物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能照明中的應(yīng)用

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能照明解決方案不僅為終端用戶帶來好處，也為商人和管理人員帶來好處。全球智能照明市場預(yù)計(jì)將從2020年的110億美元增長到2030年的440億美元。隨著智能照明的出現(xiàn)，照明領(lǐng)域的最新創(chuàng)新，企業(yè)和政府正在釋放物聯(lián)網(wǎng)的力量，以降低能耗和成本。

本文介紹了智能照明的三個(gè)類別，以及使用物聯(lián)網(wǎng)的智能照明的好處，特別是對相關(guān)設(shè)備制造商和管理人員。

什么是使用物聯(lián)網(wǎng)的智能照明？

智能照明采用支持物聯(lián)網(wǎng)的傳感器、智能燈泡或物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，使用戶能夠通過智能手機(jī)或家庭自動(dòng)化平臺控制家庭或工作場所的照明。智能照明解決方案可以通過智能手機(jī)或智能助手等外部設(shè)備進(jìn)行控制、計(jì)劃或通過聲音或動(dòng)作觸發(fā)。根據(jù)其應(yīng)用和控制方式，市場上的智能照明系統(tǒng)分為三類。

智能燈泡

智能燈泡是一種連接互聯(lián)網(wǎng)的LED燈泡，可以遠(yuǎn)程定制、調(diào)度和控制。智能燈泡是新興的家庭自動(dòng)化和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)產(chǎn)品領(lǐng)域最受歡迎的設(shè)備之一。

智能燈泡可以由移動(dòng)應(yīng)用或物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)控制，并集成Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee或家庭自動(dòng)化系統(tǒng)的自定義連接，并且可以對單個(gè)燈泡進(jìn)行編程，以按指定方式改變輸出。

由于燈泡與互聯(lián)網(wǎng)連接，供應(yīng)商可以利用邊緣計(jì)算為智能燈泡配備內(nèi)置攝像頭、內(nèi)置語音和存在感應(yīng)功能等功能。而對于用戶，可以使用手機(jī)遠(yuǎn)程打開和關(guān)閉智能燈泡、調(diào)整燈光顏色并計(jì)劃其周期。

如果將其連接到其他智能家居設(shè)備，你就可以設(shè)計(jì)規(guī)則，根據(jù)特定事件打開燈，例如開門或安全傳感器被激活。

運(yùn)動(dòng)檢測智能燈

運(yùn)動(dòng)感應(yīng)智能燈通過結(jié)合傳感器、微處理器和無線通信技術(shù)來檢測運(yùn)動(dòng)并做出響應(yīng)。通常，傳感器是被動(dòng)紅外(PIR)傳感器，可檢測視野范圍內(nèi)的熱特征和運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)PIR傳感器檢測到運(yùn)動(dòng)時(shí)，會向微控制器發(fā)送信號，微控制器會分析該信號并打開燈。燈可能會以預(yù)設(shè)的亮度級別打開，也可能會從較低的亮度逐漸升高，具體取決于智能照明系統(tǒng)。

一些智能燈除了運(yùn)動(dòng)檢測之外，還可能包含其他智能傳感器，例如環(huán)境光傳感器，這可以檢測房間內(nèi)的自然光量并適當(dāng)?shù)馗淖児廨敵?。這提高了能源效率，并消除了不必要的照明。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

從云服務(wù)器傳輸?shù)拿顚⑼ㄟ^智能家居協(xié)議、內(nèi)置應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，子設(shè)備的狀態(tài)也可以通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中繼到服務(wù)器。因此，這可以隨時(shí)隨地通過筆記本電腦或手機(jī)輕松操作物聯(lián)網(wǎng)智能照明系統(tǒng)。

