LED集鱼灯市场的春天来了吗? 基于层次分析法的道路照明设计评价方法

导语： 3月4日，广州ISLE展上，广东省光电技术协会成功举办海洋光电专业委员会成立仪式，海洋光电专业委员会成员主要有华南理工大学、广东海洋大学及从事海洋光电行业企业。这是我国首个LED服务于海洋领域的团体组织，犹如惊蛰雷鸣，吹响了进军我国2019年LED集鱼灯市场的号角。LED集鱼灯市场的春天真的来了吗?为此，笔者为大家扒一扒近年LED集鱼灯发生的那些事。

3月4日，广州ISLE展上，广东省光电技术协会成功举办海洋光电专业委员会成立仪式，海洋光电专业委员会成员主要有华南理工大学、广东海洋大学及从事海洋光电行业企业。这是我国首个LED服务于海洋领域的团体组织，犹如惊蛰雷鸣，吹响了进军我国2019年LED集鱼灯市场的号角。LED集鱼灯市场的春天真的来了吗?为此，笔者为大家扒一扒近年LED集鱼灯发生的那些事。

2004年起日本民间在国家的补助下导入LED集鱼灯开始试验。

2005年日本开始研究利用LED集鱼灯来替代金属卤化物集鱼灯，以实现节约能源消耗、提高捕捞产量、改善工作环境。

2006年起日本白炽灯换装集中配光型LED灯，金属卤化物灯换装扩散配光型LED灯。

2007年日本建成了世界首艘LED集鱼灯全装置渔船。

2008年日本秋刀鱼棒受网渔船全面换装扩散配光型LED灯，可得与使用原集鱼灯等同的集鱼效果，一般燃油消费量削减20%-40%。

2009年日本又建成了第二艘LED集鱼灯全装置渔船。

2010年台湾成功大学及海洋大学研究出高亮度LED灯具以取代传统集鱼灯，第一艘安装LED集鱼灯实验船改装完成。

2011年我国首件LED集鱼灯专利与LED集鱼灯产品诞生。

2012年我国1000W水上LED集鱼灯在浙江“宁泰76号” 等渔船上开始远洋试验。

2013年我国300W水上LED集鱼灯在广东阳江“粤阳西渔33222号”等渔船上开始近海试验;广州番禺在“粤渔01024号”进行改造试验。

2015年我国600W水上 LED集鱼灯在福建“闽福鼎07070号”等渔船上开始近海试验。半导体照明网发布了上海海洋大学与企业的试验结果“LED集鱼灯受质疑 ，实船试验LED对产量有无负面影响”。

2016年我国300W 水上LED集鱼灯在广西开展“璀璨行动”的近海试验;秋刀鱼灯在山东“鲁黄远渔117/118号“开始远洋试验。中国照明电器协会关注到“美国国防部鼓励LED照明在海军的应用”，中国之光网转发了LED集鱼灯捕捞效率太高，致使印度政府发“禁用令”的新闻等。

2017年我国1200W 水上 LED集鱼灯在山东石岛开展远洋鱿钓渔船试验。

2018年各大渔业展、海博会上都能见到LED集鱼灯企业陆续增多的身影。

……

LED集鱼灯历经十多年，市场现状究竟如何?引发行业热议。

经过调查，我国2011年至2018年在LED集鱼灯领域的技术专利共135件，其中发明42件，实用新型67件，外观26件。学术论文数十篇，且在去年浙江省刚刚发布了“DB33/T-2018灯光围网渔船集鱼灯最大总功率要求”的地方标准，开展介入的研究机构有中国科学院工程热物理研究所、上海海洋大学、广东海洋大学、山东省科学院等，生产现制造的企业达百余家之多，华东与华南占比最多，华北与东北其次。国外LED集鱼灯的研究机构与企业主要有韩国三星(优尼光)、东京海洋大学、日本无线、日本拓洋、日本东和电气、古野电气等。据了解，亚洲75%的传统集鱼灯市场均被韩国三星与日本拓洋两家占据，而日本拓洋研究出来的LED集鱼灯仅在日本国内销售，对外价格令人惊叹。

一、LED集鱼灯市场究竟有多大?

