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LED照明的基本數(shù)字特性大大增強(qiáng)了可控性，可用于實現(xiàn)各種各樣的照明效果，從調(diào)光和顏色變化到占用行為。照明已經(jīng)變得智能且響應(yīng)迅速，但是當(dāng)與新興的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）結(jié)合使用時，如果實施更多的傳感器，則可以支持更強(qiáng)大的功能。例如，配備攝像頭，接近傳感器或空氣質(zhì)量傳感器的路燈可以幫助管理智能城市。嵌入家用燈具的傳感器可以加強(qiáng)危險檢測或緊急呼叫。
現(xiàn)在需要解決的問題是如何將新一代的智能燈引入到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中。物聯(lián)網(wǎng)是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域，但今天適合新LED照明的業(yè)主希望在升級之前長時間運行燈光，以便最大限度地提高投資回報。對于具有多功能和可升級傳感器接口的新型智能照明來說，時間可能恰到好處，隨時可以利用云計算的發(fā)展步伐為用戶帶來更大的價值。
照明和物聯(lián)網(wǎng)
智能照明廣泛地被理解為涵蓋燈的響應(yīng)的自動化，諸如調(diào)光或開/關(guān)控制，以增強(qiáng)用戶的舒適度并節(jié)省能量?？梢允褂铆h(huán)境光線傳感器（ALS）來檢測可用的自然光量，從而可以相應(yīng)地調(diào)整燈的輸出。它必須位于燈附近，以提供有關(guān)環(huán)境條件的相關(guān)指示，但也應(yīng)盡量減少對燈本身的照射，以防止虛假調(diào)光和增亮。
美信集成已經(jīng)顯示了如何將ALS喜歡的設(shè)計MAX44009到室外燈具，如在圖1所示的系統(tǒng)是基于Microchip的 PIC18LF4520微控制器。MCU與傳感器之間的直接雙線連接使硬件相對簡單。參考設(shè)計將ALS安裝在獨立的PCB上，以實現(xiàn)最佳的傳感器定位。
圖1：集成ALS來創(chuàng)建智能照明燈具。
如圖2的流程圖所示，智能照明控制器軟件測量環(huán)境光線，跟蹤時間，并允許通過簡單的用戶界面對Lux閾值和早晚接通時間進(jìn)行編程。這包括一個帶有兩個7段顯示器和指示燈的按鈕。Maxim應(yīng)用筆記AN5320中提供了十六進(jìn)制格式的控制器軟件。
圖2：ALS增強(qiáng)照明的軟件控制流程圖。
ALS對于監(jiān)測靠近它所管理的燈的環(huán)境光的強(qiáng)度是有價值的。另一方面，使用PIR傳感器進(jìn)行占有率檢測可用于在辦公室，零售空間，工廠單位或家庭等區(qū)域打開或關(guān)閉相對較遠(yuǎn)的燈。PIR傳感器可以直接連接到燈，類似于ALS傳感器。或者，傳感器陣列可以支持更先進(jìn)的功能，例如當(dāng)乘員走過時照亮走廊的分段，或者當(dāng)工作人員進(jìn)入以從特定位置檢索貨物時選擇性地照亮倉庫中的區(qū)域。
接近傳感器作為云連接的物聯(lián)網(wǎng)終端
德州儀器（TI）提出了一種實現(xiàn)PIR傳感器的方法，即將云端連接的物聯(lián)網(wǎng)端點發(fā)送到云端應(yīng)用。
TI的參考設(shè)計基于CC1310 SimpleLink™超低功耗低于1 GHz的無線微控制器。選擇用于調(diào)節(jié)模擬PIR傳感器信號的LPV802雙運算放大器和TLV3691雙比較器是為了最大限度降低總體功耗而設(shè)計的納米功率器件，使傳感器可以獨立于紐扣電池運行數(shù)年。TLV3691比較器作為一個窗口，區(qū)分運動和噪聲，并在檢測到運動時為CPU產(chǎn)生中斷。這使得MCU能夠在省電模式下工作，以延長電池壽命，并且僅在需要將消息發(fā)送回遠(yuǎn)程主機(jī)時才被喚醒。圖3顯示了傳感器節(jié)點的功能框圖。
CC1310是一款支持各種無線協(xié)議的多標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，配備了wM-Bus和IEEE 802.15.4g協(xié)議棧。該參考設(shè)計使用基于IEEE 802.15.4協(xié)議棧的應(yīng)用來處理網(wǎng)關(guān)和傳感器節(jié)點之間的傳感算法和低于1 GHz的通信。
