解析物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線連接選項(xiàng)—商業(yè)照明

工業(yè)4.0時(shí)代已經(jīng)到來，制造業(yè)已發(fā)生了第四次革命，并通過數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)不斷增強(qiáng)智能與自主系統(tǒng)。照明系統(tǒng)在第四次工業(yè)革命中發(fā)揮著重要的作用，是這場(chǎng)革命的基礎(chǔ)。

在過去的幾年里，商業(yè)照明行業(yè)發(fā)生了一些巨大的變化。商業(yè)照明解決方案已經(jīng)發(fā)展成更加先進(jìn)和精密的系統(tǒng)。采用更加先進(jìn)的照明控制系統(tǒng)主要出于兩個(gè)目的：1）大幅降低能源成本；2）大幅提升建筑用戶的體驗(yàn)。以下是商業(yè)照明系統(tǒng)的進(jìn)化方向：

用無線連接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線連接。此舉是為了大幅降低安裝和持續(xù)維護(hù)成本，尤其是在改造方案中。

實(shí)現(xiàn)許多傳統(tǒng)人工操作功能的自動(dòng)化，從而降低成本。

通過與云連接實(shí)現(xiàn)智能化和決策。

智能燈具（指一個(gè)完整的電燈組）的功能已不僅限于一般的開/關(guān)和亮度調(diào)節(jié)，它們已經(jīng)可以幫助提供性能監(jiān)控、診斷指標(biāo)和電源效率。

如今的燈具還加入了大量的傳感器。燈具正在成為建筑的神經(jīng)系統(tǒng)，它可以使包括暖通空調(diào)在內(nèi)的其他建筑系統(tǒng)更好地運(yùn)行。安裝在燈具中的傳感器包括人員感應(yīng)傳感器、光傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等。

什么是商業(yè)照明？

為什么要部署商業(yè)照明？

商業(yè)照明系統(tǒng)指部署在辦公室、商店、機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、工業(yè)空間和工廠的照明系統(tǒng)。與住宅照明系統(tǒng)相比，商業(yè)照明系統(tǒng)往往具有較高的初始成本、較長(zhǎng)的壽命、較好的耐用性以及較高的維護(hù)和服務(wù)成本。

采用商業(yè)照明系統(tǒng)的主要原因包括最大限度地節(jié)約能源、滿足建筑法規(guī)要求以及提供舒適的使用體驗(yàn)。商業(yè)照明系統(tǒng)一般由以下部分組成：

傳感器：人員感應(yīng)傳感器、光傳感器以及其他多功能環(huán)境傳感器，如溫度、濕度、二氧化碳等。

燈具：指燈組本身以及與燈組的分布、定位和保護(hù)直接相關(guān)的所有部件。

開關(guān)：控制燈組的設(shè)備，能夠直接觸發(fā)開/關(guān)和亮度調(diào)節(jié)等功能。

繼電器：繼電器有時(shí)被用于傳輸來自開關(guān)的控制命令或者實(shí)現(xiàn)邏輯和決策等更高級(jí)的智能功能后重新傳輸命令。

下表（來源：Guidehouse Insights）列出了互聯(lián)照明系統(tǒng)的各個(gè)組成部分。

部署商業(yè)照明系統(tǒng)所帶來的一些收益包括：

提高環(huán)保性，并通過人員感應(yīng)、光、溫度、濕度、空氣質(zhì)量等傳感器降低功耗

提高安裝、部署、調(diào)試和維護(hù)效率，并降低相關(guān)成本

通過自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)對(duì)有價(jià)值、更精細(xì)的數(shù)據(jù)控制和訪問的增強(qiáng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高級(jí)分析

空間的利用和優(yōu)化

用于其他應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施，如設(shè)施內(nèi)的尋路和資產(chǎn)追蹤等

雖然對(duì)于大多數(shù)設(shè)施業(yè)主和管理者而言，轉(zhuǎn)向互聯(lián)和更智能的商業(yè)照明系統(tǒng)似乎是一個(gè)理所當(dāng)然的選擇，但這一轉(zhuǎn)型面臨著一系列挑戰(zhàn)，包括行業(yè)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化、缺乏認(rèn)識(shí)、一些系統(tǒng)缺乏可靠性、安全和隱私問題。

商業(yè)照明系統(tǒng)采用無線連接的方式保證了效益和投資回報(bào)。不過，新系統(tǒng)需要與現(xiàn)有系統(tǒng)的改造相適應(yīng)，才能實(shí)現(xiàn)這樣的效益和投資回報(bào)。最近，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟等無線標(biāo)準(zhǔn)組織與DALI聯(lián)盟（ DiiA）開展合作，力求將最好的物聯(lián)網(wǎng)燈具標(biāo)準(zhǔn)（DALI/D4i）與最好的無線照明控制標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合。DALI聯(lián)盟定義了一個(gè)開源數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)以替代有線照明系統(tǒng)的專有協(xié)議，這越來越受到商業(yè)照明行業(yè)的歡迎，尤其是在歐洲地區(qū)。

