如何利用智慧照明系统加速智慧城市应用实现

2019-11-06 09:38:26 来源:Diego Grassi / Stefan Berggren, u-blox
资讯频道文章B

[摘要] 由于照明系统无处不在,智慧照明已成为推动智慧城市应用的重要力量。除了能提供远端监控、自动调光等功能,更重要的是利用连网照明做为智慧城市应用的骨干,可实现包括环境监控、公共安全与交通流量监控等IoT加值应用服务。

  由于照明系统无处不在,智慧照明已成为推动智慧城市应用的重要力量。除了能提供远端监控、自动调光等功能,更重要的是利用连网照明做为智慧城市应用的骨干,可实现包括环境监控、公共安全与交通流量监控等IoT加值应用服务。

  过去十年来,高效能LED灯已逐渐取代了传统的白炽灯(俗称钨丝灯)。此外,由于连网照明系统的兴起,由远端来监控照明系统也变得轻而易举。现在,随着智慧照明基础架构的就绪,在城市、商店、办公室和工厂等各种场所都已经能运用智慧照明的连网功能来提供新的加值服务。

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  智慧照明,不只节省能源而已

  目前,照明的耗电量约占全球供电的1/5,光是用LED灯来取代传统灯泡,就能节省27%~29%的能源,并减少6%的温室气体排放。若再进一步採用整合了在场感测(occupancy sensing)、照度和调光功能的智慧照明系统,则可节省高达66%的能源。

  智慧照明系统带来的效益,不仅是节省能源而已,它还能提供建筑物管理人员远端控制的能力,不但能够快速检测和修復故障,并能进一步实现预防性维护、提升住户的舒适度。若在户外,它还能依据所在的地点与时间,适切地提供所需的照明,不但能降低耗电量和光害,还能提升公共安全。

  选用适当的无线通讯技术

  受惠于蜂巢式、短距离等无线通讯技术的快速进展,现在已有多种技术可满足智慧照明系统的需求。以LTEM和NBIoT的低功耗广域网路(LPWAN)为例,它可透过蜂巢式网路基地台把任意数量的灯具连接至云端上的控制平台。而短距离技术,包括蓝牙或Wi-Fi,则是能把一些数量的灯具连接至控制装置。

  此外,包括Bluetooth mesh、Thread或ZigBee等网状网路技术,能够大幅扩展覆盖範围,让讯息从一个节点跳到另一个节点,直到抵达目的终点为止。毛细网路(capillary networks)则是利用蜂巢式或乙太网路的连接性,把网状网路连接到云端,以便进行监视和控制。

  另一方面,把GNSS定位功能纳入智慧照明系统也能带来经济效益。举例来说,若能更準确掌握路灯的位置,将能减少安装与维修过程的错误和成本,并能根据卫星定位资讯提供最佳化的调光效能。不过,在大楼林立的都会区中,卫星讯号容易因为干扰而降低定位準确度,这时应考虑採用能同步接收四大卫星系统(GPS、Glonass、北斗、伽利略)的GNSS接收器,才能确保效能。

  无论选择哪种技术,它们都具有无线应用的主要优点:易于部署、维护和扩充。因此,为符合各种不同的应用,在开发和部署智慧照明系统时需要谨慎地选择通讯技术,并针对其特定的使用需求进行最佳化设计,以确保能可靠运作。

  实现新的加值服务

  购物中心和零售商店已开始利用上述提到的各类无线通讯网路来部署加值应用,例如,透过智慧照明系统中的蓝牙信标(beacon)来追踪客户,业者能够透过智慧型手机提供动态和个人化的商品讯息,掌握客户的喜好来设计商店佈置,并协助客户找到自己喜欢的商品。

  在工业应用上,智慧照明系统可用来实现室内定位服务,以追踪有价值的资产、工具、设备和人员。蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)已于今年稍早发布最新的蓝牙5.1规範,可望带动更多的应用。此规範新增的寻向(direction finding)功能,可以实现公分级的定位準确度,业者可以设置分散式感测器来监视空间的使用情况,以最佳化空间配置,并追踪员工以确保他们不会擅自进入未经授权不得进入的区域。

  在户外方面,智慧路灯也可以为各种智慧城市应用提供连网通讯的骨干。举例来说,以电池供电的智慧停车感测器可以把它监控的停车场状态传送到最近的路灯,再由路灯把讯息发送到云端。此外,交通流量监控、数位看板和智慧交通控制应用,例如V2X通讯、灯号控制以及公共事件监控等,都是智慧路灯于智慧城市应用的一些典型範例。

  透过在室内及户外策略性地安装大量的照明装置,智慧照明系统正逐渐演变成可供利用的骨干,为IoT应用提供更多的加值服务。

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  智慧照明系统可实现包括环境监控、公共安全与交通流量监控等IoT加值应用服务。

  结语

  由于照明系统无处不在,智慧照明已成为推动智慧城市应用的重要力量。除了能提供远端监控、自动调光等功能,更重要的是利用连网照明做为智慧城市应用的骨干,可实现包括环境监控、公共安全与交通流量监控等IoT加值应用服务。

  对于智慧照明应用来说,针对各种不同的使用情境,没有单一方案能够符合所有的需求,需考虑结合运用不同的通讯技术和网路拓朴(Topology)。为了协助开发人员解决面对各种无线技术选项无所适从的困难,智慧照明系统相关业者应与能够同时提供蜂巢式、短距离以及定位技术产品的供应商合作,透过一站购足的全面方案以及丰富的经验与技术支援能力,将有助于缩短新产品的开发时程。



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[责任编辑:黄文凤]

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