LED集鱼灯趋同于LED植物灯，皆属生物农业照明范畴，是一门灯光与生物的交叉科学，且经历也有些类似。LED植物灯从2004年发展至今，出现专利1127件，参与企业众多，市场规模显现，产业配套健全。据LED inside统计，2016年全球植物照明市场规模为5.75亿美元，年均复合增长率为30%，2016年我国人工植物工厂总数已经达100座左右，仅次于日本。LED集鱼灯能否成气候取决于市场容量，据网络公开资料显示，我国现有渔船总数为106万艘，其中远洋渔船31.6万艘，灯光渔船数据不详，台湾、韩国、日本渔船也有发展有光诱渔船，而我国渔船装备相比发达国家仍然还有较大上升空间，受近海渔业资源匮乏，海洋牧场的兴起，远洋渔船的数量受政策一定的控制等因素，我国渔船目前有减船转产下降趋势，但据业内人士保守预估，未来LED集鱼灯的替换全球规模至少仍在千亿元以上。

二、LED集鱼灯的应用结论是什么?

LED集鱼灯用于渔船上，我国早期用的木质帆船进行渔业捕捞，建国后改进加上机动方式，90年代从台湾引进灯光围网技术，加上钢质机动船作业方式，21世纪由于玻璃船船体轻、速度快、自动化程度高，日本与台湾应用广泛，我国也开始进行补贴型开始建造玻璃钢渔船，由于渔法、地区的差异，我国渔船的标准化程度并不高。而渔船灯光，从最原始的火把、到液化汽、乙炔灯、煤油进行灯光捕捞后，升级为以干电池为主的白炽灯，到以发电机为能源的金属卤化物灯、卤素灯等光源进行灯光捕捞。LED集鱼灯的出现，让占比渔船功耗15%-35%的集鱼灯光，直接可节省消耗燃油40%-60%不等。根据我国近八年以来LED集鱼灯的试验结果显示，LED水上集鱼灯节省燃油60%以上(原因不再详叙，业内有许多公开的试验数据)，对渔获产量无负面影响，降低了紫外线对渔船船员的健康影响，减少了光源破损后造成的海水污染，降低了维护成本等多种优势，已形成比较普遍与稳定的结论。

三、LED集鱼灯相关政策导向有哪些?

有资料显示，在海洋渔业与渔船发达国家日本已经明确禁止新船安装金卤灯，我国目前渔船大部分仍然采用传统金灯和卤素灯，其功率大，能耗高，寿命短，光源浪费严重，而所产生的紫外线对船员健康产生较大的影响，替代升级迫在眉睫。我们所关注到有关海洋渔业的一系列政策有：

《全国海洋经济发展“十三五”规划》中写到，由于过度捕捞，近海渔业资源已经匮乏，近海捕捞已受到控制，休禁渔期增长，渔业资源开始养护，鼓励增加远洋捕捞，鼓励建造节能环保渔船，鼓励升级海洋科技装备。鼓励近海建设海洋牧场，鼓励引领应用示范，抓住海一带一路走出去等。

农办渔(2015)65号《农业部办公厅关于印发国内渔业捕捞和养殖业油价补贴政策调整实施方案的通知》用于2015-2019年渔民的柴油补贴，预计2019年以后会减少40%，促进渔民减船转产和渔船更新改造工作。

2018年广东省渔业厅印发了《广东省2018年渔业安全生产装备建设项目(渔船通导与安全装备建设)实施方案》，省财政安排渔业油价补贴调整资金(省级统筹部分)5000万元，支持我省渔业安全生产装备建设。主要为渔船安装AIS船载终端配备与北斗卫星船载终端配备，AIS船载终端大中型渔船2768艘，小型渔船18944艘，北斗卫星船载终端配备2041艘。项目实施时间2018年6月至2019年5月，总周期12个月。

……

总之，从减船转产、保护近海渔业资源到渔船更新改造，光诱捕捞优于拖网等任何其他形式的捕捞，如同渔船北斗装配受到政策的足够重视，已经在进行中，升级集鱼灯的政策还有多远，我们共同期待。倘若能够有“油补换灯”、“十港百船”示范应用的相关政策，节能降耗，推进海洋绿色环保发展，升级渔船捕捞装备才能真正落到实处。

四、LED集鱼灯的市场反应如何?

我国传统灯光渔船的金卤灯仍然靠进口解决，国内一部份金卤灯厂家的市占率并不高，而新起的LED集鱼灯企业众多，技术水平良莠不齐，缺乏行业标准，抄袭与同质化严重，而日本的同类产品在网上的价格基本是国内的5倍以上，制约我国LED集鱼灯市场发展的不再是技术与价格，而是渔民普遍在网上购买国内低价劣质产品后，出现对LED集鱼灯“照不深”与“捕不到鱼”的抗拒心理。

渔民产生谈“LED”色变的状况是否正确?具体业内学术机构的技术论文与企业的试验结果足为论证，事实并非如此。但笔者分析市场的表现不足为奇，原因有三：

其一，新产品的出现需要经得起时间与用户的检验，毕竟事实胜于雄辩。

其二，新产品并没有出现政策的鼓励与大面积的推广应用。

其三，行业缺少规范，自身参差不齐，部分不良产品确实给现有的传统集鱼灯存在有放大负面的机会。

当然，从市场的观察来看，LED集鱼灯水下灯的接受度高于水上灯。

五、LED集鱼灯的企业类型有哪些?

