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1、評估智能照明 系統中的傳感器執行摘要UL.com/lighting白皮書2對于消費者、商業、工業以及公共基礎設施應用領域的照明系統而言，智能照明系統中的傳感器已成為實現高效管理與控制的關鍵。傳感器在照明性能和能效優化方面發揮關鍵作用。它們還能發出與照明組件性能問題、故障和中斷有關的信號，方便及時維護。此外，傳感器還能與樓宇自動化和安保系統集成，為樓宇的整體安全和安保提供保障。隨著人工智能(AI)和機器學習(ML)背后的科學不斷進步，使用 AI/ML 技術變得更加容易和更加經濟高效。這些技術在各種各樣的應用中變得更加普及。因此，在生成 AI/ML 算法所需的關鍵數據以實現照明自動化和進一步優化方

2、面，傳感器將變得更加重要。出于這些以及其他原因，實施高級傳感器技術作為智能照明系統的一部分，對制造商而言是一個重要且不斷增長的市場。然而，與此同時，用于評估此類系統中所用傳感器性能的標準化方法卻遲遲沒有出現。在這一空白領域，傳感器制造商和集成商按照各自特定的要求來評估和測試傳感器，這可能造成傳感器特性、質量和可靠性的重大差異。為了確保無縫的客戶體驗和提升產品和系統之間的互操作性，標準化勢在必行。本 UL Solutions 白皮書討論傳感器在智能照明系統中的使用并介紹傳感器性能標準化的案例。本文首先回顧了傳感器技術并概述了其日益增長的重要性，然后探討了當前傳感器標準的示例，并確定了智能照明系統

3、所用傳感器未來技術標準的關鍵考慮因素。本白皮書最后介紹了 UL Solutions 對照明傳感器和其他聯網技術標準和協議的當前和未來發展所做的貢獻。UL.com/lighting白皮書3什么是傳感器？傳感器將物理世界的特性轉變為可用來監控、控制和優化其他設備和系統性能的信息。傳感器是 21 世紀諸如智能家居、智能樓宇和智能城市、自動駕駛車輛、自動化工廠和生產設施中的智能系統（即工業 4.0）等進步背后的驅動力。照明系統中使用的傳感器通常是低功率的微電子元件，設計用于檢測一個或多個特定的物理、電氣或化學特性。傳感器可以是專為特定應用設計的單一功能的簡單器件，例如與用于開關照明設備的開關結合使用的

4、光電器件。也可以由多個感測元件組成，使其成為多傳感器，并集成到更先進的設備中，例如消費者、商業或工業應用中為了進行監控和控制所使用的控制器。當與有線或無線連接元件封裝在一起時，由此產生的聯網傳感器就能傳輸與這些特性變化有關的數據，以便于進一步地集中分析，從而識別可行的情報。智能照明系統中使用的傳感器可以有多種類型。這包括光敏傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器、微波傳感器、溫度傳感器、聲傳感器等多種傳感器。新的微機電系統(MEMS)技術使得傳感器比傳統傳感器更小、更靈敏、更準確、用途更廣。所有這些使得傳感器成為開發和廣泛部署構成物聯網(IoT)的互聯設備和技術的重要組件，因此需要對其進行網絡安全風

5、險評估。智能手機的日益普及，以及 IoT 和工業物聯網(IIoT)的增長和擴張，將推動傳感器市場的急劇增長。傳感器元件和器件的全球銷售額在 2021 年估計約為 1566 億美元，預計在 2026 年將超過 2496 億美元，復合年增長率(CAGR)超過 9.8%。1 此外，Gartner 預測，全球依賴傳感器的 IoT/IIoT 聯網設備將從 2022 年的 144 億臺增長到 2025 年的 270 多億臺。2 這些預測趨勢與 IoT/IIoT 對傳感器技術的依賴密切相關，這隨后加大了該產品類別質量基準的需求。UL.com/lighting白皮書4根據美國能源信息署(EIA)的數據，近年來