智能照明的物聯(lián)網(wǎng)功能

基于照明的室內(nèi)定位系統(tǒng)：物聯(lián)網(wǎng)智能照明可用于室內(nèi)定位，實(shí)時(shí)跟蹤人員和資產(chǎn)。智能照明系統(tǒng)可以使用傳感器和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)可靠地確定建筑物中人員或物品的位置，這可能有利于導(dǎo)航、安全和資產(chǎn)管理。物聯(lián)網(wǎng)智能照明可以通過自動(dòng)改變照明設(shè)置，并在房間無人時(shí)關(guān)閉燈光來幫助最大限度地減少能源消耗。

資產(chǎn)追蹤

使用物聯(lián)網(wǎng)的智能照明系統(tǒng)可用于跟蹤資產(chǎn)，包括商業(yè)和工業(yè)場景中的各種設(shè)備，這有助于優(yōu)化庫存管理，并降低設(shè)備丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

易腐產(chǎn)品狀態(tài)監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)智能照明還可用于監(jiān)控食品和藥品等易腐爛商品的狀況。該系統(tǒng)可以通過在照明裝置中放置傳感器來評估溫度、濕度和其他可能影響物品質(zhì)量的環(huán)境條件。這有助于防止腐敗，減少浪費(fèi)和保持產(chǎn)品質(zhì)量。

優(yōu)化空間利用率

智能照明系統(tǒng)還可用于最大限度地利用工作場所和公共區(qū)域等建筑物的空間。該技術(shù)可以改變照明設(shè)置，并對房間結(jié)構(gòu)提出調(diào)整，以通過研究占用模式和使用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來提高效率和生產(chǎn)力。這可以幫助削減開支，同時(shí)也增加消費(fèi)者的滿意度。

智慧城市

沒有物聯(lián)網(wǎng)(IoT)智能照明，智慧城市就無法運(yùn)轉(zhuǎn)。通過利用傳感器和自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)占用情況、一天中的時(shí)間和其他標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)節(jié)照明，城市能夠節(jié)省能源和金錢。智能照明還有一個(gè)額外的好處，即通過自動(dòng)識別和應(yīng)對意外或危機(jī)等異常情況，提高安全性。

但智慧城市不僅僅是精美的燈光。智能交通、廢物管理、公共安全、醫(yī)療保健以及許多其他互連系統(tǒng)和服務(wù)都是其中的一部分。這些解決方案將幫助城市更高效地運(yùn)行，提高居民的生活水平，并減少對環(huán)境的影響。

由于智能照明設(shè)計(jì)，其通常位于頭頂，這是一個(gè)實(shí)用的位置，可以提供全面覆蓋。智能照明不會損害空間的美學(xué)或功能，也不需要為了改善城市、工業(yè)園區(qū)或商店的照明基礎(chǔ)設(shè)施而進(jìn)行新的建筑設(shè)計(jì)。

智能照明的好處

人們經(jīng)常提到智能照明解決方案對居民的優(yōu)勢，例如易用性和定制化。除了這些終端用戶，設(shè)備制造商和物業(yè)管理人員也可能從智能照明技術(shù)中獲益。

降低制造成本

智能照明系統(tǒng)可以通過使用更少的材料和組件來提高效率。例如，智能LED照明系統(tǒng)比傳統(tǒng)照明系統(tǒng)使用更少的燈泡和固定裝置，從而降低了制造所需材料的數(shù)量。此外，智能照明系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)成使用更少的電力，降低制造成本，并產(chǎn)生更節(jié)能的產(chǎn)品。

增強(qiáng)的產(chǎn)品功能

智能照明可能會被納入設(shè)備制造商的產(chǎn)品中，以帶來新的特性和功能，幫助其產(chǎn)品在市場上脫穎而出，并提升其價(jià)值主張。例如，智能照明系統(tǒng)可以通過語音命令或移動(dòng)應(yīng)用進(jìn)行控制，為消費(fèi)者提供新的便利性和實(shí)用性。

