解析物联网应用的无线连接选项—商业照明

工业4.0时代已经到来，制造业已发生了第四次革命，并通过数据和机器学习不断增强智能与自主系统。照明系统在第四次工业革命中发挥着重要的作用，是这场革命的基础。

在过去的几年里，商业照明行业发生了一些巨大的变化。商业照明解决方案已经发展成更加先进和精密的系统。采用更加先进的照明控制系统主要出于两个目的：1）大幅降低能源成本；2）大幅提升建筑用户的体验。以下是商业照明系统的进化方向：

用无线连接代替传统的有线连接。此举是为了大幅降低安装和持续维护成本，尤其是在改造方案中。

实现许多传统人工操作功能的自动化，从而降低成本。

通过与云连接实现智能化和决策。

智能灯具（指一个完整的电灯组）的功能已不仅限于一般的开/关和亮度调节，它们已经可以帮助提供性能监控、诊断指标和电源效率。

如今的灯具还加入了大量的传感器。灯具正在成为建筑的神经系统，它可以使包括暖通空调在内的其他建筑系统更好地运行。安装在灯具中的传感器包括人员感应传感器、光传感器、温度传感器、湿度传感器等。

什么是商业照明？

为什么要部署商业照明？

商业照明系统指部署在办公室、商店、机构、医院、工业空间和工厂的照明系统。与住宅照明系统相比，商业照明系统往往具有较高的初始成本、较长的寿命、较好的耐用性以及较高的维护和服务成本。

采用商业照明系统的主要原因包括最大限度地节约能源、满足建筑法规要求以及提供舒适的使用体验。商业照明系统一般由以下部分组成：

传感器：人员感应传感器、光传感器以及其他多功能环境传感器，如温度、湿度、二氧化碳等。

灯具：指灯组本身以及与灯组的分布、定位和保护直接相关的所有部件。

开关：控制灯组的设备，能够直接触发开/关和亮度调节等功能。

继电器：继电器有时被用于传输来自开关的控制命令或者实现逻辑和决策等更高级的智能功能后重新传输命令。

下表（来源：Guidehouse Insights）列出了互联照明系统的各个组成部分。

部署商业照明系统所带来的一些收益包括：

提高环保性，并通过人员感应、光、温度、湿度、空气质量等传感器降低功耗

提高安装、部署、调试和维护效率，并降低相关成本

通过自动化实现对有价值、更精细的数据控制和访问的增强，进而实现高级分析

空间的利用和优化

用于其他应用的基础设施，如设施内的寻路和资产追踪等

虽然对于大多数设施业主和管理者而言，转向互联和更智能的商业照明系统似乎是一个理所当然的选择，但这一转型面临着一系列挑战，包括行业缺乏标准化、缺乏认识、一些系统缺乏可靠性、安全和隐私问题。

商业照明系统采用无线连接的方式保证了效益和投资回报。不过，新系统需要与现有系统的改造相适应，才能实现这样的效益和投资回报。最近，蓝牙技术联盟等无线标准组织与DALI联盟（ DiiA）开展合作，力求将最好的物联网灯具标准（DALI/D4i）与最好的无线照明控制标准相结合。DALI联盟定义了一个开源数字标准以替代有线照明系统的专有协议，这越来越受到商业照明行业的欢迎，尤其是在欧洲地区。

互联商业照明无线技术的关键属性

在选择用于商业互联照明应用的无线技术时，需要考虑几个关键属性，包括可扩展性和性能、可靠性、隐私与安全和成本。在具体的应用中，这些属性的优先级别很大程度上取决于所部署的商业照明系统所在的设施和所需的功能。下文将定义互联商业照明应用中的这些属性：

可扩展性和性能

无线网络的可扩展性指在对网络性能影响有限的情况下，适应未来增长（节点数量）的能力。性能与扩展性一样重要。如果一个网络在扩展时，性能却大大降低，那就没有任何意义。

无线网络的性能指衡量网络服务质量的指标。在商业照明环境中，最重要的性能指标包括延迟、吞吐量和信号错误率。

可靠性

无线网络的可靠性是指在所需时间内将消息从A发送到B的能力。在商业照明应用中，无线网络的可靠性极为重要。如果使用不可靠的网络传输传感器数据点，那么可能弊大于利，尤其是对于时间敏感的应用而言更是如此。无线网络通过多种技术来提高可靠性，包括协议层面的技术以及设计和实施层面的技术。最常见的技术包括：

依靠追踪数据包的传输和接收顺序，在发生错误的情况下重传数据

错误检测和纠正（如数据冗余、正向纠错技术等）

增加发射器的发射功率

提高接收器的灵敏度

为接收器配备多根天线

通过跳频避开嘈杂通道

并非所有的无线网络技术都是一样的，有些技术比其他技术更注重可靠性和稳健性。所以在选择无线网络技术时，一定要仔细考虑这些参数，真正了解运用什么机制能够实现系统所需的可靠性水平。

隐私与安全

在任何无线连接系统中，隐私和安全都是主要的关注点。随着商业照明应用采集的数据量飞速增加，用户隐私保护变得日益重要。从安全角度看，无线系统与有线系统相比更容易受到攻击。在选择无线技术时必须考虑到这一点并且保护系统不受网络犯罪攻击。在安全和隐私保护方面，各种无线技术之间可能有所不同，所以务必评估所选择的技术如何实现目标应用所需的保护水平。

成本

商业照明系统涉及两种类型的成本，包括初期一次性的成本（硬件、部署、安装、调试和软件）和经常性成本（维护、状态监测和软件）。所以在为商业照明系统选择无线技术时，必须考虑这两种成本。

最适合商业照明的无线技术比较

基于可扩展性和性能、可靠性、互操作性、隐私和安全以及成本等属性，最适合商业照明应用的无线技术有蓝牙mesh网络（Bluetooth mesh）、无线个域网（Zigbee）和线程（Thread）。下面让我们根据所列出的关键属性来比较这几项最常见的技术：

请务必注意，有些技术适合安装在住宅中，但不一定适合安装在商业建筑中。

蓝牙mesh网络的设计从根本上解决了商业照明领域的需求。蓝牙mesh网络区别于其他技术的主要基本特征包括革命性的分布式控制架构、革命性的发布/订阅消息寻址和革命性的管理型讯息洪泛中继。这些特性使得蓝牙mesh网络能够以比其他技术更可靠、更稳健的方式处理常见的大规模工业部署。

编辑 ：jq