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淺談?wù)彰髋c物聯(lián)網(wǎng)的“破與立”
2019-08-06
【中國半導(dǎo)體照明網(wǎng)特邀專欄文章】近年來物聯(lián)網(wǎng)成為熱門話題,這都要?dú)w功于低成本的傳感器、微處理器、無線通訊服務(wù)的迅猛發(fā)展。一旦這些物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在任意環(huán)境中得以應(yīng)用,關(guān)于能源使用、環(huán)境條件以及人類活動(dòng)的海量數(shù)據(jù)就會(huì)被產(chǎn)生出來。這些數(shù)據(jù)極具價(jià)值,并且能被用于提供新的應(yīng)用功能。這些功能可以很簡單,也可以很復(fù)雜;簡單到一個(gè)發(fā)給智能家居產(chǎn)品的指令“吉米房里還亮著燈嗎?”,復(fù)雜到一個(gè)發(fā)給樓宇管理系統(tǒng)的指令,用來控制整棟建筑物的照明、空調(diào)暖通、安保系統(tǒng)和空間使用(這種空間使用的指令控制通常需要實(shí)時(shí)處理空間使用情況、溫度、二氧化碳水平、濕度水平等等數(shù)據(jù))。從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度講,物聯(lián)網(wǎng)傳感器的數(shù)量比全球人口的3倍還多(如圖1),而且預(yù)計(jì)新投入使用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將會(huì)迅速增長。
 圖1:預(yù)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備的全球增長率,縱軸單位:十億個(gè)。來源:IHS, Statistica 2018。
 
  物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)正在成為照明行業(yè)的顛覆性力量,因?yàn)檎彰飨到y(tǒng)有三個(gè)屬性被方興未艾的物聯(lián)網(wǎng)市場的關(guān)鍵部分所垂涎:無處不在、有利地位和能耗。在物聯(lián)網(wǎng)中,燈具可以被視為一種動(dòng)力系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)包含一個(gè)或多個(gè)“物體”(通常是傳感器),而這些物體是通過有線或無線的連接來將數(shù)據(jù)饋送到控制系統(tǒng)的。傳感器數(shù)據(jù)可以通過云計(jì)算進(jìn)行處理,但更有可能在本地處理(在燈具內(nèi)、房間內(nèi)或建筑物的其他地方),以縮短傳感和系統(tǒng)響應(yīng)之間的時(shí)間(延遲)并解決網(wǎng)絡(luò)安全問題。物聯(lián)網(wǎng)對照明公司的價(jià)值來自于使用燈具中的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)生成,創(chuàng)造了消費(fèi)者和建筑經(jīng)理都認(rèn)為不可或缺的智能服務(wù)。這對照明公司越來越具有吸引力,因?yàn)楣虘B(tài)照明(SSL)本身就是一種顛覆性技術(shù),它日益商品化,而照明公司的投資者和股東也在尋求新的非照明途徑來實(shí)現(xiàn)收益增長。
 
  這些不斷發(fā)展的新市場機(jī)遇就意味著物聯(lián)網(wǎng)支持的照明正逐漸進(jìn)入商品照明市場,幾乎所有主要的照明燈具制造商以及許多小型創(chuàng)業(yè)公司都能提供這樣的產(chǎn)品。照明業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品通常被稱為“互聯(lián)”或“智能”照明系統(tǒng),大多數(shù)支持物聯(lián)網(wǎng)的照明系統(tǒng)都包含簡單的被動(dòng)紅外(PIR)占用傳感器和日光傳感器;但是在未來,它們可能包含更先進(jìn)的集成傳感器(例如:二氧化碳傳感器、紅外成像儀、雷達(dá)傳感器)。目前,不同的互聯(lián)照明產(chǎn)品之間卻不能完全“可互操作”,因此來自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品通常不能在相同的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議上一起工作,即使它們使用的是“開放”的(非專有的)通信平臺(tái)。互操作性問題得到了廣泛認(rèn)可,物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)組織正在努力解決這個(gè)問題。
 
  隨著物聯(lián)網(wǎng)逐漸滲透入照明市場(以及幾乎所有其他市場),我們就需要在分析傳感器所生成的所有數(shù)據(jù)方面取得重大進(jìn)展。消化信息以提供增值服務(wù)的分析工作將越來越依賴于機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)和人工智能(AI)來將物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的利益最大化。盡管ML / AI系統(tǒng)本身就是一種顛覆性技術(shù),但它們也才剛剛開始投入實(shí)際應(yīng)用。它們正在其他市場迅速發(fā)展,如自動(dòng)駕駛汽車、醫(yī)療保健分析和語音激活智能家居技術(shù),并將應(yīng)用于照明和建筑管理系統(tǒng)的自適應(yīng)控制。
 