LED集鱼灯看似一时兴起，以致许多企业蜂拥而至。经过上述数据发现，我国在LED集鱼灯的研究也有时日，需要足够的耐心、资金与技术实力。经过统计，目前在国内做LED集鱼灯企业大致有以下几种类型：

一类是海洋装备的制造企业，主要生产渔船上的发动机组、渔网、吊机、渔灯等装备为主。

二类是传统集鱼灯的制造企业，早期以舰艇类灯具，包括信号灯、探照灯、舰艇灯、甲板灯等，有些或以植物农业照明的HID灯、HID集鱼灯等为主。

三类是LED照明灯具的企业，以LED光源为主周边照明产品。

笔者相信，任何一个行业的进步，与行业协会、高校科研院所、投资者、技术和政府的鼓励密不可分，在成为海洋强国、强省的路上，期待更多的参与者。在加快推广渔船升级改造的进程中，更希望海洋经济大省能够真正重视LED集鱼灯。LED集鱼灯能否与LED植物灯一样迅速成为LED的新兴市场，壮大产业，仍然需要时间。LED集鱼灯替代传统集鱼灯大势所趋，已成为必然。普及应用，造福渔民，我们希望这一天越来越近。

编辑：严志祥

基于层次分析法的道路照明设计评价方法

引言

照明系统设计是道路照明的核心，理想的照明方案不仅要满足行人行车安全舒适的需求，还要节能环保，其涉及的评价指标[1，2]繁多，这使得评价方案的建立非常困难。此外，由于周围光环境的影响、车行的影响致使照明效果参数值的现场测试效率低、测量精度不高，这也对道路照明效果的评价造成了不便。目前，对道路照明系统设计的综合评价方法的研究仍处于探索阶段，如何便捷准确地获得道路照明设计指标值，进而对参数复杂多样的道路照明效果进行综合评价，成为道路照明设计方案选择的关键问题。

1 照明道路设计评价模型

层次分析法是一种多目标、多准则的决策分析方法，它将定量分析与定性分析相结合，具有将复杂问题结构化、条理清晰、统筹兼顾等优点，是项目选择、系统评价及资源配置等问题的一种有效解决方法[3～ 7]。本文基于层次分析法理论建立道路照明方案评价模型，如图1 所示。模型包含有四部分: 1) 目标层: 目标层是照明效果评价要达到的最终目的，即选择更合理的照明方案; 2) 准则层: 准则层主要是目标层的影响因素，包括照明质量与能耗2 个方面; 3) 指标层: 该层主要是照明效果评价指标，由于该层元素原则上不能相关，而亮度与照度指标及亮度均匀度与照度均匀度之间具有相关性，同等的两者只能取其一;4) 方案层: 该层主要是道路照明不同的方案设计。依据以上分析建立照明方案评价的层次结构。

2 道路照明设计评价方法

2. 1 照明方案评价影响因素判断矩阵的确定

建立照明方案评价的递阶层次结构之后，通过将因素之间对于其上一层次因素的相对重要性进行两两比较，并按Satty T L 提出的1～ 9 标度[8]进行赋值建立判断矩阵，其含义如表1。如准则层B 相对于目标层A 建立判断矩阵A =[aij]n × n，其中，aij为层次B 第i 个因素与第j 个因素相比对于其上一层次A 的相对重要性比例标度。

2. 2 层次单排序与一致性检验

由判断矩阵A =[aij]n × n计算准则层B 中的因素相对于目标层A 的优先权重，然后由这些权重构成表示B 层因素排序优先程度的单排序向量。层次单排序向量的计算可以归结为求解矩阵A 最大特征值所对应的特征向量W。本文采用判断矩阵首行求方根并归一化方法，如式( 1 ) 、式( 2) ，进而可由式( 1) 、式( 2) 、式( 3) 式求得矩阵A 最大特征值。