6、，與照明產品相關的能源使用量大幅下降，從 2013 年占美國電力消費的約 18%3 降至 2021 年的僅 5%。4 雖然美國和世界其他地區的經濟增長繼續推動能源需求的整體增長，但當今的先進照明產品所消耗的能源明顯低于幾年前的同類產品，這為整體節能做出了重要貢獻。LED 照明產品和其他用于商業和住宅應用的先進照明技術是這些節約背后的重要因素。除了降低能耗，LED 照明的廣泛普及還為傳感器集成到照明系統鋪平了道路。對于數以百萬計的消費者來說，這種集成使用戶能夠對復雜的住宅照明系統進行動態編程，允許通過幾乎無限的輸出電平、強度和顏色范圍來控制照明，所有這些都可通過智能手機或平板電腦實現。傳感器在智

7、能照明系統中的作用據估計，依賴傳感器的 IOT/IIOT 聯網設備將從 2022 年的 144 億臺增長到2025 年的 270 多億臺UL.com/lighting白皮書5由于照明無處不在，因此智能照明系統可作為傳感器平臺，從而在所有類型的環境和應用中提供一系列更加廣泛的功能。下面列舉幾個示例：能效傳感器可用于檢測環境照度，以便在白天關閉照明（“日光采集”），或檢測運動、聲音甚至身體熱量，以根據占用情況調整照明系統。在樓宇中，基于傳感器的照明產品數據可上傳至基于云的樓宇管理系統，并針對特定占用和使用模式進行分析，從而讓基礎設施、樓宇和工廠的運營者能夠更加輕松地監控和控制與照明系統有關的能源使

8、用。這些來自照明系統的傳感器數據還可用于對供暖、通風和空調(HVAC)系統進行編程以協調額外的潛在節能。在公共應用中，運動傳感器還可用于檢測車輛、騎行者和行人以控制調光級別，進而實現節能和公共安全之間的平衡。設施維護照明系統中的傳感器可在照明系統或組件需要或臨近維修或維護時發出信號。例如，傳感器可根據理論規格測量照明系統性能參數（例如照度、能耗和溫度），讓資產管理者能夠主動進行維修和維護規劃。安?；趥鞲衅鞯恼彰飨到y可進行編程，在照明意外啟動或其他局部活動（例如玻璃破碎或巨大噪音）發出潛在入侵信號時聯系安保服務。智能照明系統還可配備攝像頭或紅外運動探測傳感器，這些設備可集成到樓宇監控系統中以提

9、供更全面的安全保障。UL.com/lighting白皮書6樓宇自動化智能照明系統的運行可以與其他基礎設施運行（如工廠和設備激活、電梯運行、門禁控制）集成，作為統籌工作的一部分，更有效地管理樓宇和基礎設施的運行。人因照明新興照明技術正在迅速發展，其中一些技術專注于光對健康與舒適的影響。除了醫療和保健應用，專為家庭、辦公室和商業空間設計的、能夠測量晝夜節律刺激、色彩還原和其他因素的人因照明(HCL)解決方案在照明行業越來越普遍。近年來，人們開始接受每天所接觸的光線會對晝夜節律產生影響這一理論，這提升了人們對于測量晝夜節律有效性的興趣。測量環境光線和顏色的高精度傳感器為維持平衡的環境提供有用的數據。

10、植物/垂直農場為糧食生產和其他植物應用設計的照明和種植系統是推動植物發育和生長優化的關鍵技術。照明系統需要可靠的傳感器來根據特定植物需求驗證光輸出是否得到優化，這對于提高設施的投資回報率和推動更可持續的作物種植方式至關重要。紫外線(UVC)UVC 輻射具有消毒特性，在商業、醫療保健和消費性環境中應用廣泛。UVC 具有殺菌功效，具體效果取決于暴露劑量（基于強度、距離和時間）。然而，UVC 暴露的風險極高，因此安全預防措施必不可少。UVC 防護對于消費性和專業環境都至關重要。雖然集成了接近和方向傳感器以及聯網傳感器（例如開門傳感器，以促進防護），但人們仍然擔憂這些防護措施的準確性和可靠性以及可能造