提高能源效率

提高能源效率是智能照明的主要優(yōu)勢之一。管理人員可以使用智能照明監(jiān)控和調(diào)節(jié)整個(gè)設(shè)施的照明消耗，從而優(yōu)化能源使用，并最大限度地減少支出。例如，可以設(shè)置自動(dòng)時(shí)間表，在不需要時(shí)關(guān)閉燈光，或者根據(jù)空間中的自然光量改變燈光的亮度。物聯(lián)網(wǎng)智能照明系統(tǒng)有助于降低能源使用和電力成本，這對利潤產(chǎn)生重大影響。

決策優(yōu)化

智能照明解決方案還可以提供基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有關(guān)能源使用、照明模式和占用水平的重要數(shù)據(jù)，使管理人員能夠做出明智的設(shè)施管理和維護(hù)選擇。人們可以使用從物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)收集的數(shù)據(jù)來檢測其設(shè)施中未充分利用或過度利用的區(qū)域，并相應(yīng)地改變照明。這有助于優(yōu)化設(shè)施利用率，并降低支出。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)如何與智能照明配合使用？

當(dāng)與智能照明一起使用時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)充當(dāng)連接和管理智能照明設(shè)備的中心。具體如下：

通信協(xié)議

智能照明設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)必須能夠相互通信。通常，使用Zigbee、Z-Wave或藍(lán)牙等無線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

數(shù)據(jù)傳輸

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將從智能照明設(shè)備接收數(shù)據(jù)，包括設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)（開/關(guān)）、亮度級別以及其可以處理的任何其他信息。通信協(xié)議用于發(fā)送這些數(shù)據(jù)。

網(wǎng)關(guān)處理

在接收到來自智能照明設(shè)備的數(shù)據(jù)后，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)會處理這些數(shù)據(jù)。這可以保留數(shù)據(jù)以供以后使用、通過數(shù)據(jù)查找趨勢，或根據(jù)收到的信息采取行動(dòng)。

控制與自動(dòng)化

照明設(shè)備的控制和自動(dòng)化是將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與智能照明結(jié)合使用的兩個(gè)主要優(yōu)勢。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以向智能照明系統(tǒng)傳輸指令以打開或關(guān)閉、改變亮度，或編程以一定的間隔打開或關(guān)閉。

智能照明通信接口

物聯(lián)網(wǎng)智能照明可以根據(jù)具體場景的需求選擇多種通信協(xié)議。

Zigbee

Zigbee通常用于智能照明，因?yàn)槠淇梢詫?shí)現(xiàn)可靠的通信和高效的電力使用。一般工業(yè)設(shè)施的室內(nèi)照明系統(tǒng)分為：一般照明、分區(qū)照明、局部照明和混合照明。不同的照明系統(tǒng)也有不同的需求，比如改變室內(nèi)燈光的亮度、分區(qū)分組控制燈光、實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)艄鉅顟B(tài)等，這就要求每個(gè)燈光都能夠在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信。

適當(dāng)?shù)恼彰骺梢蕴岣吖ぷ餍?、降低錯(cuò)誤率并節(jié)省能源。這對及時(shí)獲取工業(yè)照明燈具的實(shí)時(shí)信息，并實(shí)施集中統(tǒng)一管理提出了重要的要求。

傳統(tǒng)照明通常通過電纜通信。有線通信雖然可靠、抗干擾能力強(qiáng)，但也存在布線費(fèi)用高昂的缺點(diǎn)。無線Zigbee技術(shù)可以作為一種簡單、快速、穩(wěn)定的組網(wǎng)方式。

每個(gè)照明控制器可以配備Zigbee模塊并形成網(wǎng)絡(luò)，以與Zigbee網(wǎng)關(guān)通信。同時(shí)，Zigbee網(wǎng)關(guān)可以立即將Zigbee信號轉(zhuǎn)換為Ethernet//WiFi/LTE 4G信息。這樣，燈光的狀態(tài)就實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器。服務(wù)器可以發(fā)送控制命令來改變和控制分組和分區(qū)中的每個(gè)照明燈具。

