1. 程式人生 > >IoT之智慧照明

IoT之智慧照明

大多數照明控制系統仍然基於遺留的連線模型,這些模型是該領域專有的。 與物聯網技術的深入整合是下一個主要的顛覆性轉變,這將導致真正的智慧照明與建築連線管理的基礎設施無縫結合。 物聯網處理和連線能夠提高可持續性和可維護性,並在我們與我們生活或工作的空間的互動中增強了個性化的使用者體驗,從而提高了舒適性和幸福感。

在過去的三年裡,一個由歐洲主要公司組成的財團致力於定義和實施一套智慧固態照明開放架構(簡稱 OpenAIS)。 部分由歐盟在地Horizon 2020計劃中資助的 OpenAIS 專案,已經展示了物聯網技術如何能夠更加深入地整合在一起,並且在不久的將來,作為智慧連線建築的一部分,物聯網技術如何能夠更加深入地整合在一起。

該架構可交付的成果描述了使用基於 IP 資料包的數字網路通訊進行照明控制以及收集感測器資料。 這便利了照明裝置的安裝和維護。 同樣的網路基礎設施可以重新用作其他應用程式領域的全建築骨幹,或與通用的資訊科技和建築管理系統進行無縫整合。

OpenAIS架構及其在全尺寸真實辦公樓試驗示範中的例項化也展示了開放的協作生態系統如何使社群能夠提供智慧照明解決方案,這些解決方案在一起運作良好,並且易於安裝、使用和維護。

網路架構

OpenAIS的連線性架構是基於一個共同的 IPv6有線和無線混合的網路結構。 系統技術的建議是為有線段和無線Thread使用乙太網/PoE。然而,OpenAIS 網路也可以支援任何其他IPv6傳輸。

IPv6資料包可以通過廉價且通用的交換或路由裝置相互連線,而這些裝置不需要照明應用程式域知識。 可以以統一的方式安裝和管理主幹和邊緣網路,利用資訊科技網路領域的專門知識或現有的基礎設施。 此外,這個通用網路可用於各種其他的機器對機器信令或資料收集。

保證多個供應商的互操作性是 OpenAIS 網路系統定義的一個基本要求。 對於無線領域,互操作性的要求促使使用執行緒協議作為物聯網的主要 IPv6網路技術的建議。

總之,OpenAIS 架構描述了一個具有以下特性的網路系統:

  • 以 IPv6為基礎的通訊作為傳輸層,支援跨越有線或無線網路段IPv6組播

  • 所有應用層通訊都使用 IETF 定義的標準化 CoAP 協議,用於受限的嵌入式裝置

  • 資料通訊的安全性和隱私性是通過運輸層和應用層的除錯、配置和加密的組合來實現的

照明域的通訊模式

擴充套件一般的 IP 網路,以便在多個異質網路部分大規模地覆蓋照明控制,這帶來了挑戰,當解決了這些問題,就產生了一些最有價值的 OpenAIS 架構定義:

擴充套件一般的IP網路,以便在多個異質網路部分大規模地覆蓋照明控制,這帶來了挑戰,當解決了這些問題,就產生了一些最有價值的 OpenAIS 架構定義:

  • 定義為低延遲、高同步群通訊模式和協議。 這假定了一個多對多的拓撲,使用了多播 IPv6地址。 對於照明控制,群組通訊處於中心位置,並被推薦用於增加高節點計數系統的可伸縮性,而不是更傳統的客戶端-伺服器或裝置對雲的單播模式。

  • 描述了一個分散式控制操作模型,該模型不依賴於一個基本通訊的中央管理伺服器。 這種控制模型可以建立在冗餘的基礎上,即使與這些中央基礎設施的連線丟失或無法使用,也可以優雅地降級以實現基本功能。 這樣的基本功能可能很簡單,但是必要的光開關是實時的。

  • 提供了一個靈活的應用層 API,優化底層網路—— OpenAIS 專案定義並提供了一個高智慧、多功能和麵向未來連線照明裝置功能的物件模型。

640?wx_fmt=png

圖一  IoT的照明域架構

OPENAIS 實踐

在2018年上半年,位於荷蘭愛因霍溫市中心的工業遺產大樓 De Witte Dame 的 GGD 辦公室安裝了 OpenAIS 系統。

640?wx_fmt=png

圖二 荷蘭愛因霍溫

這一實踐包括:

  • 400 + 照明節點燈具,由數字 IP 網路連線,使用乙太網/PoE/UPoW 為無線骨幹和有線連線

  • 先進的照明控制策略,包括當地佔用和每個燈具的光敏感測器,粒度感應和控制策略(區域性調光) ,以及通過智慧手機辦公應用程式進行個人控制

  • 收集了有關區域佔用情況的彙總資料,並提供給設施管理人員,以便他們能夠評估空間利用效率

對於這一實驗而言,一些 OpenAIS 聯盟成員提供了Thread技術構件,對已部署的元件實施了Thread Group的認證程式。使用Thread作為本地 的IPv6協議,每個節點都有自己的 IPv6地址,也允許連線無線網路的光點與通過通用Thread 邊緣路由器連線的基於乙太網的有線網路之間的自然互聯。 此外,Thread 允許在所有有線和無線裝置上重用相同的非差異應用程式韌體模組。

OpenAIS 聯盟的專案合作伙伴分別是Signify(以前的飛利浦照明公司) ,Zumtobel Lighting,Tridonic,Johnson Controls,Dynniq,NXP,ARM,埃因霍溫理工大學和 TNO-ESI。

640?wx_fmt=png

對 OpenAIS 最終架構的詳細描述和試驗性演示驗證結果可在聯盟網站上查閱。