中文引用格式： 劉永欣，崔佳冬，何登強，等. 基于藍牙Mesh分布式控制和平均一致性的智慧照明系統[J]. 電子技術應用，2024，50(4)：109-114.
英文引用格式： Liu Yongxin，Cui Jiadong，He Dengqiang，et al. Intelligent lighting system based on BLE Mesh distributed control and average consensus[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(4)：109-114.
引言
隨著可再生能源發電比例逐漸增高和大規模并網，引起的波動性和隨機性等特征給電力系統的穩定運行帶來了極大的考驗，向維持系統平衡的運行儲備提出了更高的要求。在發光二極管（Light Emitting Diode, LED）燈具全面普及的今天，照明消耗已約占我國全部發電量的13%，且呈逐步增加的趨勢[1]。同時，隨著大型建筑的快速發展，地下車庫、商場等擁有大量照明燈具的大型室內照明場所逐漸增多，這類大型室內照明場所中的LED照明負荷有著可觀的控制容量，對其進行合理的調光控制能夠有效提高LED燈具成為非旋轉儲備的能力。
針對LED照明負荷作為運行儲備和參與電力系統優化的研究，文獻[2]采用效用理論和凸優化方法評估了建筑照明系統成為運行儲備的能力，證明了智能照明系統能夠響應負荷請求并在參與需求響應方面有巨大潛力。文獻[3-4]結合源-荷模型以及LED照明負荷的頻率特性，提出不同的系統優化模型，在緩解供電需求的同時設計了分散式響應策略。文獻[5]以商業用戶一日用電成本為目標函數，通過需求響應的決策優化模型指定負荷控制策略。上述文獻研究的控制策略適用于集中控制或分散控制，雖然控制效率較高，但由于節點數量龐大導致的計算量大、網絡壓力大等因素，容易對控制系統的穩定性造成影響。對于可控負荷還有分布式控制的方式，節點間通過網絡進行數據交換，結合控制節點設定的目標以及節點自身的算法進行調節[6]。文獻[7]提出了一種分布式趨同控制方法，能夠調度聚合空調負荷參與配電網的電壓優化。文獻[8]使用了一種分層控制的分布式控制方式調控多組聚合器的負載，以穩定配電網中的電壓。與集中式控制相比，分布式控制雖然耗時較長，但有更靈活、更穩定和易于拓展的優點，更適合應用于對實時性要求不高的多智能體場景[9-11]。
本文提出一種結合藍牙Mesh分布式控制和平均一致性算法的智慧照明系統，并自主完成該系統的軟硬件設計和研發。建立了大型室內照明場所中室內LED照明模型，以用戶舒適度和功率儲備作為目標，將平均一致性算法應用到大批量燈具的調光控制中，實現了在完成運行儲備的同時所有燈具亮度均勻讓用戶舒適度達到一致的功能。并通過實驗對系統進行了驗證，結果表明本文提出的系統可以滿足實際應用需求。
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作者信息：
劉永欣1，崔佳冬1，何登強1，2，張俊杰1，2
（1.杭州電子科技大學 新型電子器件與應用研究所，浙江 杭州 310018；2.永馨智慧科技（杭州）有限公司，浙江 杭州 311100）
