【導(dǎo)讀】經(jīng)歷了上個(gè)世紀(jì)90年代的緩慢發(fā)展，智能照明在中國將會(huì)迎來快速的發(fā)展，特別是隨著通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以及物聯(lián)網(wǎng)和智能家居概念興起，智能照明作為智能家居的重要組成部分，而被各個(gè)智能化廠家和照明廠家重視起來。本文以村田的智能照明解決方案為例，展示了技術(shù)廠商對(duì)該市場(chǎng)的關(guān)注與策略安排。
智能照明是指利用計(jì)算機(jī)、無線通訊數(shù)據(jù)傳輸、擴(kuò)頻電力載波通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)智能化信息處理及節(jié)能型電器控制等技術(shù)組成的分布式無線遙控來實(shí)現(xiàn)對(duì)照明設(shè)備的智能化控制。具有燈光亮度的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)、燈光軟啟動(dòng)、定時(shí)控制、場(chǎng)景設(shè)置等功能;并達(dá)到安全、節(jié)能、舒適、高效的特點(diǎn)。從圖1中可以看出，智能照明市場(chǎng)從2014年開始將有突破性的發(fā)展。
村田作為全球最大的電子元器件供應(yīng)商，也關(guān)注到了智能家居以及物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，并將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到這些市場(chǎng)，發(fā)揮村田的核心技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)不斷地去開發(fā)適合智能照明市場(chǎng)的產(chǎn)品和解決方案，并且已經(jīng)有一定的成果。
圖1，智能照明市場(chǎng)預(yù)測(cè)
城市智能照明系統(tǒng)作為智慧城市的核心子系統(tǒng)，運(yùn)用無線ZigBee、Wi-Fi、GPRS等多種物聯(lián)網(wǎng)和IT技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程單燈開關(guān)、調(diào)光、檢測(cè)等管控功能，開辟了城市照明“管理節(jié)能”的新篇章。
其中與其他的無線通信技術(shù)相比，ZigBee具有低功耗，低數(shù)據(jù)量，抗干擾性高，保密性高等等的特點(diǎn)。而且無法忽視的特點(diǎn)還有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，以及自帶簇群庫(ZCL)的功能。這些特點(diǎn)讓ZigBee在智能照明行業(yè)中的應(yīng)用變得更方便，更簡(jiǎn)單。村田在智能照明中選用的也是ZigBee的通訊方式。[page]
ZigBee模塊
據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一般家庭里照明的用電量是占所有用電量的36%。在工業(yè)上照明的用電量是占所有用電量的50%，因此村田認(rèn)為照明這個(gè)行業(yè)是最適合導(dǎo)入智能系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)節(jié)能的行業(yè)。ZigBee模塊的小尺寸、低功耗的特點(diǎn)決定了ZigBee是應(yīng)用于智能照明中的最佳無線通信方式。目前市場(chǎng)上的LED照明分為家庭用照明與商業(yè)用照明，而未來的照明市場(chǎng)將會(huì)以LED燈為主。
為了證明智能LED照明系統(tǒng)節(jié)能的功效，村田制作所在東京分公司專門設(shè)立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)，導(dǎo)入村田自己開發(fā)的任務(wù)與環(huán)境照明控制系統(tǒng)來做實(shí)驗(yàn)，采集了一些數(shù)據(jù)。
圖2，村田基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的智能照明系統(tǒng)
后端控制設(shè)備上連上了ZigBee模塊，在作為任務(wù)照明的臺(tái)燈上裝上了ZigBee模塊，以及檢測(cè)人體的紅外線傳感器，并且在作為環(huán)境照明頂燈的AC/DC驅(qū)動(dòng)上也連接了ZigBee模塊組成了一個(gè)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)，可以進(jìn)行無線通訊。例如，所有的燈都可以根據(jù)周圍的環(huán)境進(jìn)行調(diào)光，并且通過傳感器可以檢測(cè)周圍有沒有人，在沒有人的情況下系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉設(shè)定區(qū)域內(nèi)的燈，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在這個(gè)系統(tǒng)中，所有的軟件都是村田自己開發(fā)的，不光是在日本，在上海本部專門有一個(gè)團(tuán)隊(duì)在開發(fā)關(guān)于智能照明的解決方案，包括系統(tǒng)軟件以及終端產(chǎn)品。這對(duì)于國內(nèi)的客戶也提供了方便。
