LED照明的基本數(shù)字特性大大增強(qiáng)了可控性，可用于實(shí)現(xiàn)各種各樣的照明效果，從調(diào)光和顏色變化到占用行為。照明已經(jīng)變得智能且響應(yīng)迅速，但是當(dāng)與新興的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）結(jié)合使用時(shí)，如果實(shí)施更多的傳感器，則可以支持更強(qiáng)大的功能。例如，配備攝像頭，接近傳感器或空氣質(zhì)量傳感器的路燈可以幫助管理智能城市。嵌入家用燈具的傳感器可以加強(qiáng)危險(xiǎn)檢測(cè)或緊急呼叫。
現(xiàn)在需要解決的問(wèn)題是如何將新一代的智能燈引入到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域，但今天適合新LED照明的業(yè)主希望在升級(jí)之前長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行燈光，以便最大限度地提高投資回報(bào)。對(duì)于具有多功能和可升級(jí)傳感器接口的新型智能照明來(lái)說(shuō)，時(shí)間可能恰到好處，隨時(shí)可以利用云計(jì)算的發(fā)展步伐為用戶帶來(lái)更大的價(jià)值。

照明和物聯(lián)網(wǎng)

智能照明廣泛地被理解為涵蓋燈的響應(yīng)的自動(dòng)化，諸如調(diào)光或開(kāi)/關(guān)控制，以增強(qiáng)用戶的舒適度并節(jié)省能量?？梢允褂铆h(huán)境光線傳感器（ALS）來(lái)檢測(cè)可用的自然光量，從而可以相應(yīng)地調(diào)整燈的輸出。它必須位于燈附近，以提供有關(guān)環(huán)境條件的相關(guān)指示，但也應(yīng)盡量減少對(duì)燈本身的照射，以防止虛假調(diào)光和增亮。
美信集成已經(jīng)顯示了如何將ALS喜歡的設(shè)計(jì)MAX44009到室外燈具，如在圖1所示的系統(tǒng)是基于Microchip的 PIC18LF4520微控制器。MCU與傳感器之間的直接雙線連接使硬件相對(duì)簡(jiǎn)單。參考設(shè)計(jì)將ALS安裝在獨(dú)立的PCB上，以實(shí)現(xiàn)最佳的傳感器定位。

圖1：集成ALS來(lái)創(chuàng)建智能照明燈具。
如圖2的流程圖所示，智能照明控制器軟件測(cè)量環(huán)境光線，跟蹤時(shí)間，并允許通過(guò)簡(jiǎn)單的用戶界面對(duì)Lux閾值和早晚接通時(shí)間進(jìn)行編程。這包括一個(gè)帶有兩個(gè)7段顯示器和指示燈的按鈕。Maxim應(yīng)用筆記AN5320中提供了十六進(jìn)制格式的控制器軟件。

圖2：ALS增強(qiáng)照明的軟件控制流程圖。
ALS對(duì)于監(jiān)測(cè)靠近它所管理的燈的環(huán)境光的強(qiáng)度是有價(jià)值的。另一方面，使用PIR傳感器進(jìn)行占有率檢測(cè)可用于在辦公室，零售空間，工廠單位或家庭等區(qū)域打開(kāi)或關(guān)閉相對(duì)較遠(yuǎn)的燈。PIR傳感器可以直接連接到燈，類似于ALS傳感器?；蛘?，傳感器陣列可以支持更先進(jìn)的功能，例如當(dāng)乘員走過(guò)時(shí)照亮走廊的分段，或者當(dāng)工作人員進(jìn)入以從特定位置檢索貨物時(shí)選擇性地照亮倉(cāng)庫(kù)中的區(qū)域。

接近傳感器作為云連接的物聯(lián)網(wǎng)終端

德州儀器（TI）提出了一種實(shí)現(xiàn)PIR傳感器的方法，即將云端連接的物聯(lián)網(wǎng)端點(diǎn)發(fā)送到云端應(yīng)用。
TI的參考設(shè)計(jì)基于CC1310 SimpleLink™超低功耗低于1 GHz的無(wú)線微控制器。選擇用于調(diào)節(jié)模擬PIR傳感器信號(hào)的LPV802雙運(yùn)算放大器和TLV3691雙比較器是為了最大限度降低總體功耗而設(shè)計(jì)的納米功率器件，使傳感器可以獨(dú)立于紐扣電池運(yùn)行數(shù)年。TLV3691比較器作為一個(gè)窗口，區(qū)分運(yùn)動(dòng)和噪聲，并在檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)為CPU產(chǎn)生中斷。這使得MCU能夠在省電模式下工作，以延長(zhǎng)電池壽命，并且僅在需要將消息發(fā)送回遠(yuǎn)程主機(jī)時(shí)才被喚醒。圖3顯示了傳感器節(jié)點(diǎn)的功能框圖。
CC1310是一款支持各種無(wú)線協(xié)議的多標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，配備了wM-Bus和IEEE 802.15.4g協(xié)議棧。該參考設(shè)計(jì)使用基于IEEE 802.15.4協(xié)議棧的應(yīng)用來(lái)處理網(wǎng)關(guān)和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的傳感算法和低于1 GHz的通信。