11、成人身傷害的誤用或繞過機會。其他定制應用支持基于傳感器的照明產品的當前技術提供了一個用于開發各種定制照明應用的平臺。而且，未來傳感器技術和光子學的進步可能會提供監測使用環境和共享數據的新方法，從而支持智能照明系統的其他應用。UL.com/lighting白皮書7現行傳感器標準對于智能照明系統中使用的傳感器，適用標準的制定并未跟上其重要性和未來潛力的增加。相反，很多目前可用的傳感器相關標準通常專注于傳感器技術或用于特定應用的傳感器。一些行業和專業組織，例如美國國家電氣制造商協會(NEMA)、電氣與電子工程師協會(IEEE)以及國際電工委員會(IEC)，通過開發行業接受且傳感器制造商和集成商采用的

12、標準為傳感器技術的標準化做出了貢獻。下面是現行傳感器相關標準的示例：IEC 61757 系列，光纖傳感器 該國際標準系列涵蓋可測量物理量或電量、特性或條件的傳感器，特別適用于光纖感測應用。IEC 62047-1，半導體器件微機電器件第 1 部分：術語和定義 該 IEC 標準定義了微機電系統(MEMS)和器件（包括生產此類器件的工藝）的術語。IEEE 2700，傳感器性能參數定義 IEEE 標準 為傳感器性能規范術語、單位、條件和限制提供了通用框架。NEMA WD-7，占用運動傳感器WD-7 由美國國家電氣制造商協會(NEMA)制定，提供了使用和應用占用運動傳感器的參考定義和測量特性。NEMA

13、WD-9，調光器、光電控制器、存在傳感器和多出口條能耗測試和標記另一項 NEMA 標準，即 WD-9 提供測量和標記調光器、光電控制器、存在/運動傳感器和多出口條待機能耗的標準化測試方法。NFPA 72，國家火災報警與信號規范范圍NFPA 72 由美國國家消防協會(NFPA)制定，涵蓋火災報警系統、火災報警設備、緊急通信系統及其組件的安裝、性能、檢驗和測試。ANSI/UL 217，煙霧報警標準 該標準涵蓋用于室內場所開放區域保護的電動單站和多站煙霧報警器和遠程附件，以及便攜式煙霧報警器。ANSI/UL 268，火災報警系統煙霧探測器標準 UL 268 根據 NFPA 72 確立了煙霧探測器和附

14、件的要求，例如釋放電磁門保持器以及防火和防煙閥等裝置控制器。ANSI/UL 639，入侵探測裝置標準 UL 639 闡述了預期用于防盜信號系統的入侵探測裝置的性能。ANSI/UL 1434，熱敏電阻型設備標準該標準涵蓋可能用作不同產品溫度傳感器的熱敏電阻型設備。UL.com/lighting白皮書8 ANSI/UL 1484，住宅氣體探測器標準該標準涵蓋用于在居住用房和休閑車中安裝的電動氣體探測器。ANSI/UL 2075，氣體和蒸汽探測器和傳感器標準該標準涵蓋用于便攜式、室內或室外應用的有毒和可燃氣體與蒸汽探測器和傳感器。UL 8802，UV 殺菌設備和系統評估大綱這些要求適用于預期在商業和

15、工業環境中使用的、發出不受控 UV 的紫外線殺菌輻射(UVGI)設備和系統。UL 8802 的第四版引入了該評估大綱的新附錄，其中闡述了用作 UV 殺菌系統防護措施的運動探測器。UL 60730-2-101，自動電氣控制評估大綱第 2-101 部分：電氣傳感器和感測元件的特殊要求UL 60730 的這部分適用于電氣、機電和電子傳感器（包括感測元件和任何調節電路）的安全性。本文檔范圍內的離散傳感器僅用于將激活量轉換為可用輸出，不執行第 1 部分中定義的控制操作。這些列表中沒有專門適用于智能照明系統中使用的更新和更復雜傳感器的標準。沒有此類標準，各傳感器制造商就只能根據專有技術規范和協議開發新傳感