通過這個(gè)智能控制系統(tǒng)去控制環(huán)境與任務(wù)照明之后，比之前節(jié)省了63%的功耗，以及減少了63%的CO2排放量。
圖3，智能照明系統(tǒng)具有顯著的節(jié)能效果
[page]智能照明網(wǎng)關(guān)
村田在不斷地優(yōu)化智能照明系統(tǒng)，不斷地?cái)U(kuò)大宅能照明的產(chǎn)品線。目前已經(jīng)開發(fā)出面向于家用照明的系統(tǒng)以及商業(yè)照明的系統(tǒng)，并且也有自己獨(dú)特的產(chǎn)品。例如以下演示系統(tǒng)中的網(wǎng)關(guān)、人感傳感器節(jié)點(diǎn)、AC/DC電源模塊等等……
目前我們所使用的末端設(shè)備如手機(jī)、PAD都是帶有Wi-Fi功能但沒有ZigBee的通訊功能，因此如果要用這些末端設(shè)備去進(jìn)行控制就需要一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換的過程，網(wǎng)關(guān)就是起這種作用。
村田為智能系統(tǒng)推出的網(wǎng)關(guān)，可在各種環(huán)境和情況下了解并控制整個(gè)智能系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)將照明，家電等住宅設(shè)施互相連接進(jìn)行通信，即使不在家中也能夠通過智能手機(jī)或平板電腦對(duì)家里的各種設(shè)備進(jìn)行控制以及收集信息。村田不僅擁有網(wǎng)點(diǎn)等硬件，還有先進(jìn)的軟件技術(shù)，能夠?yàn)榭蛻籼峁┖线m的全方位的解決方案，在建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)上提供快速而靈活的技術(shù)支持。
圖4，村田智能照明網(wǎng)關(guān)
傳感器與電源模塊
村田還將無線通信技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合到一起，開發(fā)了ZigBee傳感器模塊，便于客戶使用。只要預(yù)留一個(gè)接口就可以直接連接到客戶的終端產(chǎn)品上。
村田可集成溫度傳感器、濕度傳感器、紅外線傳感器、電流感應(yīng)變壓器、環(huán)境光傳感器等等傳感器，來制作ZigBee無線傳輸傳感器模塊。
并且也開發(fā)了傳感器節(jié)點(diǎn)終端產(chǎn)品?？蛻艨芍苯邮褂茫瑹o需加工，并且支持電池供電。目前開發(fā)的ZigBee節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品有溫濕度傳感器、紅外線傳感器和智能插座。
村田專門為商業(yè)照明開發(fā)了帶有數(shù)字接口的AC/DC電源模塊，此模塊帶有UART,DALI,PWM三種數(shù)字接口，可以通過UART接口與ZigBee模塊進(jìn)行連接，傳輸信號(hào)去控制電源模塊所帶動(dòng)的所有的LED燈。此電源驅(qū)動(dòng)模塊具有高功率(35W)，低待機(jī)功耗(0.2W)等特點(diǎn)。
利用這些特色產(chǎn)品，村田不僅能實(shí)現(xiàn)單燈短距離調(diào)控系統(tǒng)，配合其他技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)樓宇照明遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。通過網(wǎng)關(guān)的強(qiáng)大功能以及ZigBee的組網(wǎng)特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行入網(wǎng)設(shè)置、組網(wǎng)設(shè)定以及休眠狀態(tài)激活進(jìn)行通訊。
在室內(nèi)我們可以通過網(wǎng)關(guān)使我們的手機(jī)或者平板電腦可以控制家里每一個(gè)帶有ZigBee通訊功能的LED燈，并且像附帶的傳感器、LED燈的開關(guān)都可以裝上ZigBee模塊，即可實(shí)現(xiàn)無線通訊與控制。在室外，我們可以通過云服務(wù)器訪問家里的網(wǎng)關(guān)，從而連接到家庭ZigBee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
