物联网之智慧照明

我受制于大自然的节奏和季节的变化。大自然的季节性过渡包括我可用的阳光周期变化。

写这篇文章,位于我在北半球的位置,我正在经历12月至日的时间。冬至是一年中的那一天,我将获得最少的阳光 - 从日出到日落测量(图1)。

太阳在加拿大不列颠哥伦比亚省的冬至期间设置

图1:加拿大不列颠哥伦比亚省冬至的太阳落山。(来源:Mouser)

不久,春天就会出现。日子会变长,阳光会增加。随着日照量的增加,我享受这种日子的延长。它总是让我的心情变得更好。我可以利用并充分利用下班后的剩余日光,经常骑山地自行车穿过树林,穿过树根,沿着山谷向下走。这个变化的季节的阳光长度会自动进行,无需我的输入或控制。

人很聪明,所以他创造了为自己提供光线的设备。在世界各地的城市,城镇和村庄,人类利用自己创造的照明设备将光线照射到黑暗的深处。文明社会,一种促进文化创造的相互联系的社会秩序,利用这些照明设备来追逐黑暗并为更光明的未来铺平道路。

有一次,这种光源是通过像蜡烛这样的物品。真是一团糟!它必须付出巨大的努力和痛苦来照亮一个大的位置并使其保持良好的照明。

然而,物联网(IoT)的技术现实现在在协调系统内赋予智能连接照明。硬连线和无线系统允许安全数据通过协调和智能的方法连接照明系统。本文阐述了智能连接照明如何实现光明的未来。

智能连接照明

一个变化的季节正在进行中。今天,物联网正在成为技术革命的开端。智能传感器技术射频(RF)无线连接相结合,产生了新的方法来感知和收集数据并将其传输到互联网上。物联网正在实现用于工业和个人(家庭)使用的楼宇自动化建筑物和城市内的自动化正在利用人类智能。具体地,它的目标是在协调和综合的方式的电子系统进行编程以模拟或改善已在此人的智能,因此提供一种自动化系统具有的电平机灵在这种情况下,智能性意味着满足并执行到期望目标或目标的可接受水平的能力。这些努力的目标是生产更智能和更强大的系统,这将改善人们的生活条件,同时降低成本和减少对环境的负面影响。

连接照明系统包括三个关键要素:

  • 光源,如灯泡或LED
  • 一种灯具和机电组件,用于将光源连接并固定到其位置,以及
  • 电灯开关或控制器

过去几年,从传统光源到发光二极管(LED)的快速发展LED照明采用的成功是软件控制,智能,数字,连接照明系统的自然途径。如果采用以前简单的上/下或按钮开/关开关,今天物联网与电子控制照明产品相结合,可实现智能,连接的照明应用。

智能建筑中部署的智能连接照明利用多个电子系统和平台(包括运动传感器),将其与各种照明控制方法相结合,提供适合几乎任何照明控制设置的解决方案。通过物联网连接并采用开放和可配置的基础设施,可以收集数据并将其用于智能决策和有效操作。软件的灵活性和数字设计与控制的简单性为智能照明平台提供了优势领先的电子元件供应商目前正在开发LED,LED驱动器传感器,电力电子和各种电子控制设备,用于智能照明产品。这些制造商正在努力确保其产品成功地与建筑自动化行业中的设计集成或在设计中进行,这是一种明显的趋势。

以这种方式设置的自动照明系统被称为智能照明未来,企业和房主将越来越多地利用连接照明和物联网提供的杠杆作用。智能照明允许对照明水平和颜色进行自动和程序控制,同时识别交通或建筑物占用活动何时需要调整,为用户和所有者提供更优化的体验。无论是办公室,家庭照明,还是路灯照明和交通灯或行人照明,都能在现代城市景观中找到自动化智能照明。智能照明正迅速成为智能城市智能自动化建筑的支柱(图2)。

中国上海的现代智能建筑通过照明提供创新。

图2:中国上海的现代智能建筑利用照明提供创新。(来源:Mouser)

有线和无线

照明系统的智能和智能控制需要牢固可靠的连接。有两种主要的网络方法将智能连接照明和物联网结合在一起:有线和无线。另外,这两种主要的组网方法可以采用各种协作组合,采用各种通信方法和协议,例如蓝牙网状网络,并且仅受应用要求和工程师的创造性的限制。

有线网络依赖于网络中各点之间的直接物理电连接。无线网络不需要设备之间的物理连接,从而无需硬接线。无线网络使网络中的设备可以不受限制地漫游。两种方法都有优点和缺点。智能设计工程师将考虑什么是最适合整个应用程序的,并且可以设计一种解决方案,利用两种网络方法的各自优势,同时减轻各自的不足。