16、器。這種方法可能有助于支持技術創新和加強率先進入市場優勢，但總體而言，它對促進基于傳感器的智能照明技術幾乎沒有幫助，因為它帶來了與兼容性、互操作性和互換性有關的新挑戰。UL.com/lighting白皮書9在為智能照明系統中使用的傳感器制定新標準時，應考慮的一些具體性能預期包括：安全 傳感器制造商要求進行傳感器特定的安全認證，因為他們通常不知道自己的傳感器會用于哪種類型的系統。從安全角度來看，經過安全認證的傳感器有助于降低設計中的傳感器冗余需求，從而符合功能安全的確定性方法。但是，目前還不存在傳感器特定的安全標準。參數測量準確性和可靠性應根據行業和其他利益相關方的標準化準確性和可靠性指標評估傳

17、感器，從而針對預期應用進行預先選擇，簡化安裝校準和調試，并提高運行準確性和可靠性的預期和實際一致性。未來傳感器性能標準化的具體領域隨著市場越來越依賴于傳感器的性能，傳感器標準的制定將變得越來越勢在必行。該標準不僅僅要解決探測器型傳感器技術的安全性能。事實上，隨著智能照明系統市場的擴大，購買者和規范制定者開始擔心越來越廣泛的傳感器問題，包括性能和可靠性、功能集成、電池使用壽命和易受網絡攻擊性?？梢灶A見，為了實現成果，市場對傳感器的依賴會增加。因此，未來的標準制定活動將需要采取全面的方法來解決智能照明系統中傳感器的技術要求，并在系統集成的背景下評估傳感器，而系統集成比單個傳感器的影響更大。UL.c

18、om/lightingUL.com/lighting白皮書10能源經濟很多傳感器依靠電池來提供備用能源，以應對無法獲得主要能源的情況（如停電），或為開發人員提供更大的安裝和使用靈活性。低功率需求的傳感器設計可以支持其長時間持續運行，從而減少維護和意外停機時間?；ゲ僮餍?單個和組合傳感器的無縫互操作性對于其在聯網照明產品中的有效部署至關重要。若要促進互操作性，就需要采用非專有行業通信標準和協議，而且產品設計應便于與聯網照明系統和其他智能基礎設施系統進行輕松的性能和物理集成?；Q性由于很多先進照明產品和燈具可能具有 15 年或更長的使用壽命，因此，采用標準化傳感器接口能夠支持照明系統性能的連續升級

19、，從而跟上新的和更先進傳感器技術的腳步。隨著時間的推移，傳感器的互換性也有助于促進聯網照明系統的更廣泛使用，從而增加它們的價值。頻譜效率采用智能技術的商業和工業環境可能同時運行數十種不同的聯網系統、設備和應用程序，這可能提高無線頻譜的干擾風險。因此，為用于聯網照明產品設計的傳感器設備需要高效地利用可用頻譜，以最大限度降低干擾其他聯網設備的風險。安全與隱私與所有其他聯網技術一樣，傳感器可能很容易受到黑客和其他形式的網絡攻擊，這些攻擊可能來自外部來源，也可能來自其他聯網系統和組件。因此，聯網照明產品中的傳感器必須針對網絡安全漏洞進行嚴格的評估和測試。UL.com/lighting白皮書11智能產品

20、標準的制定從物聯網誕生開始，我們就已主動支持開發和廣泛部署構成 IoT 生態系統的智能技術，包括傳感器。我們的技術專家參與關鍵標準的制定工作，包括解決照明系統和組件安全性、電源、控制、兼容性和互操作性的工作。我們參與了眾多國內和國際技術論壇，包括參與 IoT 技術標準制定的委員會和工作組。UL Solutions 是經驗豐富的 IoT 測試實驗室，已經過連接標準聯盟(CSA)和高通快速充電(Qualcomm Quick Charging)授權進行 DALI、KNX、藍牙 SIG、Thread Group、Matter 測試。我們為專業汽車公司、無線設備生產商和無線運營商提供藍牙和 WiFi 兼

