智能照明:以為TA油膩了,其實(shí)滿滿黑科技

照明,從基于鎢絲燈、氣體放電燈的傳統(tǒng)照明跨入基于半導(dǎo)體器件的LED照明,邂逅萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代風(fēng)口,兩者碰撞,激發(fā)出一個(gè)前景廣闊的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能照明時(shí)代。
多傳感融合、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)正在推動(dòng)各個(gè)領(lǐng)域的智能化發(fā)展,并不斷創(chuàng)造出新的應(yīng)用場(chǎng)景。以手機(jī)為控制中心,匯聚了定位技術(shù)、節(jié)能技術(shù),通過應(yīng)用程序?qū)φ彰髟O(shè)備進(jìn)行控制成為新的應(yīng)用形態(tài)。通過無線和有線連接技術(shù),照明設(shè)備甚至可以接入流行的智能家居控制平臺(tái),如亞馬遜搭載智能助手 Alexa 的智能音箱Echo。照明不再只是一個(gè)簡(jiǎn)單的功能,而是成為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代一種新的服務(wù)和體驗(yàn)。

在智能城市照明中,充分發(fā)揮路燈(桿)帶電的位置資源,結(jié)合傳感器、視頻監(jiān)控、顯示屏、無線通信基站、充電樁等設(shè)備,建設(shè)多功能路燈(桿)系統(tǒng),作為基礎(chǔ)設(shè)施, 將在智能城市建設(shè)中發(fā)揮更大作用。
在智能辦公樓和工廠環(huán)境中,通過利用合適的多個(gè)無線協(xié)議(包括ZigBee、 thread和Bluetooth)以及SoC和經(jīng)過認(rèn)證的無線協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)互聯(lián)節(jié)能LED照明,可節(jié)省大量能源,幫助實(shí)現(xiàn)個(gè)性化工作空間,優(yōu)化制造。
此外,智能照明不僅在家居,樓宇,城市道路這些環(huán)境中提供以人為中心的照明,也跨越到給醫(yī)療健康和農(nóng)業(yè)等其他領(lǐng)域,為萬物提供照明,比如動(dòng)植物,這是一個(gè)更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。
以 人 為 本
智能照明的核心是在正確的時(shí)間,通過照明開關(guān),調(diào)光,調(diào)色等方式,在正確的地點(diǎn)給照明的目標(biāo)提供正確的照明,包括合適的照度、色溫、顏色和照明時(shí)長(zhǎng)。不僅需要關(guān)注照明的視覺效應(yīng),更要關(guān)注照明的非視覺效應(yīng),比如光生物安全,光調(diào)節(jié)人的生理節(jié)律,光調(diào)節(jié)人的情緒,也就是應(yīng)該更多的關(guān)注人的健康,這就是“以人為本的照明“。智能照明不僅要做到光是“眼之所見”,還要是“心之所想,情之所需”。

在智能家居照明中,智能照明可以和其他智能家居系統(tǒng)比如安防系統(tǒng),娛樂系統(tǒng)(音箱,電視等)進(jìn)行語音互動(dòng),應(yīng)用AI 技術(shù),讓系統(tǒng)更加智能,讓人、照明,家居設(shè)備(家電)之間無縫互動(dòng),讓生活更加便利,更加豐富,更加安全。
在商業(yè)樓宇和大型商超中,無處不在的智能照明系統(tǒng)可以結(jié)合以太網(wǎng)通信基礎(chǔ)設(shè)施,通過以太網(wǎng)供電(PoE)將智能照明系統(tǒng)和以太網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)完美融合,更進(jìn)一步, 結(jié)合可見光通信VLC,提供高速安全的Wi-Fi無線通信接入,或利用可見光定位服務(wù),讓購物更加便利、更有樂趣。
無 所 不 連
在智能家居照明的應(yīng)用場(chǎng)景,需要考慮整體家居設(shè)備的全連接、操作方便、安全和低功耗。低功耗藍(lán)牙和ZigBee技術(shù)以其在超低功耗、成本和安全性上的顯著優(yōu)勢(shì)成為智能互聯(lián)照明系統(tǒng)的理想無線連接技術(shù)。谷歌,亞馬遜,阿里,騰訊,百度,小米等公司的智能產(chǎn)品生態(tài)鏈中,無線燈光控制都是其中產(chǎn)品最豐富、最受歡迎的版塊之一。
在智能樓宇的應(yīng)用場(chǎng)景,智能照明系統(tǒng)一般需要和樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)動(dòng), ALI由于其簡(jiǎn)單可靠,易安裝等優(yōu)點(diǎn),成為照明連接技術(shù)的不二選擇。無線的連接方式組網(wǎng)更加靈活,比如和ZigBee/thread同源的支持IP的Fairhair連接技術(shù),由于還具有兼容多種樓宇自動(dòng)化協(xié)議的統(tǒng)一通用應(yīng)用層,在智能樓宇這個(gè)復(fù)雜的環(huán)境下,將來會(huì)成為一個(gè)統(tǒng)一的連接方式。

