FTP 控制線將系統中各種控制模組及使用者介面連接成一個智慧型照 明控制網絡。該系統可與空調、窗簾、視聽音響、BA 等系統整合。其 特性有：

(1) 分散式的控制網路：模組化設備，系統以最小產品單元組成即可運 作。所有模組皆內建獨立 CPU 及記憶體，毋需中央處理或單一傳 輸主機，避免因主機故障而導致系統無法運作。

(2) 點對點( Peer to Peer )網路架構：系統元件無主從之分，Multi Client-Server 複合式架構。每個模組皆可主動發送訊息、接收訊息、

傳送訊息及排除無關的訊息接收，以提高資料傳輸效率並提高通訊 品質。

(3) 彈性的佈線方式：採用總線型的佈線方式，樹狀或星狀也可以。

(4) 系統擴充性：系統可依建築物規模大小靈活擴充，單一子系統可連 接 100 個模組，超過 100 個模組或佈線超過 1,000m 時可加裝 Gateway 擴充系統。

(5) 系統整合性：可與 DALI 及 DMX512 系統做雙向溝通，亦可透過 RS232 與 AV 等第三方系統整合。

(6) 系統開放性：可以和其他物業管理系統(BMS)，大樓自控系統(BA) 結合，提供 BACNet, Lonwork, Modbus 等開放通訊介面，符合智慧 建築系統整合的發展趨勢。

圖 2.6 Philips 智慧照明 Dynalite 照明控制系統架構 (資料來源：富鈺節能科技股份有限公司,2019)

另飛利浦 Philips 亦發展智慧路燈系統，作為智慧城市的基礎設施。

圖 2.7 Philips 智慧道路照明解決方案架構

(資料來源：http://www.taiwanled.org.tw/UserFiles/ActivityFile/)

(二) 奇異 GE 智慧道路照明發展智慧照明系統應用方向

GE 的智慧路燈 LightGrid 系統及 Predix 雲端平台，是以城市路燈作為物 聯網的端口，嵌入感測器和攝影鏡頭並連接互聯網，然後收集交通道路 上的車輛和行人數據訊息，從而優化道路交通狀況，為市民提供便利服 務，並且提升能源使用效率。

圖 2.8 GE 智慧道路照明解決方案架構

(資料來源：https://iknow.stpi.narl.org.tw/Post/Read.aspx?PostID=14760) (三) 國際 Panasonic 發展智慧照明系統應用方向

國際 Panasonic 發展智慧照明系統以『智慧之光 Light your life』點亮生 活爲了讓使用者的居住環境和日常生活充滿光彩，松下照明長期致力於 針對不同環境提供多樣化的照明提案。提出「自然光與人工光完美調和」

的理念，以高品質照明産品和完美的設計帶來的「居住新價值」。 國際 Panasonic 完全二線式照明遙控系統，系統可經由兩條電線傳送訊號 控制迴路的開/關。藉由完全二線式控制多重傳送，即可事先設定結合訊 號通道與負載號碼的負載位置，當按下開關，訊號就會傳送至與遙控電 驛 HID 相對的指定位址。系統的多重傳輸功能可藉由脈衝訊號傳送訊號，

脈衝訊號係指訊號數受限於 0 與 1 不同的配置方式，因此使其得以處理 多種訊號用途(迴路的開/關等)。針對各終端單元(端末器)，脈衝訊號以

間隔 0.015 秒的方式傳送，因此在兩條訊號線之間部會有機會出現訊號 干擾。利用特殊梯形波形(trapezoidal wavefrom)降低脈衝訊號的雜訊。除 了 週 期 分 時 多 重 傳 送 法 (Cyclic Time Division Multiple Transmission Method)，另外還有一種全新技術，稱為切入訊號迴路(Cut-in Signal Circuit)，能在高速下控制電驛並提供開/關(ON/OFF)狀態的指示。

(四) 東芝 Toshiba 發展智慧照明系統應用方向

東芝 Toshiba 完全二線式照明控制系統，具備優點：

1. 省配線：二線式的信號線，可大幅節省配線 2. 省施工：配線少、多功能，節省施工

3. 省設計：高功能、多功能，設計簡單 4. 省電力：細膩完善的控制，節省能源 5. 省力：充實的控制和監視，節省人力

(五) 施耐德 Schneider Clipsal 發展智慧照明系統應用方向

施耐德 Schneider Clipsal 發展智慧照明系統整合採光/日光採集、移動感 測器，可定址配件、控制序列排程、可移動的固定遮陽裝置，也整合樓 宇自動化系統(BAS)、生命安全保障，使照明控制變得越來越複雜。施 耐德電氣照明控制服務了解在最複雜的照明控制系統項目，優化照明控 制性能，提高使用者滿意度。

(六) 台濼 Lutron 發展智慧照明系統應用方向

台濼控制工程股份有限公司(Litenet)專精於燈光、窗簾、家電系統整合，

旗下獨家代理全球最知名的 LUTRON 品牌，陸續更加入 SAVANT 等品 牌。LUTRON 靜音電子窗簾，提供與燈光整合規劃技術，可以讓空間內 的光線擁有智慧型漸變功能，這個功能可以讓使用者自由設定，從零秒 到 60 分鐘的漸進緩衝時間。讓空間內的使用者，可以在最舒服的情況下，

適應空間內光線的調整。

台濼燈光控制系統內，配備有可以記錄經緯度的天文時鐘。透過天文時 鐘的功能設定，我們就可以依據您所處的地點，精準的預測每日太陽動

台濼燈光控制系統內，配備有可以記錄經緯度的天文時鐘。透過天文時 鐘的功能設定，我們就可以依據您所處的地點，精準的預測每日太陽動