同理可以通过判断矩阵B 求得指标层次C 的单排序向量与矩阵B 的最大特征值。

由于两两比较确定的判断矩阵存在主观差异，存在判断矩阵自相矛盾的风险，需对其进行一致性检验。根据CI = ( λmax - n) /( n - 1) ，CR = CI /RI 计算判断矩阵的一致性指标CI、随机一致性指标CR( RI 为平均随机一致性指标，可查表获得) ，对层次单排序一致性检验。若CR = 0，判断矩阵有完全随机一致性; 若CR < 0. 1，判断矩阵有满意随机一致性; 若CR > 0. 1，判断矩阵需进行调整。

2. 3 层次总排序与此与一致性检验

从最高层到最低层，逐层计算同一层次所有元素相对最高层的重要性权值，并进行一致性检验，得出最低层各元素对总目标的相对重要性权值。设准则层B 有m 个元素，层次B 相对于目标层A 的单排序向量AB= [A1，A2，…Am]，设指标层C 包含n 个元素，它们对于层次B 的层次单排序BC=[C1，C2，…Cn]，则层次C 相对于层次A 的总排序向量为：

RI 对F 层的层次总排序进行一致性检验，依此类推。

2. 4 照明方案评价指标值的获得

照明方案评价指标分为两部分，能耗指标与照明质量指标。能耗指标LPD 可依据灯具系统节能认证技术规范CQC 3105—2009 中的相应公式求得。而照明质量评价指标值是以路灯测试与道路照明仿真相结合的方法确定。

2. 5 照明方案判定评价

对照明方案Dk的评价指标cik进行归一化处理，如式( 5)

式中i 为指标编号，k 为照明方案编号，qik为指标值归一化后的计算值。cimax为所有方案中第i 个指标的最大值。

然后根据式( 6) 计算出照明方案Dk的期望值Ei

其中，Ai表示第i 个指标相对于目标层的排序向量值期望值Ei最大的照明方案便是最佳的照明设计方案。

3 实验

3. 1 2 种照明方案

2 种照明方案都选用相同的布灯方式，路况与布灯状况如表2，而选用的灯具分别为新型150 W 的LED 路灯和广为应用的250W 高压钠灯。

3. 2 判断矩阵确定

根据图1 所示照明方案评价的层次结构，由多位照明领域的专家依据1～ 9 标度法，得出照明方案评价层次结构中准则层相对目标层的判断矩阵A ～ Bj和指标层相对于准则层B1的判断矩阵B1 ～ Cj，分别如表3 和表4 所示。

由于准则层B2中包含的指标元素只有一项，可略去对B2判断矩阵的建立。

3. 3 照明方案层次排序与一致性检验

根据建立的判断矩阵并依据式( 1) 、式( 2) 计算两矩阵的特征向量分别为WA = [0. 75，0. 25]和WB1 = [0. 39，0. 33，0. 12，0. 12，0. 04]. 也就是对应的层次单排序A 和B1 ，而B2的单排序为1。

再进行一致性检验，由于矩阵A 中仅有2 个元素，不需进行一致性检验，而对矩阵B1的一致性检验结果如表5 所示，该矩阵具有满意的一致性。进而可由式( 4) 得层次总排序AC=[0. 29，0. 25，0. 09，0. 09，0. 03，0. 25]，并对总排序进行一致性检验得CI = 0. 033，RI = 0. 839，CR = 0. 039 <0. 1，总排序具有满意的一致性。

3. 4 照明方案指标值确定

采用光强分布仪对两盏路灯进行光强分布测试[9， 10]，将测得的灯具光强分布数据导入照明设计软件D

IALux，对2 种照明方案进行仿真，仿真结果如表5所示。

3. 5 照明方案评价

依据式( 5) 对照明评指标进行归一化处理，并依据式( 6) 计算出两种方案的值，最终结果如表6 所示。

由表6 照明方案期望值可知，LED 灯期望值E1 =0. 884，高压钠灯期望值E2 = 0. 772，E1 > E2，故在同等路况和布灯方式条件下，规格150 W 的LED 灯的照明效果优于规格250W 的高压钠灯的照明效果。

4 结论

本文基于层次分析法建立了一种道路照明系统的评价方法。该方法通过建立不同评价指标的组合权重，并利用各归一化的评价指标参数进行系统综合评价值的计算和决策。由于该评价方法将各评价指标进行了合理量化分析，克服了评价过程中的主观性，有助于对道路照明系统进行客观有效的评价。具体到研究对象，通过对LED 路灯和高压钠灯照明系统进行AHP 分析，得出在同等路况和布灯方式下，规格150W 的LED 灯照明效果优于规格250 W 的高压钠灯，更具节能优势。

关键词：

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