【導讀】經(jīng)歷了上個世紀90年代的緩慢發(fā)展，智能照明在中國將會迎來快速的發(fā)展，特別是隨著通訊技術和網(wǎng)絡技術的發(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，展示了技術廠商對該市場的關注與策略安排。
智能照明是指利用計算機、無線通訊數(shù)據(jù)傳輸、擴頻電力載波通訊技術、計算機智能化信息處理及節(jié)能型電器控制等技術組成的分布式無線遙控來實現(xiàn)對照明設備的智能化控制。具有燈光亮度的強弱調節(jié)、燈光軟啟動、定時控制、場景設置等功能;并達到安全、節(jié)能、舒適、高效的特點。從圖1中可以看出，智能照明市場從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商，也關注到了智能家居以及物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，并將業(yè)務擴展到這些市場，發(fā)揮村田的核心技術和經(jīng)驗不斷地去開發(fā)適合智能照明市場的產(chǎn)品和解決方案，并且已經(jīng)有一定的成果。
圖1，智能照明市場預測
城市智能照明系統(tǒng)作為智慧城市的核心子系統(tǒng)，運用無線ZigBee、Wi-Fi、GPRS等多種物聯(lián)網(wǎng)和IT技術，實現(xiàn)了遠程單燈開關、調光、檢測等管控功能，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。而且無法忽視的特點還有自動動態(tài)組網(wǎng)，以及自帶簇群庫(ZCL)的功能。這些特點讓ZigBee在智能照明行業(yè)中的應用變得更方便，更簡單。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)有關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，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%，因此村田認為照明這個行業(yè)是最適合導入智能系統(tǒng)去實現(xiàn)節(jié)能的行業(yè)。ZigBee模塊的小尺寸、低功耗的特點決定了ZigBee是應用于智能照明中的最佳無線通信方式。目前市場上的LED照明分為家庭用照明與商業(yè)用照明，而未來的照明市場將會以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立了一個實驗區(qū)，導入村田自己開發(fā)的任務與環(huán)境照明控制系統(tǒng)來做實驗，采集了一些數(shù)據(jù)。
圖2，村田基于ZigBee網(wǎng)絡的智能照明系統(tǒng)
后端控制設備上連上了ZigBee模塊，在作為任務照明的臺燈上裝上了ZigBee模塊，以及檢測人體的紅外線傳感器，并且在作為環(huán)境照明頂燈的AC/DC驅動上也連接了ZigBee模塊組成了一個ZigBee的網(wǎng)絡，可以進行無線通訊。例如，所有的燈都可以根據(jù)周圍的環(huán)境進行調光，并且通過傳感器可以檢測周圍有沒有人，在沒有人的情況下系統(tǒng)會自動關閉設定區(qū)域內(nèi)的燈，實現(xiàn)節(jié)能。在這個系統(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團隊在開發(fā)關于智能照明的解決方案，包括系統(tǒng)軟件以及終端產(chǎn)品。這對于國內(nèi)的客戶也提供了方便。
通過這個智能控制系統(tǒng)去控制環(huán)境與任務照明之后，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
村田在不斷地優(yōu)化智能照明系統(tǒng)，不斷地擴大宅能照明的產(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)，并且也有自己獨特的產(chǎn)品。例如以下演示系統(tǒng)中的網(wǎng)關、人感傳感器節(jié)點、AC/DC電源模塊等等……
目前我們所使用的末端設備如手機、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備去進行控制就需要一個信號轉換的過程，網(wǎng)關就是起這種作用。
村田為智能系統(tǒng)推出的網(wǎng)關，可在各種環(huán)境和情況下了解并控制整個智能系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡將照明，家電等住宅設施互相連接進行通信，即使不在家中也能夠通過智能手機或平板電腦對家里的各種設備進行控制以及收集信息。村田不僅擁有網(wǎng)點等硬件，還有先進的軟件技術，能夠為客戶提供合適的全方位的解決方案，在建立ZigBee網(wǎng)絡上提供快速而靈活的技術支持。
圖4，村田智能照明網(wǎng)關
傳感器與電源模塊
村田還將無線通信技術與傳感器技術結合到一起，開發(fā)了ZigBee傳感器模塊，便于客戶使用。只要預留一個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)點終端產(chǎn)品?？蛻艨芍苯邮褂?，無需加工，并且支持電池供電。目前開發(fā)的ZigBee節(jié)點產(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模塊進行連接，傳輸信號去控制電源模塊所帶動的所有的LED燈。此電源驅動模塊具有高功率(35W)，低待機功耗(0.2W)等特點。
利用這些特色產(chǎn)品，村田不僅能實現(xiàn)單燈短距離調控系統(tǒng)，配合其他技術還可實現(xiàn)樓宇照明遠程控制系統(tǒng)。通過網(wǎng)關的強大功能以及ZigBee的組網(wǎng)特點，可實現(xiàn)在短時間內(nèi)進行入網(wǎng)設置、組網(wǎng)設定以及休眠狀態(tài)激活進行通訊。
在室內(nèi)我們可以通過網(wǎng)關使我們的手機或者平板電腦可以控制家里每一個帶有ZigBee通訊功能的LED燈，并且像附帶的傳感器、LED燈的開關都可以裝上ZigBee模塊，即可實現(xiàn)無線通訊與控制。在室外，我們可以通過云服務器訪問家里的網(wǎng)關，從而連接到家庭ZigBee網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程控制。
