一切都變“聰明”了。特別是與物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，IoT)相關(guān)的事物，其巨大的市場成長潛力早已被預(yù)言。網(wǎng)絡(luò)的全新可能及由此而來的龐大數(shù)據(jù)，提供了無數(shù)的產(chǎn)品愿景。舉例來說，早餐時，廚房設(shè)備會準(zhǔn)備新鮮的咖啡和熱面包;洗衣時，洗衣機會在紅色襪子將所有白色衣服染成粉紅色之前自動停止洗衣;此外還有能夠自動適應(yīng)環(huán)境的照明系統(tǒng)—無論是在家里、購物中心或街上。

隨著發(fā)光二極管(LED)的導(dǎo)入，思考和設(shè)計過程有了翻天覆地的發(fā)展。為了能使用更有效的控制系統(tǒng)，我們必須學(xué)習(xí)電子學(xué)的新知識，需要產(chǎn)出新設(shè)計和新功能。利用智慧方式發(fā)揮光的用途，其間的可能性幾乎是無窮無盡。

例如，燈具是理想的傳感器節(jié)點。每個房間都有燈，而些燈具通常是位于中央位置。透過傳感器添加更多的智慧是件容易的事情，如光線質(zhì)量、溫度、濕度、空氣質(zhì)量或存在等。這些數(shù)據(jù)可經(jīng)由中央收集并傳送至室內(nèi)的其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而只有在收集到正確的數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)才會做出相對應(yīng)的反應(yīng)。

正確的組合是非常重要的：如何在實體世界和數(shù)字世界之間建立橋梁?將傳感器放進燈具里又有哪些要求?

資料采集及“智能”用途：創(chuàng)造意識

查看多數(shù)建筑物的基本構(gòu)成元素，包括墻壁、門、窗戶、家具或聚會區(qū)域、空調(diào)或通風(fēng)系統(tǒng)和照明設(shè)備等，鑒于電氣網(wǎng)絡(luò)分布及每個房間都有燈具的事實，燈具的確實是理所當(dāng)然的“熱點”。為什么?因為燈具具備所需的一切：電力、房間的中央位置，以及人。

到底要偵測什么?這是制造商的考慮，他們得使用獨特知識來制訂銷售策略，而這策略不能很快地被復(fù)制。

空氣質(zhì)量和濕度是可以被加入建筑自動化的理想?yún)?shù)，如此能節(jié)省能源并增進系統(tǒng)的效率。不過，主動的照明控制也能確保員工在整個工作日充滿活力及彈性，讓員工始終保持斗志。針對能源之星及其他國際標(biāo)準(zhǔn)的許多規(guī)范，智能型傳感器及控制概念已越來越重要。

當(dāng)然，采用傳感器技術(shù)將增加燈具的物料(BOM)成本。然而，我們在這里應(yīng)該要問的是：“這可以創(chuàng)造什么樣的附加價值?”、“哪些特性可以開拓新市場?”檢測空氣中的揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compound，VOC)、火災(zāi)偵測的預(yù)警系統(tǒng)，或是人本照明(Human-centric lighting，HCL)的完整光譜?手持裝置用戶對硬件的抱怨較少，但是卻 會因為裝置沒有傳感器，導(dǎo)致應(yīng)用程序無法開啟新的可能性而感到不滿。

偵測：收集數(shù)據(jù)

要將智慧帶進設(shè)備中，正確的傳感器是重要因素。移動引發(fā)反應(yīng)-收集數(shù)據(jù)讓用戶能以特定的方式做出反應(yīng)。奧地利微電子(AMS)提供直覺式的解決方案：Smart Light Manager和Smart Light Director。借助此一傳感器解決方案，不僅能偵測光線，而且能單獨地對色溫和亮度差異直接做出反應(yīng)。同時，該系統(tǒng)還能被做為傳感器橋接接口，進而連接更多的傳感器。

圖1 燈具中的傳感器技術(shù)做為物聯(lián)網(wǎng)的中樞組件。

例如上述提到的溫度測量、存在測量、濕度測量、空氣質(zhì)量測量(VOC)或氣壓測量等選項。此數(shù)據(jù)可被用于光線質(zhì)量或房間本身：基于傳感器測量數(shù)值的主動亮度控制，能在窗口有足夠陽光透進來時將燈調(diào)暗，或者可以主動測量色溫并加以控制，以實現(xiàn)主動式的日光控制。其他傳感器數(shù)據(jù)則被傳送連接的設(shè)備，并被用于建筑物自動化：空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)可以傳送至通風(fēng)系統(tǒng)，以實現(xiàn)自動控制選項。

圖2 Smart Light Manager AS7211用于光源偵測控制和調(diào)整的整合型傳感器;Smart Light Director AS7225的微控制器則具有直接I2C輸出。

包括I2C接口或UART連接等在內(nèi)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可簡化連接和擴展系統(tǒng)。UART還能采用RS-485網(wǎng)絡(luò)接頭做為數(shù)據(jù)通訊接口，如此能非?？焖俚厥褂?。這就提供了一個簡單的解決方案，其中還包含負(fù)責(zé)收集和處理數(shù)據(jù)的控制中心，無論是無線或是有線。

主動式控制：利用數(shù)據(jù)

傳統(tǒng)照明產(chǎn)業(yè)較喜歡標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，因為能選擇開箱即用，也能組裝成設(shè)計產(chǎn)品，擁有設(shè)計、輸出和效能方面的專業(yè)知識(know how)就已足夠。然而，隨著物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)入固定設(shè)備的需求不斷成長，工程師越來越需要問自己這些問題：在不太了解色度測量、控制技術(shù)甚至光學(xué)方面技術(shù)的情況下，有哪些組件可以輕松實現(xiàn)目標(biāo)?需要多少專業(yè)知識才能促成物聯(lián)網(wǎng)項目?以及產(chǎn)品蘊含了多少知識?

