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2018年8月13日 星期一

Connected lighting creates intelligent 
IoT enabled office buildings

來源: 阿拉丁商城


照明從基於鎢絲燈,氣體放電燈的傳統照明,跨入基於半導體器件的LED照明,正好遇見行動網路,躍進到萬物互聯的物聯網IoT的時代風口,兩者的結合,產生無限美好的遐想和創新,為照明人開創了前景廣闊的,基於物聯網的智慧照明時代。

全球照明聯盟(GLA)發佈了照明發展路線圖(Roadmap),如圖1所示:


  1:全球照明聯盟(GLA)照明發展路線路 Home - Global Lighting Association

照明發展路線圖(Roadmap)分為5個階段,傳統高效照明,LED照明,智慧照明,可服務可升級的智慧照明,和以人為本(HcL)照明,給照明帶來的價值和關注的點。

分別為:高能效,動態可調、IoT應用和數據分析、循環經濟和用戶友好。可以看到,照明的發展的目標,是以人為本的照明,不僅關於照明的視覺效應,更多的關注的是非視覺效應。

對於在IoT時代的智慧照明,更多的關注的是物聯網數據的應用,可升級可互換的環境友好的循環使用,還有可提供服務可營運的智慧照明,下面結合GLA的照明發展路線路圖,分析一下智慧照明的幾個發展趨勢:

發展趨勢一:智慧的照明的重要關注目標是以人為本的照明
智慧照明的核心是在正確的時間,正確的地點給照明的目標,提供正確的照明,包括合適的照度,合適的色溫合適的顏色,合適的照明時長,手段是照明開關,調光,調色等。

在給人提供照明時,不僅需要關注照明的視覺效應,更多的關於照明的非視覺效應,比如光生物安全,光調節人的生理節律,光調節人的情緒,也就是應該更多的關注人的健康,包括舒適,生理和情緒等,這就是「以人為本的照明」HcL,這是智慧照明努力發展的方向目標。

智慧照明不僅要做到: 光是我們「眼之所見」,還要是我們「心之所想,情之所想」。以建築照明為例,更多的從關注綠色建築發展,到關注健康建築。


2:智慧照明的重要關注目標是 HCL:關注光視覺和非視覺效應


發展趨勢二:合適的連接是智能照明的第一步
智慧照明要對照明進行控制,首先要將照明設備和控制設備之間建立連接,連接是走向智慧的照明的第一步,在物聯網萬物互聯的時代,連接的技術非常多,以下圖為例,有基於總線的有線技術,有短距離的無線連接技術,也有跨越幾km的廣域網無線技術。


3:物聯網中的連接技術


面對眾多的連接技術,需要選擇合適的連接技術,來連接照明,適用不同應用場景。

在智慧家居照明的應用場景,需要考慮整體家居設備的全連接、操作方便和安全,更多的要考慮組網節節點多,組網複雜,有些節點比如傳感器、遙控器等,還必須支持低功耗, 那麼ZigBee無疑是現階段最佳的選擇。

藍牙技術定義了,基於可控廣播的藍牙Mesh技術,其繼承的藍牙低功耗的特點,在未來也是值得關注的連接技術。但是如果連接的節點不是很多,或者是點到點的單點簡單連接情況下,WiFi或藍牙連接,也就可以滿足應用。

在智慧建築的應用場景,由於智慧照明系統,一般需要和建築自動化系統聯動,在建築自動化中的,基於總線的連接方式,已經大量應用,比如KnX、BAcnet或Dynet,可以利用這些總線技術來控制照明,但是對於照明設備,DALI由於其簡單可靠,易安裝等優點,成為照明連接技術的不二選擇。

無線的連接方式組網更加靈活,比如和ZigBee/thread同源的支持IP的Fairhair連接技術,由於還具有相容,多種建築自動化協議的統一通用應用層,在智慧建築這個複雜的環境下,將來會成為一個統一的連接方式。

在城市道路應用場景,更多關注連接的長距離、可靠性和安全性,可以使用電力載波PLc,或短距離RF,進行本地連接,在控制櫃或網路閘道器進行匯聚,再借助電信商的通信網路,進行遠端連接。

2017 年後,LPWAN技術的發展,尤其是NB-IoT技術的蓬勃發展,使路燈的連接變得更加方便。NB-IoT由於使用國家許可的專用頻段,由電信商來建設可靠的網路,會成為道路照明連接的首選,其他的 LPWAN 技術比如LoRa、Sigfox、UnB、ZEtA等,會成為有益的補充。5G的mMtc的完善,或許能一統戶外道路照明連接的江湖。