道路照明和公共建筑及設(shè)施照明應(yīng)用場(chǎng)景更關(guān)注連接的長(zhǎng)距離、可靠性和安全性,可以使用電力載波PLC或短距離RF進(jìn)行本地連接,在控制柜或網(wǎng)關(guān)進(jìn)行匯聚,再借助運(yùn)營(yíng)商的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程連接。NB-IOT由于使用國(guó)家許可的專用頻段,由運(yùn)營(yíng)商來建設(shè)可靠的網(wǎng)絡(luò),會(huì)成為道路照明連接的首選,其他技術(shù)如LoRa,sigfox,UnB,ZEtA等會(huì)成為有益的補(bǔ)充。而POE以太網(wǎng)供電的可靠性和低成本的特點(diǎn)也非常適合工業(yè)場(chǎng)景。
大 數(shù) 據(jù) 分 析
無論身在何處,用戶都可利用無線監(jiān)控和控制能力來控制能源使用。利用物聯(lián)網(wǎng)通信連接技術(shù)將照明設(shè)備和相關(guān)的傳感設(shè)備連接起來,對(duì)人的信息、環(huán)境的信息、照明設(shè)備的運(yùn)行信息進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析,根據(jù)人的需求或傳感信息對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行控制。此外,智能和數(shù)據(jù)分析也帶來附加價(jià)值,不僅可以讓消費(fèi)者實(shí)時(shí)查看能量消耗情況,還能夠通過移動(dòng)設(shè)備控制智能物件。
基于位置的照明也是新出現(xiàn)的便利功能。在燈具內(nèi)集成定位功能,利用燈光來判斷人的位置或占位情況。燈具在工業(yè)、商業(yè)、甚至一些戶外場(chǎng)所(如停車場(chǎng)和城市中心)通常均勻地間隔開,因此能夠完美地照射人所在的位置。將燈具的健康狀況與位置相結(jié)合,人們可以預(yù)防性地確定該燈具的維護(hù)時(shí)間,從而節(jié)省時(shí)間與資金。
通過聚合不同時(shí)間和空間的數(shù)據(jù)信息,可確定倉庫、超市甚至停車場(chǎng)的空間利用效率。零售商還可以根據(jù)購物者的位置選擇性地促銷產(chǎn)品。
在智能照明系統(tǒng)中,人機(jī)交互的平臺(tái)、數(shù)據(jù)處理的平臺(tái)和設(shè)備控制平臺(tái)是智能照明系統(tǒng)的核心,也是提供照明服務(wù)的運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。
照 明 即 平 臺(tái)
互聯(lián)照明是增長(zhǎng)最快的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,已經(jīng)超出其照明的基本功能,通過嵌入AI、大數(shù)據(jù)、IOT,與其他智能系統(tǒng)連接起來,正在轉(zhuǎn)型成為支持眾多創(chuàng)新應(yīng)用的智能平臺(tái)。未來五年,“照明即平臺(tái)”會(huì)越來越多地用于控制、監(jiān)控以及自動(dòng)化系統(tǒng)。智能照明所提供的這些附加服務(wù)價(jià)值比照明控制和節(jié)能本身的價(jià)值高出七至十倍。
阿姆斯特丹的梵高博物館已經(jīng)采用藍(lán)牙LED模塊取代了原有的鹵素?zé)粽彰?。這些照明燈由藍(lán)牙開關(guān)控制,使用EnOcean能量收集技術(shù)為無電池型開關(guān)供電。藍(lán)牙傳感器能夠傳輸占用率、勒克斯(照明亮度)級(jí)別、溫度和濕度等數(shù)據(jù)。這些傳感器通過控制環(huán)境,幫助博物館更好地保存無價(jià)藝術(shù)品。此外,燈具、傳感器和網(wǎng)關(guān)可用作藍(lán)牙Beacon,支持博物館根據(jù)館內(nèi)訪客位置提供導(dǎo)航服務(wù)和地標(biāo)信息。


智 能 照 明 的 設(shè) 計(jì) 挑 戰(zhàn)
人工智能技術(shù),高精度的照明控制、家庭自動(dòng)化網(wǎng)關(guān)、藍(lán)牙低功耗mesh,主流的電力線通信以及模塊化的設(shè)計(jì)成為智能互聯(lián)照明的幾大核心技術(shù)。而安全性和節(jié)能則是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)。
將靈活性、無線控制和高能效等特性匯于一身的智能互聯(lián)照明平臺(tái),能夠加快系統(tǒng)開發(fā),并提升用戶投資回報(bào)率。
以安森美的智能照明平臺(tái)方案基本架構(gòu)為例,一個(gè)智能互聯(lián)照明平臺(tái)主要包括以下部分:
高效率PFC電源模塊
高效率、高精度調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器模塊
上行和下行連接
高效率LED
環(huán)境傳感器模塊

據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《智能照明行業(yè)分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示:2013年,全球智能照明市場(chǎng)行業(yè)規(guī)模約57.57億美元,其中燈具和相關(guān)配件市場(chǎng)規(guī)模約為12.87億美元;2015年,全球智能照明市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到78.3億美元,增長(zhǎng)十分迅猛。按照當(dāng)前發(fā)展勢(shì)頭,預(yù)計(jì)2020年可達(dá)243.41億美元,其中燈具和相關(guān)配件市場(chǎng)規(guī)模約為87.1億美元,占比超過5%,年復(fù)合增長(zhǎng)率超過20%。

▲ 2013-2020年全球智能照明市場(chǎng)規(guī)模及同比變化(單位:億美元,%)
國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方面,2022年,中國(guó)智能照明行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為431億元,年增長(zhǎng)率在23%左右。

做為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代一種新的服務(wù)和體驗(yàn),智能照明將徹底融入人們的生活,成為智慧世界不可或缺的一部分。