LoRaWAN

使用LoRaWAN技術(shù)的智能物聯(lián)網(wǎng)照明，比使用其他傳統(tǒng)短距離射頻技術(shù)（BLE、Zigbee等）更具響應(yīng)性、穩(wěn)定性、耐用性、經(jīng)濟(jì)性和競爭力。LoRaWAN是一種流行的長距離、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以在全球自由頻段運(yùn)行，但其需要建設(shè)基站。單個(gè)LoRaWAN網(wǎng)關(guān)可以通過靈活的組網(wǎng)方式處理多個(gè)設(shè)備，從而大大降低建設(shè)成本。

基于LoRaWAN的街道照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相當(dāng)簡單，由四個(gè)主要組件組成：終端節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用數(shù)據(jù)是雙向傳輸?shù)摹＞唧w工作原理如下：

每個(gè)路燈都嵌入了LoRaWAN控制器來控制操作，并將路燈連接到LoRaWAN網(wǎng)關(guān)。LoRa模塊安裝在LoRaWAN網(wǎng)關(guān)上，與光控進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)采集。之后，其將通過4G/WiFi模塊或以太網(wǎng)端口與LoRaWAN服務(wù)器建立TCP連接。LoRaWAN路燈應(yīng)用服務(wù)器發(fā)出的定時(shí)策略可以存儲在本地，并響應(yīng)查詢命令。另一方面，內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的LoRaWAN網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)光傳感器的采集值，智能地調(diào)節(jié)燈的開/關(guān)。

遠(yuǎn)程應(yīng)用服務(wù)器可以作為數(shù)據(jù)中心進(jìn)行管理和分析，也可以供用戶使用瀏覽器進(jìn)行操作和查詢。

Z-Wave

Z-Wave在很多方面與Zigbee類似，但其范圍更短且功耗更低。Z-Wave通常用于住宅環(huán)境，因?yàn)槠湟子谠O(shè)置，并支持多種設(shè)備。

藍(lán)牙

藍(lán)牙用于物聯(lián)網(wǎng)智能照明，特別是在較小的網(wǎng)絡(luò)或范圍不受關(guān)注的環(huán)境中。藍(lán)牙易于設(shè)置并得到廣泛支持，但范圍比Zigbee或Z-Wave短。

藍(lán)牙低功耗（BLE）因其低功耗、小尺寸和兼容性，而成為物聯(lián)網(wǎng)智能照明應(yīng)用的良好選擇。BLE還支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，使多個(gè)設(shè)備能夠相互通信并擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)范圍，而無需額外的基礎(chǔ)設(shè)施。

Wi-Fi

Wi-Fi可用于物聯(lián)網(wǎng)智能照明，特別是在需要將大量設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中。Wi-Fi具有相對較廣的覆蓋范圍和較高的帶寬，但比其他協(xié)議更耗電。

SoC技術(shù)在照明領(lǐng)域的應(yīng)用

近年來，智能照明技術(shù)的使用越來越受歡迎，因?yàn)槠渚哂兄T多優(yōu)點(diǎn)，包括提高便利性、能源效率和生活質(zhì)量。然而，智能照明設(shè)備必須能夠成功地與其他智能家居設(shè)備連接，包括智能手機(jī)、語音助手和其他設(shè)備，才能充分享受這些優(yōu)勢。多協(xié)議SOC可以在這種情況下提供幫助。

靈活性

被稱為多協(xié)議SOC的單芯片能夠支持多種無線通信協(xié)議，包括藍(lán)牙、Zigbee、Wi-Fi和Thread。無論采用何種通信協(xié)議，智能照明產(chǎn)品都能夠與更多其他設(shè)備進(jìn)行交互。例如，智能燈可以由語音助手通過Wi-Fi，或通過帶有多協(xié)議SOC的藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)使用智能手機(jī)應(yīng)用操作。

