作者: Greg Phillips, 云端架构首席技术官, Inventek Systems
多年来, 商业照明空间主要由荧光灯管照明. 虽然它们比使用白炽灯照明节省了大量费用, 但却有严重的性能, 维护和使用问题, 如寿命短, 色温变化大, 随机闪烁和嗡嗡声, 无法有效调光以节省电力等. 另外, 根据使用要求频繁打开和关闭荧光灯会大大缩短它们的使用寿命, 并且增加了启动期间的功耗, 这通常抵消了灯具关闭时节省的电力.
商业LED照明的发展促使人们对如何实施商业照明进行全面的反思. 这包括增加智能控制系统作为全面能源管理的关键要素. 这些LED灯具控制器 (也称为LED控制器和灯具) 现在通常是联网设备. 这些LED照明灯具是物联网照明的基石.
LED照明灯具的新设计具有许多可提供更高效率的软件元素. 与传统荧光照明灯具相比, 其更高的效率可节省高达90% 的电力.
目前存在几个标准, 可确保升级到更高效的照明设备时能够实现节能. 美国加利福尼亚州引入的 'Title 24' 标准是这些灯具必须符合的一个规格, 以便符合相关法规.
下面将讨论用于创建先进照明解决方案的关键要素.
Inventek物联网照明解决方案系统架构
Inventek物联网照明解决方案涉及许多要素的相互配合, 共同为商业建筑提供完整的照明平台. 该系统的关键是iMatrix物联网平台. Inventek物联网照明解决方案包含以下内容:
1. 灯具控制器和电源管理a. 赛普拉斯WICED® Wi-Fi®模块用于灯具控制和通信b. 赛普拉斯PSoC®4 MCU用于特殊传感器处理, 用于有人/无人检测2. iMatrix WICED客户端为控制器和传感器提供云连接3. Android和iOS的iMatrix移动应用程序, 用于配置和灯具控制4. iMatrix云应用程序, 用于现场设计, 平面布局和灯具布置5. iMatrix云应用程序, 用于监视和管理已布置的灯具和其他传感器元件
灯具控制器和电源管理
灯具控制器和电源管理系统由三个主要模块组成.
1. Inventek物联网控制模块包含一个由赛普拉斯提供支持的Inventek WICED Wi-Fi模组和一个赛普拉斯PSoC MCU控制器2. 传感器模块3. 电源模块包含继电器控制, 功率测量和调光控制 (输入和输出)
Inventek WICED Wi-Fi模组是灯具控制器中的关键元素. 此模组主要由赛普拉斯双频Wi-Fi®和Bluetooth®无线子系统 (带完全认证的集成天线) 构成. 嵌入式处理器控制灯具操作的各个方面并监控数据, 例如: LED驱动器的亮度水平, 日光采集, 温度, 湿度, 无线升级等.
赛普拉斯PSoC 4 MCU将Arm® Cortex® M0+与可编程模拟模块结合在一起. 在Inventek物联网照明解决方案中, PSoC 4 MCU可用于分析来自被动式红外 (PIR) 探测器的活动以及分析音频监视器. 该双元素系统用于确定照明空间是有人活动还是空置. PIR可以很好地检测有人的情况, 但许多仅有PIR的系统在有人的时候会错误地检测到空置状况. 使用音频监视器可通过监听声音 (如点击鼠标或敲键盘) 来帮助验证房间是否有人.
Inventek iMatrix物联网云平台照明系统组件
Inventek iMatrix WICED客户端
Inventek iMatrix WICED客户端运行在WICED模组上, 是用于收集传感器数据并将其转发给iMatrix云系统的主要软件, 用于实时以及时间序列数据存储. 通过持续监控灯具控制器的各种传感器, 当检测到错误或失效的情况时, 可以使用触发器进行通知. 采样率和触发电平是在产品初始定义期间在产品设计中定义的. 可以使用iMatrix云服务更新一个或所有灯具的采样率和触发电平. iMatrix WICED客户端为iMatrix云系统提供了安全的加密TLS/TCP连接.
Inventek iMatrix灯具软件
该灯具控制器是一个具有复杂软件要求的自主系统. 它执行许多任务, 同时监视环境变化以控制其操作. Inventek iMatrix云平台可在每个灯具控制器的整个生命周期内 (从每个控制器的制造到安装使用) 实施稳定的智能控制和监控管理, 无缝实现所有功能.
例如, 在制造过程中, 灯具控制器的每个特定模型类型被编程到每个特定灯具的Inventek模块的配置系统中. 灯具软件可根据灯具控制器的调光水平得知预期的合适用电量. 如果在某个调光水平下, 功耗低于预期, 那么可能的问题是驱动器或LED板发生故障. 可以提醒维护人员并迅速为设备提供服务.
iMatrix云和系统的移动元素
完整的系统包括iMatrix云应用程序 (称为Apollo) , 以及对应的用于控制和配置的Apollo移动应用程序.
使用Apollo iMatrix云应用程序, 用户可以开始创建其建筑物的平面图, 并布置灯具和其他物品 (开关和其他BLE传感器) . 图4的平面图上显示了灯具的典型安装位置.
Inventek iMatrix Apollo Mobile Application Pro (iAMAPRO) 用于配置现场的灯具. 使用基于 '地点 -﹥ 建筑物 -﹥ 楼层 -﹥ 房间 -﹥ 组' 的分层结构对灯具进行分组. 在配置周期中, 灯具被分配到相关的组. 然后将可以通过iAMAPRO移动应用程序单独或按组来控制灯具的操作和设置, 如图5所示.
小结
Inventek System提供的丰富的引脚兼容, 完全认证的Wi-Fi和Wi-Fi + BT/BLE嵌入式串行Wi-Fi (eS-Wi-Fi) 模组, eS-Wi-Fi连接固件, Inventek无线互操作网络 (IWIN ) , Inventek iMatrix云平台与赛普拉斯业界领先的Wi-Fi和蓝牙技术, WICED软件开发套件以及混合信号可配置PSoC MCU相结合, 实现了迄今为止最高集成度和完整度的照明解决方案. 通过使用WICED开发环境或简化的基于IWIN AT的软件, Inventek提供了高度可靠, 智能且可扩展的照明架构, 可加快产品上市, 同时实现最大限度的节能和高效率. Inventek Systems可支持本文讨论的设计以及许多其他物联网应用.