是否所有照明都准备好了物联网?

LED照明的基本数字特性大大增强了可控性,可用于实现各种各样的照明效果,从调光和颜色变化到占用行为。照明已经变得智能且响应迅速,但是当与新兴的物联网(IoT)结合使用时,如果实施更多的传感器,则可以支持更强大的功能。例如,配备摄像头,接近传感器或空气质量传感器的路灯可以帮助管理智能城市。嵌入家用灯具的传感器可以加强危险检测或紧急呼叫。
现在需要解决的问题是如何将新一代的智能灯引入到现有网络中。物联网是一个快速发展的领域,但今天适合新LED照明的业主希望在升级之前长时间运行灯光,以便最大限度地提高投资回报。对于具有多功能和可升级传感器接口的新型智能照明来说,时间可能恰到好处,随时可以利用云计算的发展步伐为用户带来更大的价值。

照明和物联网

智能照明广泛地被理解为涵盖灯的响应的自动化,诸如调光或开/关控制,以增强用户的舒适度并节省能量。可以使用环境光线传感器(ALS)来检测可用的自然光量,从而可以相应地调整灯的输出。它必须位于灯附近,以提供有关环境条件的相关指示,但也应尽量减少对灯本身的照射,以防止虚假调光和增亮。
美信集成已经显示了如何将ALS喜欢的设计MAX44009到室外灯具,如在图1所示的系统是基于Microchip的 PIC18LF4520微控制器。MCU与传感器之间的直接双线连接使硬件相对简单。参考设计将ALS安装在独立的PCB上,以实现最佳的传感器定位。
创建智能照明灯具的ALS图
图1:集成ALS来创建智能照明灯具。
如图2的流程图所示,智能照明控制器软件测量环境光线,跟踪时间,并允许通过简单的用户界面对Lux阈值和早晚接通时间进行编程。这包括一个带有两个7段显示器和指示灯的按钮。Maxim应用笔记AN5320中提供了十六进制格式的控制器软件。
ALS增强照明软件控制流程图
图2:ALS增强照明的软件控制流程图。
ALS对于监测靠近它所管理的灯的环境光的强度是有价值的。另一方面,使用PIR传感器进行占有率检测可用于在办公室,零售空间,工厂单位或家庭等区域打开或关闭相对较远的灯。PIR传感器可以直接连接到灯,类似于ALS传感器。或者,传感器阵列可以支持更先进的功能,例如当乘员走过时照亮走廊的分段,或者当工作人员进入以从特定位置检索货物时选择性地照亮仓库中的区域。

接近传感器作为云连接的物联网终端

德州仪器(TI)提出了一种实现PIR传感器的方法,即将云端连接的物联网端点发送到云端应用。
TI的参考设计基于CC1310 SimpleLink™超低功耗低于1 GHz的无线微控制器。选择用于调节模拟PIR传感器信号的LPV802双运算放大器和TLV3691双比较器是为了最大限度降低总体功耗而设计的纳米功率器件,使传感器可以独立于纽扣电池运行数年。TLV3691比较器作为一个窗口,区分运动和噪声,并在检测到运动时为CPU产生中断。这使得MCU能够在省电模式下工作,以延长电池寿命,并且仅在需要将消息发送回远程主机时才被唤醒。图3显示了传感器节点的功能框图。
CC1310是一款支持各种无线协议的多标准设备,配备了wM-Bus和IEEE 802.15.4g协议栈。该参考设计使用基于IEEE 802.15.4协议栈的应用来处理网关和传感器节点之间的传感算法和低于1 GHz的通信。
运动传感器的TI参考设计的图像作为云连接的IoT端点
图3:运动传感器的TI参考设计,如云连接的IoT端点。

通过物联网获得更多智能照明

通过将传感器连接到云端,可以以多种方式使用数据,而不仅仅是管理照明或其他服务,例如加热或通风。它也可以用来监视使用模式,例如识别活动大于或小于正常的区域或时间。先进的安全应用也是可能的。鉴于PIR传感器可以直接用于激活入侵者警报,云应用程序可以协调更复杂的响应,如向主要人员发送SMS警报,时间戳和记录入侵,然后执行受控锁定。
与智能照明相关的数据的这种增强的使用可以支持各种各样的照明场景。灯罩可以提供理想的位置来定位传感器,因为它们通常安装在正在进行活动的区域的上方,并且具有宽阔且无阻碍的视野。诸如CMOS相机之类的视觉传感器也可以从灯的光线中获益以捕获高质量的图像。
传感器丰富的照明可以在内部或外部应用。在智能城市中,路灯可以监控交通流量和道路使用情况。云应用程序可以提取有关道路工作效果,交通灯序列变化以及协调关闭路灯的有价值的信息,从而优化节能而不影响公民的安全。路灯也是定位相机或其他传感器的理想场所,用于检测车辆,监控受控停车区域并指导执法人员。相反,停车信息可以作为服务提供给司机,帮助找到可用的停车位,以减少拥堵,避免不必要的废气排放。
智能连接照明还可以与家庭或工作场所中的传感器组合,以在紧急情况下提供额外的视觉指示。这对于有听力障碍的人可能是有用的,或者向建筑物外面的人表明可能需要帮助。

利用数据

在整个智慧城市,灯具维护难以管理,实施起来很昂贵。当连接到物联网时,配备有检测其自身故障的灯可立即通知相关维护机构需要更换或维修。传感器可以设计用于检测其他故障,例如需要更换或清洁的损坏或肮脏的镜头。
通过智能照明收集的数据可以为公用事业公司提供有价值的信息,帮助规划服务并确定高峰需求时间框架 功耗数据对于政府机构的能源调查也是有用的。

是否所有照明都准备好了物联网?

已经提出了将各种类型的传感器构建为先进灯具的许多机会,并且随着物联网的功能和覆盖范围的不断扩大,许多其他机构将来可能会变得明显。很容易设想一个时间,大量的灯可能需要升级附加的传感器。
IoT-Ready™联盟已经建议,定义标准化传感器接口的时机是正确的,以使升级尽可能简单。该组织认为,目前安装的LED灯具的使用寿命约为15年,而物联网技术正在迅速发展,并将推动LED灯具在典型使用寿命期间的多次升级。这表明,改变整个夹具以添加新的物联网连接功能将是不经济和不必要的昂贵。通过准备新的LED灯与IoT集成,可以避免这种费用。该联盟的目标是建立一个具有成本效益,低影响力的传感器更换手段,使其可以轻松添加或升级。为了实现这一目标,该组织打算定义电气接口,连接器和机械外形因素。
这一举措是否会在主要的照明厂商和设计师中引起关注还有待观察。另一方面,一些公司可能会“一个人去”,开发一个专有的解决方案,然后游说,使其规范成为事实上的标准。无论哪种方式,如果可以轻松连接到云的新型传感器丰富的灯具开始进入市场,则业界对“智能照明”这一术语的理解可能是升级所致。

结论

像许多新的创新一样,智能照明在短期内提供了令人瞩目的好处,尽管这些功能可能会在未来发挥更大的作用。由于物联网技术正在快速发展,照明行业需要迅速跟上步伐。
 

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