圖3：運(yùn)動(dòng)傳感器的TI參考設(shè)計(jì)，如云連接的IoT端點(diǎn)。

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)獲得更多智能照明

通過(guò)將傳感器連接到云端，可以以多種方式使用數(shù)據(jù)，而不僅僅是管理照明或其他服務(wù)，例如加熱或通風(fēng)。它也可以用來(lái)監(jiān)視使用模式，例如識(shí)別活動(dòng)大于或小于正常的區(qū)域或時(shí)間。先進(jìn)的安全應(yīng)用也是可能的。鑒于PIR傳感器可以直接用于激活入侵者警報(bào)，云應(yīng)用程序可以協(xié)調(diào)更復(fù)雜的響應(yīng)，如向主要人員發(fā)送SMS警報(bào)，時(shí)間戳和記錄入侵，然后執(zhí)行受控鎖定。
與智能照明相關(guān)的數(shù)據(jù)的這種增強(qiáng)的使用可以支持各種各樣的照明場(chǎng)景。燈罩可以提供理想的位置來(lái)定位傳感器，因?yàn)樗鼈兺ǔ０惭b在正在進(jìn)行活動(dòng)的區(qū)域的上方，并且具有寬闊且無(wú)阻礙的視野。諸如CMOS相機(jī)之類的視覺(jué)傳感器也可以從燈的光線中獲益以捕獲高質(zhì)量的圖像。
傳感器豐富的照明可以在內(nèi)部或外部應(yīng)用。在智能城市中，路燈可以監(jiān)控交通流量和道路使用情況。云應(yīng)用程序可以提取有關(guān)道路工作效果，交通燈序列變化以及協(xié)調(diào)關(guān)閉路燈的有價(jià)值的信息，從而優(yōu)化節(jié)能而不影響公民的安全。路燈也是定位相機(jī)或其他傳感器的理想場(chǎng)所，用于檢測(cè)車(chē)輛，監(jiān)控受控停車(chē)區(qū)域并指導(dǎo)執(zhí)法人員。相反，停車(chē)信息可以作為服務(wù)提供給司機(jī)，幫助找到可用的停車(chē)位，以減少擁堵，避免不必要的廢氣排放。
智能連接照明還可以與家庭或工作場(chǎng)所中的傳感器組合，以在緊急情況下提供額外的視覺(jué)指示。這對(duì)于有聽(tīng)力障礙的人可能是有用的，或者向建筑物外面的人表明可能需要幫助。

利用數(shù)據(jù)

在整個(gè)智慧城市，燈具維護(hù)難以管理，實(shí)施起來(lái)很昂貴。當(dāng)連接到物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，配備有檢測(cè)其自身故障的燈可立即通知相關(guān)維護(hù)機(jī)構(gòu)需要更換或維修。傳感器可以設(shè)計(jì)用于檢測(cè)其他故障，例如需要更換或清潔的損壞或骯臟的鏡頭。
通過(guò)智能照明收集的數(shù)據(jù)可以為公用事業(yè)公司提供有價(jià)值的信息，幫助規(guī)劃服務(wù)并確定高峰需求時(shí)間框架 功耗數(shù)據(jù)對(duì)于政府機(jī)構(gòu)的能源調(diào)查也是有用的。

是否所有照明都準(zhǔn)備好了物聯(lián)網(wǎng)？

已經(jīng)提出了將各種類型的傳感器構(gòu)建為先進(jìn)燈具的許多機(jī)會(huì)，并且隨著物聯(lián)網(wǎng)的功能和覆蓋范圍的不斷擴(kuò)大，許多其他機(jī)構(gòu)將來(lái)可能會(huì)變得明顯。很容易設(shè)想一個(gè)時(shí)間，大量的燈可能需要升級(jí)附加的傳感器。
IoT-Ready™聯(lián)盟已經(jīng)建議，定義標(biāo)準(zhǔn)化傳感器接口的時(shí)機(jī)是正確的，以使升級(jí)盡可能簡(jiǎn)單。該組織認(rèn)為，目前安裝的LED燈具的使用壽命約為15年，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在迅速發(fā)展，并將推動(dòng)LED燈具在典型使用壽命期間的多次升級(jí)。這表明，改變整個(gè)夾具以添加新的物聯(lián)網(wǎng)連接功能將是不經(jīng)濟(jì)和不必要的昂貴。通過(guò)準(zhǔn)備新的LED燈與IoT集成，可以避免這種費(fèi)用。該聯(lián)盟的目標(biāo)是建立一個(gè)具有成本效益，低影響力的傳感器更換手段，使其可以輕松添加或升級(jí)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該組織打算定義電氣接口，連接器和機(jī)械外形因素。
這一舉措是否會(huì)在主要的照明廠商和設(shè)計(jì)師中引起關(guān)注還有待觀察。另一方面，一些公司可能會(huì)“一個(gè)人去”，開(kāi)發(fā)一個(gè)專有的解決方案，然后游說(shuō)，使其規(guī)范成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)論哪種方式，如果可以輕松連接到云的新型傳感器豐富的燈具開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)，則業(yè)界對(duì)“智能照明”這一術(shù)語(yǔ)的理解可能是升級(jí)所致。

結(jié)論

像許多新的創(chuàng)新一樣，智能照明在短期內(nèi)提供了令人矚目的好處，盡管這些功能可能會(huì)在未來(lái)發(fā)揮更大的作用。由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在快速發(fā)展，照明行業(yè)需要迅速跟上步伐。