互操作性

在智能照明產(chǎn)品中采用多協(xié)議SOC的另一個(gè)顯著好處是互操作性。由于使用的通信協(xié)議種類繁多，將智能照明設(shè)備納入單個(gè)網(wǎng)絡(luò)可能具有挑戰(zhàn)性。然而，多協(xié)議可以通過支持多種協(xié)議來確保各種設(shè)備能夠以輕松的方式彼此連接。對于統(tǒng)一集成的智能家居生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，互操作性是必不可少的。

安全

智能照明行業(yè)的安全問題可能會產(chǎn)生嚴(yán)重影響。SoC必須能夠處理復(fù)雜的加密和身份驗(yàn)證流程，以滿足智能照明的苛刻需求?，F(xiàn)代高效的加密方法，可以由最新一代芯片中強(qiáng)大的處理器進(jìn)行處理，從而防止非法訪問，并保護(hù)用戶數(shù)據(jù)。SoC通常配備專門的硬件安全模塊，以更有效地促進(jìn)加密技術(shù)。

提高效率

具有更多功能的軟件堆?？梢杂删哂懈咛幚砟芰痛鎯ζ髻Y源的芯片來處理。這立即導(dǎo)致智能照明設(shè)備支持的功能增加。例如，這些特性可以支持電池操作、實(shí)時(shí)同步系統(tǒng)、用于LED燈具自動(dòng)控制的時(shí)間調(diào)度器等。

成本效益高

單個(gè)多協(xié)議SOC可以滿足所有要求，而不需要大量芯片來處理各種通信協(xié)議。通過讓消費(fèi)者更容易獲得和經(jīng)濟(jì)效益更高的智能照明設(shè)備，這可以降低其總體成本。

選擇嵌入高性能SOC的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，可以幫助更高效地實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能照明。帶有RK3328和RK3308等芯片的SOC是合適的選擇。

智能照明常見問題解答

問：智能燈關(guān)掉后會耗電嗎?

答：會。即使處于關(guān)機(jī)或待機(jī)狀態(tài)下，智能燈也會消耗電力。智能燈仍然需要藍(lán)牙或互聯(lián)網(wǎng)連接，才能使用智能手機(jī)或其他智能設(shè)備打開。

問：智能照明產(chǎn)品貴嗎？

答：根據(jù)產(chǎn)品類型及其提供的功能，智能照明產(chǎn)品的成本可能會有所不同。然而，長期的節(jié)能和增強(qiáng)的功能，可以使智能照明產(chǎn)品成為一項(xiàng)合理的投資。許多智能照明產(chǎn)品的價(jià)格與傳統(tǒng)照明產(chǎn)品相比具有競爭力。

問：可以在沒有智能家居系統(tǒng)的情況下使用智能照明產(chǎn)品嗎？

答：可以，很多智能照明解決方案可以獨(dú)立使用，無需智能家居系統(tǒng)。通過將智能照明產(chǎn)品與智能家居系統(tǒng)相結(jié)合，可以添加語音控制和自動(dòng)調(diào)度等功能。

問：智能照明設(shè)備可以用于商業(yè)建筑嗎？

答：由于智能照明為家庭提供了許多與智能照明解決方案相同的優(yōu)勢，例如提高能源效率和更好地控制照明水平，智能照明設(shè)備確實(shí)在商業(yè)建筑中越來越受歡迎。

問：物聯(lián)網(wǎng)照明如何工作？

答：物聯(lián)網(wǎng)智能照明采用無線開關(guān)，無需將燈開關(guān)直接連接到固定裝置。然后將這些燈泡連接到網(wǎng)絡(luò)，從而可以從云端對其進(jìn)行監(jiān)控。

問：智能燈泡是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備嗎？

答：智能燈泡是一種連接互聯(lián)網(wǎng)的LED燈泡，可以遠(yuǎn)程定制、調(diào)度和控制。智能燈泡是不斷增長的家庭自動(dòng)化和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)產(chǎn)品類別中最受歡迎的產(chǎn)品之一。

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