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如何利用智慧照明系統加速智慧城市應用實現

信息來源:移動哨兵 2019-11-06

由于照明系統無處不在,智慧照明已成為推動智慧城市應用的重要力量。除了能提供遠端監控、自動調光等功能,更重要的是利用連網照明做為智慧城市應用的骨干,可實現包括環境監控、公共安全與交通流量監控等IoT加值應用服務。

過去十年來,高效能LED燈已逐漸取代了傳統的白熾燈(俗稱鎢絲燈)。此外,由于連網照明系統的興起,由遠端來監控照明系統也變得輕而易舉。現在,隨著智慧照明基礎架構的就緒,在城市、商店、辦公室和工廠等各種場所都已經能運用智慧照明的連網功能來提供新的加值服務。

智慧路燈

智慧照明,不只節省能源而已

目前,照明的耗電量約占全球供電的1/5,光是用LED燈來取代傳統燈泡,就能節省27%~29%的能源,并減少6%的溫室氣體排放。若再進一步採用整合了在場感測(occupancy sensing)、照度和調光功能的智慧照明系統,則可節省高達66%的能源。

智慧照明系統帶來的效益,不僅是節省能源而已,它還能提供建筑物管理人員遠端控制的能力,不但能夠快速檢測和修復故障,并能進一步實現預防性維護、提升住戶的舒適度。若在戶外,它還能依據所在的地點與時間,適切地提供所需的照明,不但能降低耗電量和光害,還能提升公共安全。

選用適當的無線通訊技術

受惠于蜂巢式、短距離等無線通訊技術的快速進展,現在已有多種技術可滿足智慧照明系統的需求。以LTEM和NBIoT的低功耗廣域網路(LPWAN)為例,它可透過蜂巢式網路基地臺把任意數量的燈具連接至云端上的控制平臺。而短距離技術,包括藍牙或Wi-Fi,則是能把一些數量的燈具連接至控制裝置。

此外,包括Bluetooth mesh、Thread或ZigBee等網狀網路技術,能夠大幅擴展覆蓋範圍,讓訊息從一個節點跳到另一個節點,直到抵達目的終點為止。毛細網路(capillary networks)則是利用蜂巢式或乙太網路的連接性,把網狀網路連接到云端,以便進行監視和控制。

另一方面,把GNSS定位功能納入智慧照明系統也能帶來經濟效益。舉例來說,若能更準確掌握路燈的位置,將能減少安裝與維修過程的錯誤和成本,并能根據衛星定位資訊提供最佳化的調光效能。不過,在大樓林立的都會區中,衛星訊號容易因為干擾而降低定位準確度,這時應考慮採用能同步接收四大衛星系統(GPS、Glonass、北斗、伽利略)的GNSS接收器,才能確保效能。

無論選擇哪種技術,它們都具有無線應用的主要優點:易于部署、維護和擴充。因此,為符合各種不同的應用,在開發和部署智慧照明系統時需要謹慎地選擇通訊技術,并針對其特定的使用需求進行最佳化設計,以確保能可靠運作。

實現新的加值服務

購物中心和零售商店已開始利用上述提到的各類無線通訊網路來部署加值應用,例如,透過智慧照明系統中的藍牙信標(beacon)來追蹤客戶,業者能夠透過智慧型手機提供動態和個人化的商品訊息,掌握客戶的喜好來設計商店佈置,并協助客戶找到自己喜歡的商品。

在工業應用上,智慧照明系統可用來實現室內定位服務,以追蹤有價值的資產、工具、設備和人員。藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)已于今年稍早發布最新的藍牙5.1規範,可望帶動更多的應用。此規範新增的尋向(direction finding)功能,可以實現公分級的定位準確度,業者可以設置分散式感測器來監視空間的使用情況,以最佳化空間配置,并追蹤員工以確保他們不會擅自進入未經授權不得進入的區域。

在戶外方面,智慧路燈也可以為各種智慧城市應用提供連網通訊的骨干。舉例來說,以電池供電的智慧停車感測器可以把它監控的停車場狀態傳送到最近的路燈,再由路燈把訊息發送到云端。此外,交通流量監控、數位看板和智慧交通控制應用,例如V2X通訊、燈號控制以及公共事件監控等,都是智慧路燈于智慧城市應用的一些典型範例。

透過在室內及戶外策略性地安裝大量的照明裝置,智慧照明系統正逐漸演變成可供利用的骨干,為IoT應用提供更多的加值服務。

智慧照明系統可實現包括環境監控、公共安全與交通流量監控等IoT加值應用服務。

由于照明系統無處不在,智慧照明已成為推動智慧城市應用的重要力量。除了能提供遠端監控、自動調光等功能,更重要的是利用連網照明做為智慧城市應用的骨干,可實現包括環境監控、公共安全與交通流量監控等IoT加值應用服務。

對于智慧照明應用來說,針對各種不同的使用情境,沒有單一方案能夠符合所有的需求,需考慮結合運用不同的通訊技術和網路拓樸(Topology)。為了協助開發人員解決面對各種無線技術選項無所適從的困難,智慧照明系統相關業者應與能夠同時提供蜂巢式、短距離以及定位技術產品的供應商合作,透過一站購足的全面方案以及豐富的經驗與技術支援能力,將有助于縮短新產品的開發時程。

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