照明与物联网

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罗伯特·F·卡利塞克博士。
电气、计算机和系统工程教授
照明系统与应用中心主任
伦斯勒理工学院

图1:物联网设备的预计全球增长率。(来源:IHS,Statistica 2018)

物联网(IoT)是当今的热门话题,其驱动力是低成本传感器、微处理器和无线通信的爆炸式发展,为消费者和企业提供新型服务。当这些物联网平台分散在任何环境中时,都会产生大量有关能源使用、环境条件和人类活动的数据。这些数据被认为是非常有价值的,可以用来提供新的功能,从简单的语音激活命令,如Alexa回答家长的问题“Jimmy房间的灯还亮着吗?”到控制照明的复杂建筑管理系统;供暖、通风和空调(HVAC);安全使用处理整个建筑占用率、温度、CO2.液位信息和湿度数据等。从统计上讲,物联网传感器的数量是人类的三倍(见图1),预计新物联网设备的部署将快速增长。

物联网平台正在成为照明行业的一股颠覆力量,因为照明系统具有三大特性,这三大特性是发展中的物联网市场的关键细分市场梦寐以求的:普遍性、优势点和电力接入。1.在物联网中,可以称为灯具,该灯具可以称为能够的驱动系统,其具有包含一个或多个“东西”(通常传感器)的视图,该视图使用有线或无线连接来馈送数据到控制系统。传感器数据可以通过云计算处理,但是将更有可能在本地(在灯具本身,房间内或建筑物中的其他地方)进行处理,以减少感测和系统响应(延迟)之间的时间并解决网络安全问题。IOT为照明公司的价值来自灯具中的传感器的数据生成,创造消费者和建筑经理发现不可或缺的智能服务。这对照明公司作为固态照明(SSL)越来越有吸引力,这是一种颠覆性技术,越来越多的商品化和照明公司投资者和股东寻找新的非照明路径来收入增长。2.

这些不断发展的新市场机会意味着物联网照明正在慢慢进入商品照明市场,几乎所有主要照明灯具制造商以及许多小型初创公司都提供了产品。照明领域的物联网产品通常被称为互联、智能或智能照明系统,大多数物联网照明系统包含简单、被动红外(PIR)占用和日光传感器;但在未来,它们可能会包含更先进的集成传感器3.(例如,有限公司2.传感器,红外成像仪,雷达传感器)。目前,不同的连接照明产品不能完全“互操作”,因此,来自不同供应商的产品通常不能在同一物联网通信协议上协同工作,即使它们使用“开放”(非专有)通信平台。互操作性问题已得到广泛认可,物联网行业组织正在努力解决这一问题。

随着物流物联网逐渐渗透照明市场(以及几乎所有其他市场),需要在分析传感器产生的所有数据时进行重大进展。消化信息提供增值服务的分析越来越多地取决于机器学习(ML)和人工智能(AI)以最大限度地提高IOT平台的益处。虽然ML / AI系统本身是一个颠覆性的技术,但它们的实际使用才刚刚开始实现。它们在自动车辆,医疗分析和语音激活的智能家庭技术等其他市场中迅速发展,并将应用于照明和建筑管理系统的自适应控制。

总结当前情况,“祝你生活在一个有趣的时代”这一古老的诅咒肯定适用于整个照明行业,该行业正处于三大卷积技术平台的重大破坏中:1)新SSL技术的不断引入,2)基于设备的物联网概念的逐步引入,不久,3)使用越来越复杂的ML/AI嵌入式系统进行照明(和建筑管理)控制。虽然照明市场的人在应对这些即将到来的变化方面将面临挑战,但许多人已经认识到,长期趋势是明确的:

照明无法逃脱物联网的未来

图2:互联网公司的财务状况可以控制连接照明以及物联网相关服务和价值创造。

基于物联网的服务是网络、电信和信息技术公司的领域,它们将传感器数据传输给提供基于增值数据服务的终端用户。这些公司最终将解决广泛的互操作性问题、网络平台、隐私/网络安全以及数据所有权管理。非照明公司财力雄厚4.(见图2)已经在物联网和ML/AI技术上投入了大量资金,并将最有利于实现互联未来的货币化——包括照明。物联网行业内的大型财团正在解决广泛的物联网应用问题,其中照明公司的代表性很低(如果有的话)。

照明与物联网有什么关系?

这个问题的答案很可能不多,除非照明公司能够保持对传感器和插座的控制。当然,照明系统的设计将永远是重要的,不再是为了节能,而是越来越多地考虑人为因素,可能还有Li-Fi。5.能源方面的考虑仍然很重要,但仅限于控制层面,最终将转向依赖于先进的占用传感器、物联网连接、和ML/AI数据分析,从响应式光利用概念中节省能源,并提供旨在改善人类健康和健康的颜色可调照明(以响应占用传感/跟踪和采光)。6.