  總結(jié)目前的情況,過去的詛咒“愿你活在有趣的時(shí)代”當(dāng)然也適用于今天的整個(gè)照明行業(yè),這是三個(gè)相互交織的技術(shù)平臺(tái)遭受重大顛覆而引發(fā)的陣痛:1)不斷推陳出新的固態(tài)照明技術(shù),2 )逐步引入基于燈具的物聯(lián)網(wǎng)概念,3)使用日益復(fù)雜的ML / AI嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行照明(和樓宇管理)控制。雖然照明市場的從業(yè)者要面對這些即將發(fā)生的變化將會(huì)遇到挑戰(zhàn),但許多人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到長期趨勢是明確的:
 
  照明無法逃避將來的物聯(lián)網(wǎng)
 
  基于物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)是網(wǎng)絡(luò)、電信和信息技術(shù)公司的業(yè)務(wù)領(lǐng)域,它們將傳感器數(shù)據(jù)傳輸給提供增值數(shù)據(jù)服務(wù)的最終用戶。這些公司將最終解決廣泛的互操作性問題、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、隱私/網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)所有權(quán)管理。非照明公司擁有雄厚的資本(見圖2),已經(jīng)在物聯(lián)網(wǎng)和ML / AI技術(shù)上投入了大量資金,并且最有可能將一個(gè)可互聯(lián)的未來貨幣化 - 包括照明。物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)內(nèi)的大型聯(lián)盟正在解決廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用問題,其中卻很少有照明公司。
  圖2:互聯(lián)網(wǎng)公司所處的財(cái)務(wù)狀況可以調(diào)控“互聯(lián)照明”以及物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)并價(jià)值創(chuàng)造。
 
  照明要如何與物聯(lián)網(wǎng)掛鉤?
 
  除非照明公司能夠保持對傳感器和插槽的控制,否則這個(gè)問題的答案很有可能并不多。當(dāng)然,照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)將始終是重要的,不再是僅僅為了節(jié)能,而是越來越多地考慮人為因素和可能的Li-Fi技術(shù)。能源的考量仍然很重要,但僅限于控制層面,最終轉(zhuǎn)向自動(dòng)照明控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)將依賴復(fù)雜的占用傳感器、物聯(lián)網(wǎng)連接和ML / AI數(shù)據(jù)分析,利用光響應(yīng)的概念來節(jié)能,并利用占用傳感、追蹤傳感和日光傳感的方法來提供可調(diào)色光的照明設(shè)計(jì)以改善人們的健康狀況。
 
  照明和物聯(lián)網(wǎng)有光明的一面嗎?
 
  照明行業(yè)仍有很大的創(chuàng)新空間和上升空間。這可以來自擁抱物聯(lián)網(wǎng)的未來,包括新的照明外形因素的持續(xù)發(fā)展和能夠進(jìn)行有效動(dòng)態(tài)顏色混合和光圖案整形的新光學(xué)器件(例如,Lensvector及其它)。通過與物聯(lián)網(wǎng)、IT和照明設(shè)計(jì)軟件工具開發(fā)商密切合作,照明社區(qū)(設(shè)計(jì)師和制造商)可以幫助塑造互聯(lián)照明行業(yè)的未來。
 
  也許照明公司從物聯(lián)網(wǎng)未來中受益的最佳機(jī)會(huì)之一就是擁有傳感器并探索如何使燈具的發(fā)光成為燈具感官能力的一個(gè)組成部分。建立結(jié)合到燈具中的日光傳感器,存在使用數(shù)字化照明的反射光感測來執(zhí)行高精度的占用跟蹤、甚至生成姿勢檢測(例如:站立、坐下、蹲下)數(shù)據(jù)的新方法。通過改進(jìn)的照明軟件設(shè)計(jì)工具,考慮到空間表面的光譜反射、補(bǔ)償眩光和人眼健康和福祉的光劑量,可以比其他非基于光的技術(shù)更準(zhǔn)確地計(jì)算出更好照明光譜功率分布。當(dāng)照明系統(tǒng)能夠經(jīng)濟(jì)有效地感知其所處環(huán)境時(shí)(理想情況下使用保護(hù)隱私的低成本色光和飛行時(shí)間測量),照明就會(huì)成為任何物聯(lián)網(wǎng)解決方案中不可或缺的一部分。
 
  除了無處不在、有利地位和能耗之外,照明行業(yè)還可以為照明控制系統(tǒng)以及建筑管理、醫(yī)療保健運(yùn)營、通信、甚至園藝中的其他物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)生成寶貴的基于照明的數(shù)據(jù)和信息。通過使感知照明成為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的一項(xiàng)需求,物聯(lián)網(wǎng)解決方案將需要采用照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)和連接,以實(shí)現(xiàn)最大的社會(huì)效益。但是,如果照明行業(yè)將插槽(以及接線柱)和傳感器(以及數(shù)據(jù))的開發(fā)和所有權(quán)出讓給照明行業(yè)以外的其他企業(yè),那么就會(huì)錯(cuò)過重大的市場機(jī)會(huì)。照明將會(huì)漸漸地成為非智能的商品插件,而為別人將來的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)做嫁衣裳。