作者: Greg Phillips, 雲端架構首席技術官, Inventek Systems
多年來, 商業照明空間主要由熒光燈管照明. 雖然它們比使用白熾燈照明節省了大量費用, 但卻有嚴重的性能, 維護和使用問題, 如壽命短, 色溫變化大, 隨機閃爍和嗡嗡聲, 無法有效調光以節省電力等. 另外, 根據使用要求頻繁開啟和關閉熒光燈會大大縮短它們的使用壽命, 並且增加了啟動期間的功耗, 這通常抵消了燈具關閉時節省的電力.
商業LED照明的發展促使人們對如何實施商業照明進行全面的反思. 這包括增加智能控制系統作為全面能源管理的關鍵要素. 這些LED燈具控制器 (也稱為LED控制器和燈具) 現在通常是聯網設備. 這些LED照明燈具是物聯網照明的基石.
LED照明燈具的新設計具有許多可提供更高效率的軟體元素. 與傳統熒光照明燈具相比, 其更高的效率可節省高達90% 的電力.
目前存在幾個標準, 可確保升級到更高效的照明設備時能夠實現節能. 美國加利福尼亞州引入的 'Title 24' 標準是這些燈具必須符合的一個規格, 以便符合相關法規.
下面將討論用於建立先進照明解決方案的關鍵要素.
Inventek物聯網照明解決方案系統架構
Inventek物聯網照明解決方案涉及許多要素的相互配合, 共同為商業建築提供完整的照明平台. 該系統的關鍵是iMatrix物聯網平台. Inventek物聯網照明解決方案包含以下內容:
1. 燈具控制器和電源管理a. 賽普拉斯WICED® Wi-Fi®模組用於燈具控制和通信b. 賽普拉斯PSoC®4 MCU用於特殊感測器處理, 用於有人/無人檢測2. iMatrix WICED客戶端為控制器和感測器提供雲連接3. Android和iOS的iMatrix移動應用程序, 用於配置和燈具控制4. iMatrix雲應用程序, 用於現場設計, 平面布局和燈具布置5. iMatrix雲應用程序, 用於監視和管理已布置的燈具和其他感測器元件
燈具控制器和電源管理
燈具控制器和電源管理系統由三個主要模組組成.
1. Inventek物聯網控制模組包含一個由賽普拉斯提供支援的Inventek WICED Wi-Fi模組和一個賽普拉斯PSoC MCU控制器2. 感測器模組3. 電源模組包含繼電器控制, 功率測量和調光控制 (輸入和輸出)
Inventek WICED Wi-Fi模組是燈具控制器中的關鍵元素. 此模組主要由賽普拉斯雙頻Wi-Fi®和Bluetooth®無線子系統 (帶完全認證的整合天線) 構成. 嵌入式處理器控制燈具操作的各個方面並監控數據, 例如: LED驅動器的亮度水平, 日光採集, 溫度, 濕度, 無線升級等.
賽普拉斯PSoC 4 MCU將Arm® Cortex® M0+與可編程類比模組結合在一起. 在Inventek物聯網照明解決方案中, PSoC 4 MCU可用於分析來自被動式紅外 (PIR) 探測器的活動以及分析音頻監視器. 該雙元素系統用於確定照明空間是有人活動還是空置. PIR可以很好地檢測有人的情況, 但許多僅有PIR的系統在有人的時候會錯誤地檢測到空置狀況. 使用音頻監視器可通過監聽聲音 (如點擊滑鼠或敲鍵盤) 來幫助驗證房間是否有人.
Inventek iMatrix物聯網雲平台照明系統組件
Inventek iMatrix WICED客戶端
Inventek iMatrix WICED客戶端運行在WICED模組上, 是用於收集感測器數據並將其轉發給iMatrix雲系統的主要軟體, 用於即時以及時間序列數據存儲. 通過持續監控燈具控制器的各種感測器, 當檢測到錯誤或失效的情況時, 可以使用觸發器進行通知. 採樣率和觸發電平是在產品初始定義期間在產品設計中定義的. 可以使用iMatrix雲服務更新一個或所有燈具的採樣率和觸發電平. iMatrix WICED客戶端為iMatrix雲系統提供了安全的加密TLS/TCP連接.
Inventek iMatrix燈具軟體
該燈具控制器是一個具有複雜軟體要求的自主系統. 它執行許多任務, 同時監視環境變化以控制其操作. Inventek iMatrix雲平台可在每個燈具控制器的整個生命周期內 (從每個控制器的製造到安裝使用) 實施穩定的智能控制和監控管理, 無縫實現所有功能.
例如, 在製造過程中, 燈具控制器的每個特定模型類型被編程到每個特定燈具的Inventek模組的配置系統中. 燈具軟體可根據燈具控制器的調光水平得知預期的合適用電量. 如果在某個調光水平下, 功耗低於預期, 那麼可能的問題是驅動器或LED板發生故障. 可以提醒維護人員並迅速為設備提供服務.
iMatrix雲和系統的移動元素
完整的系統包括iMatrix雲應用程序 (稱為Apollo) , 以及對應的用於控制和配置的Apollo移動應用程序.
使用Apollo iMatrix雲應用程序, 用戶可以開始建立其建築物的平面圖, 並布置燈具和其他物品 (開關和其他BLE感測器) . 圖4的平面圖上顯示了燈具的典型安裝位置.
Inventek iMatrix Apollo Mobile Application Pro (iAMAPRO) 用於配置現場的燈具. 使用基於 '地點 -﹥ 建築物 -﹥ 樓層 -﹥ 房間 -﹥ 組' 的分層結構對燈具進行分組. 在配置周期中, 燈具被分配到相關的組. 然後將可以通過iAMAPRO移動應用程序單獨或按組來控制燈具的操作和設置, 如圖5所示.
小結
Inventek System提供的豐富的引腳相容, 完全認證的Wi-Fi和Wi-Fi + BT/BLE嵌入式串列Wi-Fi (eS-Wi-Fi) 模組, eS-Wi-Fi連接韌體, Inventek無線互操作網路 (IWIN ) , Inventek iMatrix雲平台與賽普拉斯業界領先的Wi-Fi和藍芽技術, WICED軟體開發套件以及混合訊號可配置PSoC MCU相結合, 實現了迄今為止最高整合度和完整度的照明解決方案. 通過使用WICED開發環境或簡化的基於IWIN AT的軟體, Inventek提供了高度可靠, 智能且可擴展的照明架構, 可加快產品上市, 同時實現最大限度的節能和高效率. Inventek Systems可支援本文討論的設計以及許多其他物聯網應用.