在對岸中國非常火熱的景觀照明控制應用場景,由於景觀照明是要利用照明,來體現各個景觀或地標的獨有的特徵,不強調照明的照亮功能,需要即時控制燈具發光的動態變化,營造氣氛,照明的連接的通信協議一般為DMX512/RDM, 或Ki-nEt、Art-net等。

發展趨勢三:可升級是智慧照明的必不可少的一步
可循環經濟,是打造資源節約、資源循環利用的,和諧社會的關鍵的一步,以資源的高效利用和循環利用為核心,在這個大的趨勢下,智慧照明的模組化,可升級和可互換,將是必不可少的一步。

以智慧道路照明為例,智慧道路燈具包括智慧道路控制器、傳感器、電源和發光光源,他們模組化可以是他們能夠重複利用,他們之間的連接、安裝接口的標準化,是支持循環經濟的非常重要的第一步,模組化和接口標準化,可以使道路照明smart Ready,尤其是標準化的安裝接口,讓現在和將來在道路燈具中,安裝或升級物聯網控制技術,變得簡單易行,允許部件在現場進行改裝和更換,而無需拆卸燈具, 並支持廣泛使用的DALI、0/1-10V等調光協議。

Zhaga在LED 光源的模化的標準化方面,進行長期的努力,為了支持智化照明發展趨勢,提出的New Zhaga策略支持循環經濟,定義了智道路控制器安裝接口(Zhaga book18),其如下圖所示,其體積小,成本低,可插拔、可互換,其將成為全球路燈控制器安裝的通用接口。


4:可升級的智慧道路照明(smart ready

發展趨勢四:可服務可營是的智慧照明系統是核心
利用物聯網的通信連接技術,將照明設備和相關的傳感設備連接起來,對人的資訊、環境的資訊、照明設備的運行資訊,進行數據收集,根據人的需求或傳感資訊,對照明設備進行控制。

在智慧照明系統中,人機交互的平台、數據處理的平台和設備控制平台,是智慧照明系統的核心,其也是提供照明服務的營運平台。這個營運的平台,一般架構在雲計算上。


5:可服務可營運的智慧照明平台

以智慧道路照明為例,架構在雲端的道路照明管理交互平台,對道路燈具進行參數設置、安全管理、控制管理接口,環境資訊收集,可以提供道路照明的控制管理業務(開關、 調光、調色等),資產管理(設備運行狀態監控、快速維修)業務,數據分析業務(報表、統計、預測)等。


6:可服務可營的智慧道路照明平台


發展趨勢五:超越照明是智慧照明的跨越發展
從技術的角度看,智慧照明主要強調的是,對照明的基於規則的控制,和基於環境因素和人的需求的,簡單的自動控制,智慧照明更多的讓照明具有智慧,能夠像智慧生物一樣思考 和學習,具備情感,讓照明更加聰明更有溫度,還需要結合大數據處理技術,更要等待人工智慧技術和產業的完善,超越照明本身,實現智慧照明的發展。

從連接控制的對象看,在萬物互聯的物聯網時代,連接一切皆有可能,智慧照明不僅給人提供照明的手段,還可以和其他的系統進行互動控制,光已經成為一種新的智慧語言,提供更廣闊的超越照明的業務。

在智慧家庭照明中,智慧照明可以他其他智慧家庭系統,比如保全系統,娛樂系統(音箱,電視等)進行語音互動,應用AI 技術,讓系統更加智慧,可以讓人、照明,家居設備(家電)之間有無縫的互動,讓人的生活更加便利,更加豐富,更加安全;

在商業建築,大型商超中,無處不在智慧照明系統可以結合乙太網通信基礎設施,透過乙太網供電(PoE),將智慧照明系統,和乙太網物聯網通信系統完美融合,更進一步, 結合可見光通信VLc,提供高速安全的LiFi無線通信接 入,或利用可見光定位服務,讓你的購物更加便利更加有趣。

在智慧城市照明中,充分發揮路燈帶電的位置資源,結合傳感器、影像監控、顯示螢幕、無線通信基地台、充電樁等設備,建設多功能路燈系統,作為基礎設施, 將在智慧城市建設中發揮更大作用。

另一方面,智慧照明不僅提供在家居、建築、城市道路,這些環境中,提供以人為中心的照明,也跨越到給萬物提供照明,比如動植物照明,這個也是一個很廣闊的應用領域, 但是需要更多研究,針對不同動植物照明的光配方,和新的照明計量方法。


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