圖3：運動傳感器的TI參考設(shè)計，如云連接的IoT端點。
通過物聯(lián)網(wǎng)獲得更多智能照明
通過將傳感器連接到云端，可以以多種方式使用數(shù)據(jù)，而不僅僅是管理照明或其他服務(wù)，例如加熱或通風(fēng)。它也可以用來監(jiān)視使用模式，例如識別活動大于或小于正常的區(qū)域或時間。先進(jìn)的安全應(yīng)用也是可能的。鑒于PIR傳感器可以直接用于激活入侵者警報，云應(yīng)用程序可以協(xié)調(diào)更復(fù)雜的響應(yīng)，如向主要人員發(fā)送SMS警報，時間戳和記錄入侵，然后執(zhí)行受控鎖定。
與智能照明相關(guān)的數(shù)據(jù)的這種增強(qiáng)的使用可以支持各種各樣的照明場景。燈罩可以提供理想的位置來定位傳感器，因為它們通常安裝在正在進(jìn)行活動的區(qū)域的上方，并且具有寬闊且無阻礙的視野。諸如CMOS相機(jī)之類的視覺傳感器也可以從燈的光線中獲益以捕獲高質(zhì)量的圖像。
傳感器豐富的照明可以在內(nèi)部或外部應(yīng)用。在智能城市中，路燈可以監(jiān)控交通流量和道路使用情況。云應(yīng)用程序可以提取有關(guān)道路工作效果，交通燈序列變化以及協(xié)調(diào)關(guān)閉路燈的有價值的信息，從而優(yōu)化節(jié)能而不影響公民的安全。路燈也是定位相機(jī)或其他傳感器的理想場所，用于檢測車輛，監(jiān)控受控停車區(qū)域并指導(dǎo)執(zhí)法人員。相反，停車信息可以作為服務(wù)提供給司機(jī)，幫助找到可用的停車位，以減少擁堵，避免不必要的廢氣排放。
智能連接照明還可以與家庭或工作場所中的傳感器組合，以在緊急情況下提供額外的視覺指示。這對于有聽力障礙的人可能是有用的，或者向建筑物外面的人表明可能需要幫助。
利用數(shù)據(jù)
在整個智慧城市，燈具維護(hù)難以管理，實施起來很昂貴。當(dāng)連接到物聯(lián)網(wǎng)時，配備有檢測其自身故障的燈可立即通知相關(guān)維護(hù)機(jī)構(gòu)需要更換或維修。傳感器可以設(shè)計用于檢測其他故障，例如需要更換或清潔的損壞或骯臟的鏡頭。
通過智能照明收集的數(shù)據(jù)可以為公用事業(yè)公司提供有價值的信息，幫助規(guī)劃服務(wù)并確定高峰需求時間框架 功耗數(shù)據(jù)對于政府機(jī)構(gòu)的能源調(diào)查也是有用的。
是否所有照明都準(zhǔn)備好了物聯(lián)網(wǎng)？
已經(jīng)提出了將各種類型的傳感器構(gòu)建為先進(jìn)燈具的許多機(jī)會，并且隨著物聯(lián)網(wǎng)的功能和覆蓋范圍的不斷擴(kuò)大，許多其他機(jī)構(gòu)將來可能會變得明顯。很容易設(shè)想一個時間，大量的燈可能需要升級附加的傳感器。
IoT-Ready™聯(lián)盟已經(jīng)建議，定義標(biāo)準(zhǔn)化傳感器接口的時機(jī)是正確的，以使升級盡可能簡單。該組織認(rèn)為，目前安裝的LED燈具的使用壽命約為15年，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在迅速發(fā)展，并將推動LED燈具在典型使用壽命期間的多次升級。這表明，改變整個夾具以添加新的物聯(lián)網(wǎng)連接功能將是不經(jīng)濟(jì)和不必要的昂貴。通過準(zhǔn)備新的LED燈與IoT集成，可以避免這種費用。該聯(lián)盟的目標(biāo)是建立一個具有成本效益，低影響力的傳感器更換手段，使其可以輕松添加或升級。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，該組織打算定義電氣接口，連接器和機(jī)械外形因素。
這一舉措是否會在主要的照明廠商和設(shè)計師中引起關(guān)注還有待觀察。另一方面，一些公司可能會“一個人去”，開發(fā)一個專有的解決方案，然后游說，使其規(guī)范成為事實上的標(biāo)準(zhǔn)。無論哪種方式，如果可以輕松連接到云的新型傳感器豐富的燈具開始進(jìn)入市場，則業(yè)界對“智能照明”這一術(shù)語的理解可能是升級所致。
結(jié)論
像許多新的創(chuàng)新一樣，智能照明在短期內(nèi)提供了令人矚目的好處，盡管這些功能可能會在未來發(fā)揮更大的作用。由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在快速發(fā)展，照明行業(yè)需要迅速跟上步伐。