智能和整合型傳感器解決方案可實現(xiàn)此任務(wù)，像是相關(guān)色溫(Correlated Color Temperature，CCT)控制、色彩控制、亮度管理等。舉例而言，可以在幾個燈具之間建置動態(tài)日光控制系統(tǒng)，或者是根據(jù)來自窗口的入射光來調(diào)整亮度(Lux)。人本照明或是節(jié)能項目能快速實施。此外，這些解決方案能提供彈性，讓具有創(chuàng)造性思維的開發(fā)人員可以隨心使用自己的知識，想要發(fā)揮自己的調(diào)光專長并利用實際的傳感器數(shù)據(jù)?一切都沒問題。

有一種方式是借助奧地利微電子Smart Lighting Manager的整合型脈沖寬度調(diào)變(PWM)輸出0~10V，直接影響輸出值。若想要更“聰明”也行，可以透過校準(zhǔn)的反饋回路來自動執(zhí)行調(diào)光或調(diào)整。房間里的所有燈具都要運行5,000K?沒有問題，整合型傳感器能檢測電流值并進行動態(tài)調(diào)整。無論是否使用不同供貨商的LED，還是發(fā)生LED顏色輸出隨著時間老化的現(xiàn)象，只要暖白色和冷白色組合中的LED仍然可以達(dá)到這個溫度，傳感器就能提供相對應(yīng)的CCT調(diào)整。

但是，如果已采用了自己的微控制器，并且想自己運用這些知識，那又該怎么做?如果是這樣，則奧地利微電子的Smart Light Director就是產(chǎn)品首選。此解決方案能利用直接I2C接口將相對應(yīng)的色度值直接送到單獨的控制器。制造商可自行采用動態(tài)控制，例如Dali等。

圖3 快速并簡單地組合傳感器和照明。

網(wǎng)絡(luò)：數(shù)據(jù)的智能處理。

照明市場的戰(zhàn)爭有一個眾所周知的重點：價格壓力。有越來越多的低成本供貨商將新解決方案帶進市場，但他們而不太關(guān)心質(zhì)量要求。不過，具有智能的連網(wǎng)系統(tǒng)不僅能創(chuàng)造獨特的功能，還可以透過目標(biāo)性知識和伙伴來開啟新市場，并且推動持續(xù)成長。

采用開箱即用的網(wǎng)絡(luò)概念，可以將“本地端”的偵測和控制功能直接傳送至云端，因此可以直接解決燈具聯(lián)網(wǎng)的問題。圖4顯示透過整合的UART接口接口，透過藍(lán)牙低功耗(BLE)、Wi-Fi或ZigBee，就可以快速連接至一般的輸入設(shè)備。簡單的AT指令有利于裝置之間的通訊，并確保使用標(biāo)準(zhǔn)化代碼就能在很短的時間內(nèi)建立連結(jié)，其中包括藍(lán)牙(BLE/Smart)、Wi-Fi和ZigBee等典型無線組件及有線以太網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜堆棧和協(xié)議。

圖4 傳感器技術(shù)成為實體空間與數(shù)字世界(云端)之間的橋梁。

參考代碼可用于簡化照明和網(wǎng)絡(luò)之間的復(fù)雜通訊。透過UART接口，還可以使用數(shù)字可尋址調(diào)光接口(digital addressable lighting interface，DALI)或經(jīng)典的RS-485。參考設(shè)計還顯示使用基于Android移動裝置或iPhone，就可以快速解決Set_Lux_Target、Read_Lux_Level或Set_Luminaire_Output_Level等典型指令。即使是圖形用戶接口(GUI)的實現(xiàn)也是非?？焖俸腿菀椎?。

因此，在很短的時間內(nèi)就能建立實體空間及數(shù)字世界的橋梁—也就是物聯(lián)網(wǎng)照明解決方案。使用智能照明整合套件——智能光整合套件(Smart Light Integration Kit，SLIK)就可以在24小時內(nèi)建立原型。

總結(jié)

一旦“開箱即用”的新想法受到矚目，未來的照明設(shè)計師就能夠在價格、效能和功能之間進行選擇。然而，問題在于如何能在競爭中脫穎而出?具有數(shù)字附加價值的云端解決方案有助于解決這個問題，使用者自己就能看出這些新獲得的數(shù)據(jù)該如何被主動使用。習(xí)慣改變了，新的應(yīng)用程序(App)出現(xiàn)或客戶需求不斷變化，只有那些能夠積極應(yīng)對此改變的人，才得以擁有真正的客戶優(yōu)勢。