互聯(lián)商業(yè)照明無線技術(shù)的關(guān)鍵屬性

在選擇用于商業(yè)互聯(lián)照明應(yīng)用的無線技術(shù)時(shí)，需要考慮幾個(gè)關(guān)鍵屬性，包括可擴(kuò)展性和性能、可靠性、隱私與安全和成本。在具體的應(yīng)用中，這些屬性的優(yōu)先級(jí)別很大程度上取決于所部署的商業(yè)照明系統(tǒng)所在的設(shè)施和所需的功能。下文將定義互聯(lián)商業(yè)照明應(yīng)用中的這些屬性：

可擴(kuò)展性和性能

無線網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性指在對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能影響有限的情況下，適應(yīng)未來增長(zhǎng)（節(jié)點(diǎn)數(shù)量）的能力。性能與擴(kuò)展性一樣重要。如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)在擴(kuò)展時(shí)，性能卻大大降低，那就沒有任何意義。

無線網(wǎng)絡(luò)的性能指衡量網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的指標(biāo)。在商業(yè)照明環(huán)境中，最重要的性能指標(biāo)包括延遲、吞吐量和信號(hào)錯(cuò)誤率。

可靠性

無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性是指在所需時(shí)間內(nèi)將消息從A發(fā)送到B的能力。在商業(yè)照明應(yīng)用中，無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性極為重要。如果使用不可靠的網(wǎng)絡(luò)傳輸傳感器數(shù)據(jù)點(diǎn)，那么可能弊大于利，尤其是對(duì)于時(shí)間敏感的應(yīng)用而言更是如此。無線網(wǎng)絡(luò)通過多種技術(shù)來提高可靠性，包括協(xié)議層面的技術(shù)以及設(shè)計(jì)和實(shí)施層面的技術(shù)。最常見的技術(shù)包括：

依靠追蹤數(shù)據(jù)包的傳輸和接收順序，在發(fā)生錯(cuò)誤的情況下重傳數(shù)據(jù)

錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正（如數(shù)據(jù)冗余、正向糾錯(cuò)技術(shù)等）

增加發(fā)射器的發(fā)射功率

提高接收器的靈敏度

為接收器配備多根天線

通過跳頻避開嘈雜通道

并非所有的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都是一樣的，有些技術(shù)比其他技術(shù)更注重可靠性和穩(wěn)健性。所以在選擇無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時(shí)，一定要仔細(xì)考慮這些參數(shù)，真正了解運(yùn)用什么機(jī)制能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)所需的可靠性水平。

隱私與安全

在任何無線連接系統(tǒng)中，隱私和安全都是主要的關(guān)注點(diǎn)。隨著商業(yè)照明應(yīng)用采集的數(shù)據(jù)量飛速增加，用戶隱私保護(hù)變得日益重要。從安全角度看，無線系統(tǒng)與有線系統(tǒng)相比更容易受到攻擊。在選擇無線技術(shù)時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)并且保護(hù)系統(tǒng)不受網(wǎng)絡(luò)犯罪攻擊。在安全和隱私保護(hù)方面，各種無線技術(shù)之間可能有所不同，所以務(wù)必評(píng)估所選擇的技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)目標(biāo)應(yīng)用所需的保護(hù)水平。

成本

商業(yè)照明系統(tǒng)涉及兩種類型的成本，包括初期一次性的成本（硬件、部署、安裝、調(diào)試和軟件）和經(jīng)常性成本（維護(hù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和軟件）。所以在為商業(yè)照明系統(tǒng)選擇無線技術(shù)時(shí)，必須考慮這兩種成本。

最適合商業(yè)照明的無線技術(shù)比較

基于可擴(kuò)展性和性能、可靠性、互操作性、隱私和安全以及成本等屬性，最適合商業(yè)照明應(yīng)用的無線技術(shù)有藍(lán)牙mesh網(wǎng)絡(luò)（Bluetoothmesh）、無線個(gè)域網(wǎng)（Zigbee）和線程（Thread）。下面讓我們根據(jù)所列出的關(guān)鍵屬性來比較這幾項(xiàng)最常見的技術(shù)：

請(qǐng)務(wù)必注意，有些技術(shù)適合安裝在住宅中，但不一定適合安裝在商業(yè)建筑中。

藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)從根本上解決了商業(yè)照明領(lǐng)域的需求。藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于其他技術(shù)的主要基本特征包括革命性的分布式控制架構(gòu)、革命性的發(fā)布/訂閱消息尋址和革命性的管理型訊息洪泛中繼。這些特性使得藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)能夠以比其他技術(shù)更可靠、更穩(wěn)健的方式處理常見的大規(guī)模工業(yè)部署。

編輯 ：jq