照明和物联网是否有光明的一面?

照明行业仍有很大的创新空间和上升空间。它可以来自于拥抱物联网的未来,包括持续发展新的照明形式因素和新的光学,能够有效的动态色彩混合和光模式塑造(如透镜矢量,7.其他)。通过与物联网、IT和照明设计软件工具开发商密切合作,照明社区(设计师和制造商)可以帮助塑造互联照明行业的未来。

也许照明公司从物联网未来中受益的最佳机会之一是拥有传感器,并探索使灯具发出的光成为灯具感知能力的一个组成部分的方法。利用灯具中的日光传感器,有了新的方法来使用数字化照明的反射光传感来执行高精度占用跟踪,甚至生成姿势检测(例如站立、坐下、跌倒)数据。通过改进的照明软件设计工具,考虑到空间表面的光谱反射、眩光补偿以及人类健康和福祉的眼光剂量,可以比使用其他非基于光的技术更准确地计算出更好的照明光谱功率分布。当照明系统能够经济高效地感知其环境时(理想情况下使用保护隐私的低成本颜色和飞行时间测量)8.,9,10),照明成为任何照明物联网解决方案不可或缺的组成部分。

除了无处不在、有利位置和电力之外,照明行业还可以生成基于照明的宝贵数据和信息,不仅用于照明控制系统,还用于建筑物管理、医疗保健运营、通信甚至园艺等其他物联网连接系统。通过使照明感应成为物联网系统运行的一项要求,物联网解决方案将需要采用照明系统设计和连接,以实现最大的社会效益。然而,如果照明行业将插座(和电杆)和传感器(以及数据)割让给照明行业以外的其他企业,将错过一个重要的市场机会,照明将越来越成为其他人物联网业务未来的一种商品非智能插件。

脚注:
1.例如,请参阅Cisco推广的数字天花板概念https://industrial-iot.com/2017/04/smart_buildings_digital_ceiling/,于2018年6月21日访问
2.参见中的Philip Lighting(现称为Signify)http://www.usa.lighting.philips.com/content/B2B_LI/en_US/internet-of-things.html,于2018年6月18日访问
3.现在有许多可用于集成照明系统,例如,请参见https://gooee.com/products/sensors/,于2018年6月20日访问
4.大型互联网和电信公司的市场资本约为照明公司的100倍
5.IEEE 802.11现在已经成立了一个光通信研究小组(参见http://www.ieee802.org/11/Reports/lcsg_update.htm)查看使用灯光的标准移动无线通信。
6.能源部最近的资助机会旨在研究光利用效率以及照明和健康主题。看见https://www.energy.gov/eere/sl/articles/energy-department-announces-15-million-early-stage-solid-state-lijoling-research.,于2018年6月1日访问
7.例如,参见http://lensvector.com,于2018年6月21日访问
8.s . Afshari T.-K。伍德斯托克,M.H.T.伊玛姆,S. Mishra, A.C. Sanderson, R.J. Radke,《智能会议室:一种高效、居住者意识照明控制的集成系统试验台》。ACM国际嵌入式系统节能建筑环境会议(BuildSys), 2015年11月
9L.Jia,S.Afshari,S.Mishra和R.J.Radke,《照明控制器行为的预可视化和调整模拟》。能源与建筑,第70卷,第287-302页,2014年2月
10L.Jia,S.Afshari,S.Mishra和R.J.Radke,《照明控制器行为的预可视化和调整模拟》。能源与建筑,第70卷,第287-302页,2014年2月

贡献者(s)

鲍勃Karlicek

小罗伯特·F·卡利塞克。

小罗伯特(鲍勃)F.卡利塞克获得了博士学位。来自匹兹堡大学的物理化学。在加入RPI之前,他在包括AT&T贝尔实验室、EMCORE、General。。。更多信息”
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查尔斯·卡梅隆
一年前

本文很好地概述了照明将如何成为物联网的一部分。它很好地指出了照明是如何在这个不断发展的技术生态系统中成为驱动力的,还是可能被降级到第二层玩家。如果照明行业能够找到方法,以渐进的方式快速添加有用的功能,扩展到物联网生态系统中,那么我们的行业(设计和制造)将获得这一新兴技术的更多价值。正如Karlicek博士指出的那样,照明行业肯定需要以一种以前从未采用过的方式来采用互操作系统。我还想指出,我们需要走出狭窄的照明筒仓,接受与其他系统供应商合作的项目。

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0
我很喜欢你的想法,请评论。十、

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