智能LED照明需要新的通信策略

作者:Fulham :全球营销和商业发展副总裁 Russ Sharer

每个人都在谈论智能照明,但是谁在做一些使之成为现实的事情呢?已有可以增加LED照明系统智能化的技术,但是真正的问题是如何连接灯具?照明通信没有一个占主导地位的标准,没有人愿意去做错误的技术。经过多年的“几乎”的承诺,终于有一些开放标准的方法,如蓝牙网和以太网,在今天提供照明控制,并为未来的智能照明或物联网(IoT)提供一个理想的平台。

节约能源通常是利用智能照明的第一个好处。根据美国能源信息管理局的说法,商业建筑中使用的能源有17%用于照明(如图1所示)。商业大厦的管理者已经通过切换到LED来节约能源,从2003年到2012年,照明用电总量从38%下降到17%。Gartner预测,智能照明的节能最终可能高达90%。

然而潜在的好处只有从节约能源开始。对于智能照明系统有一个共同的标准,也为建筑自动化和智能城市开辟了许多可能性。在任何建筑物中,灯具是最常见的电器设备,数量超过墙壁插座。城市路灯也是如此。为这些灯具配备传感器来监测附近地区的情况以及提供集中照明控制是可能的。从照明转变到增值系统。

为了实现这一转变,你需要智能照明和控制。智能可以被整合到LED灯具中,但控制必须是分布式的和集中的。让我们先来看一下智能灯具,然后再看看添加通信的挑战。

 

从聪明的照明到智能照明

固态智能是迈向智能照明系统的第一步。在LED装置中嵌入可编程性,可以在灯具级很容易地控制LED,调节色调、光强、调光和能耗等特性。我们把这些可编程的LED灯标为“聪明”的照明设备:当它们被安装时,或者当它们在使用寿命内需要调整时,可以在工厂中单独编程的灯具。要成为智能照明,你只需要添加通信。

当你对大多数人说“照明控制”时,他们会想到一个简单的调光开关。现在我们有四种基本的照明控制:

*手动-最简单的照明控制是开关或手动调光开关。

*定时控制-在简单的灯光控制下增加一个计时器,什么时候灯亮或关闭,以节省能源。

*占用控制——使用运动传感器来检测房间的占用情况:当房间是空的时候,灯保持关闭,以节省能源。

*捕光——使用光传感器来检测周围的光线,并相应地调整房间的照明,例如,在一个阳光明媚的日子,有窗户的房间需要更少的人工照明。

所有这些策略都提供了最简单的照明控制类型。使用可编程的LED元件可以让你在一定程度上定制灯具,但控制仍然是高度本地化的,通常只有一个房间。它的安装成本较低,但功能有限,使得添加或更改灯具变得困难,并多了一个潜在的故障点。

智能照明采用集中式楼宇自动化控制系统。安装初期可能较昂贵,但提供了更多的长期效益。例如,你不仅可以控制整个基础设施的能源管理,而且还可以从一个位置调优特定的灯具或整个空间。集中式照明控制还提供更详细的能耗和照明性能的数据,以监测节能,甚至当一个灯具要失效时,它可以发出警报。

现在考虑使用智能照明作为整个建筑管理平台的一部分的可能性。传感器可以放置在有灯具的任何地方,并且这些传感器可以为应用程序提供信息,如HVAC、防止入侵者的运动检测、烟雾检测、触发警报、激活自动门锁、提供应急照明、监测空气质量等。你甚至可以将这个模型扩展到整个城市,使用安装在路灯中的传感器监测交通和控制交通信号灯、监控天气状况、按需照明的特定区域以及管理能源消耗。

传感器可能是可编程的—聪明的—并且可以适应多种用途,但它们仍然需要与中央控制器进行通信,才可以被认为是智能照明。但是什么是最好的通信策略,以及如何确保不同的通信协议是可互操作的呢?

进入物联网

互联网已经成为几乎所有事物的通用通信平台,包括机器对机器的通信。物联网承诺将彻底改变包括照明在内的设备的监控和控制。事实上,照明为物联网基础设施提供了理想的骨架:

*灯具定期安装,并可随时配备物联网传感器。

*建筑照明系统连接到一个单一的、稳定的电源,一个潜在的中央控制点。

*在商业建筑中,灯具比其他任何电子系统都要普遍,包括电源插座。

安装在灯具中的传感器可以将各种数据传输回中央控制台。由于照明无处不在,它是物联网的理想选择。然而,互联网协议(IP)控制器必须找到与已建立的照明控制和通信标准互操作的方法,例如:

*DALI—数字可寻址照明接口(DALI),它正在成为包括LED在内的数字照明控制的首选标准之一。

*ZigBee—ZigBee是一种无线标准,它提供包括照明的对各种类型设备的控制,并已被互连照明联盟认可。

*TALQ—专为户外照明系统设计,作为一种常用的管理软件标准。

这些只是一些最受欢迎的照明通信标准。这些标准不是为了共同工作而设计的,它们也不是相互排斥的。相反,它们倾向于以分层标准进行互操作(如图2所示)。例如,在楼宇自动化中,每个层使用不同的控制协议分层控制。BACnet,用于集成楼宇自动化的协议,提供了用于自动化控制的主控制总线,但是通信的第二层支持其他的机器级通信协议。

物联网可能会以同样的方式发展,作为其他控制协议的通用聚合平台。为了支持物联网,现有的照明标准和灯具需要兼容和互操作。

蓝牙网状网无线连接

除了可互操作的标准,智能照明解决方案还需要一个连通性平台。智能照明不可能建立在现有的照明系统的基础上,而是基于ZigBee、Wi-Fi和蓝牙网状网等无线标准。我们认为,蓝牙网状网尤其为智能照明应用提供了令人感兴趣的可能性。

蓝牙网状网创建于2015年,并在2017年作为网络标准被采用,作为蓝牙低功耗(BLE)无线电标准的扩展。蓝牙网状网为大型设备网络提供了多对多的网络,例如资产跟踪、无线传感器网络和楼宇自动化。它特别适合于采用小设备数据包的需要数百或数千个设备进行通信的IOT网络。

对于智能照明应用,蓝牙网状网具有许多优势:

*工业级网络—蓝牙网状网已经被测试并被证明是一个真正的、工业级的解决方案,为商业建筑和工厂自动化提供可靠性、可扩展性和安全性。

*经过验证的互操作性—明确定义的开放标准使得开发真正互操作的产品变得更加容易。蓝牙网状网通过提供以下性能保证了互操作性:

i)全栈实现;

II)规范核心的互操作性;

iii)经验定的互操作性工具和流程。

*成熟的技术—虽然蓝牙网状网本身仍然相对较新,但是蓝牙无线连接已经存在了一段时间了,并已被大多数寻求无线解决方案的供应商所接受。

*配置简单—我们大多数人携带的智能手机都集成了蓝牙,只不过它成了一款远离控制照明的免费应用。

蓝牙网状网也有助于互联网控制的Web集成。尽管蓝牙范围一般为200 m,但蓝牙网状网提供的可扩展性远远超过了单个蓝牙传输。………………………………….

作者简介
Russ Sharer是Fulham公司全球营销和业务发展副总裁,Fulham公司是一家拥有超过25年B2B市场营销和销售经验的商业领袖,其中包括成功的软件和网络设备新创公司。Fulham为全球照明制造商提供创新和节能照明子系统和零部件的制造商。

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