21、容性以及性能測試服務。此外，專業 IoT 和技術公司也委托 UL Solutions 實施定制互操作性計劃，以確認其產品是否按預期聯網和運行。我們的 IoT 和互操作性服務已經成為產品發布前不可或缺的一部分，用于評估產品連接性是否符合消費者預期。為了解決 IoT 處處部署的潛在障礙，UL Solutions 開發了安全框架 UL MCV 1376，市場宣稱驗證方法：安全能力可驗證為青銅/白銀/黃金/鉑金/鉆石級別，并采用全面方法降低聯網產品和組件的網絡安全風險。其中概述了與全球行業框架和最佳實踐一致的特定要求和測試方法。該方法有助于降低傳感器和其他聯網技術的易受網絡攻擊性，并為設備制造商提供與

22、其產品性能和安全性有關的更有力保證。UL MCV 1376 是 DesignLights Consortium(DLC)認可的網絡安全服務，可驗證網絡照明控制(NLC)是否符合其 NLC5 技術要求。除了 UL MCV 1376，我們還提供針對其他網絡安全標準的測試服務，包括針對消費性 IoT 設備的 ETSI EN 303 645 網絡安全標準?？傮w而言，我們廣泛參與傳感器和 IoT 組件標準與測試的開發制定，補充了我們的全面標準和測試服務組合并為我們提供了指引。憑借對安全、性能、可用性和可持續性評估和測試的了解，我們致力于成為照明傳感器技術標準制定的助力者，使我們整個世界所依賴的傳感器能夠

23、提供更優、更可靠和更有韌性的性能?？偨Y和結論UL.com/lighting12白皮書基于傳感器的智能照明系統以及作為其他樓宇和基礎設施系統平臺的智能照明系統將為智能家居、智能樓宇、智能工業和智能城市的發展做出巨大貢獻。然而，為了盡可能發掘這些系統的潛力，迫切需要為這些應用制定解決性能、可靠性、兼容性、互操作性和互換性等考慮因素的標準。UL Solutions 正在主動與照明行業、專業協會和推動 IoT 技術采用的其他組織合作。我們的目標之一就是促進利益相關方支持全面制定照明特定傳感器標準，為傳感器性能提供一致性和可預測性，并促進智能照明產品和系統部署的持續增長。有關智能照明系統傳感器評估的更多

24、信息，以及我們對制定傳感器標準和協議的持續貢獻，請訪問 www.UL.com/lighting。尾注1.傳感器：技術與全球市場，BCC Research，2022 年 4 月。https:/ 年 IoT 現狀：全球聯網 IoT 設備增長 18%，達到 144 億臺，IoT Analytics，2022 年 5 月 18 日。https:/iot- 年 8 月。網絡。2017 年 6 月 1 日。https:/energy.gov/sites/prod/files/2015/05/f22/energysavingsforecast14.pdf。4.常見問題：美國用于照明的電量是多少？，來自美國能

25、源信息署(EIA)網站，上次更新于 2017 年 5 月 23 日。網絡。2017 年 6 月 1 日。https:/www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=99&t=3。5.DesignLights Consortium(DLC)發布了聯網照明控制技術要求第 5 版(NLC5)的最終版本。NLC5 著重于強化 NLC 技術的價值，并包含一項新的網絡安全要求以鼓勵市場接受和提升客戶信心。2020 年 6 月 23 日。https:/www.designlights.org/news-events/news/new-dlc-policy-networked-light

26、ing-controls-technical-requirements-v5-nlc5-released。白皮書13UL.com/lighting聯系我們北美：LightingInfoUL.com歐洲：AppliancesLighting.EUUL.com中國：GC.LightingSalesUL.com澳大利亞和新西蘭(ANZ)：CustomerService.ANZUL.com東南亞國家聯盟(ASEAN)：UL.ASEAN.AHLSalesUL.com日本：ULJ.AHL韓國：Sales.KRUL.com中東和非洲：UL.MEAUL.com南亞：Sales.INUL.com白皮書14UL.com/lighting