物联网内的智能连接照明需要了解可接受的系统设计,速度,带宽和低延迟连接规范的工程师。硬连线系统在这些特定规格参数中提供最佳性能,但需要将开关硬连线到照明装置,从而降低灵活性。无线设计的结合可能牺牲这些规范中的一些,但提供在硬连线设计的限制内无法实现的配置控制和管理选项。然而,RF无线技术性能的持续和显着改进正在提供以前无法想象或可用的无线设计选项。

智能照明控制和物联网通常采用无线网状拓扑,网络节点之间存在冗余互连(图3)。这些所谓的“多对多”拓扑为智能照明控制提供了令人兴奋的潜力:主要是因为它们的冗余互连可以防止单点节点故障,同时提供低延迟,高速度和出色的效率。Zigbee蓝牙网格是两种流行的协议。

网状网络连接为智能照明控制带来了令人兴奋的潜力。

图3:网状网络连接为智能照明控制带来了令人兴奋的潜力。(来源:Mouser)

Zigbee和蓝牙网格

可以结合低功率和基于标准的无线传感器网络(WSN)产品以满足智能连接照明应用的需求。网络支持系统在全球范围内部署,将各种智能设备安全地连接到应用程序,提供更智能,更环保,更高效的解决方案。

蓝牙一样Zigbee 是无线个域网(WPAN)中通信的规范。Zigbee技术旨在实现低成本,低功耗和低占空比,是WSN和其他跨越潜在距离较远的低功率网络的理想选择。Zigbee基于IEEE 802.15.4标准,但增加了网状网络功能,具有多跳功能和路由协议。支持Star和对等(例如,网状和集群树)网络,使Zigbee动态,可扩展和分散。Zigbee技术并不意味着与Wi-Fi(IEEE 802.11)或蓝牙等技术竞争(IEEE 802.15.1)。相反,Zigbee专为数据传输速率远低于功率效率,网络规模和ad hoc路由容量的应用而设计。

蓝牙网状网络(2017年7月推出)是一种基于蓝牙低功耗(BLE)的协议,可用于智能连接照明和物联网。它采用蓝牙无线电,可以在大约100到1000米的物理距离上运行。作为新的现场,它仍在寻求成功的大规模部署,效率和有效性。各种各样的人才和公司正在稳步地进行改进。

数据

苏格拉底(公元前470-399)指出,美德就是知识。弗朗西斯·培根(1561-1626)宣称知识就会带来力量。在明天的物联网应用中,收集,存储和分析数据将推动知识。物联网将利用数据驱动的洞察力,这将有助于商业和个人决策。这一趋势将提供一系列新的方式来执行和利用智能连接照明,包括保护和监控电源故障和停电,以及协助安排定期维护和保持最高水平的整体运营效率。对人类无法察觉的低延迟,实时决策和响应的需求(<0.05s)将引入更多传感器来收集数据。这些数据将在“智能”边缘进行分析和处理,提供新的更深入的见解,并增加新市场和价值创造的机会。智能连接照明致力于将基于数据的决策变为现实(图4)。

智能物联网有助于将基于数据的决策变为现实。

图4:智能物联网有助于将基于数据的决策变为现实。(来源:Mouser)

安全

数据传输必须保持在防范不利意外和情况的保障之下。必须有可靠和安全的连接。有线系统可以被切断或窃听,无线系统可能会受到可疑或恶意方法的干扰,丢失或访问。智能连接照明系统和物联网使用多层方法进行保护,在整个系统的几个不同点应用安全措施。

此多层方法中的关键步骤可能包括在适当的兼容和受保护的操作系统(OS)中创建适当的凭据和访问授权密码。采用适当的协议将使设备连接成为可能,同时在各种操作条件下提供强大而强大的性能和安全性。应监控每个连接的设备,并使其符合相应的固件和软件版本,以利用最新的保护和安全措施。收集的物联网数据应在更低级别的消费和处理之前以及更高级别的处理之前被摄取和验证,以防止云或更高级别数据处理源的入口错误(图5)。

数据保护对于智能连接照明系统来说至关重要。

图5:数据保护对于智能连接的照明系统来说是必不可少的。(来源:Mouser)

未来

季节变化,技术变化。物联网打开了通过协调系统连接智能照明的大门。硬连线和无线系统允许安全数据通过协调和智能的方法连接照明系统。这种智能连接照明和物联网是我们下一个更光明的季节的技术。想想自火灾,烛光和爱迪生的灯泡以来我们已经走了多远!

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