IoT之智能照明

大多数照明控制系统仍然基于遗留的连接模型，这些模型是该领域专有的。 与物联网技术的深入整合是下一个主要的颠覆性转变，这将导致真正的智能照明与建筑连接管理的基础设施无缝结合。 物联网处理和连接能够提高可持续性和可维护性，并在我们与我们生活或工作的空间的互动中增强了个性化的用户体验，从而提高了舒适性和幸福感。

在过去的三年里，一个由欧洲主要公司组成的财团致力于定义和实施一套智能固态照明开放架构(简称 OpenAIS)。 部分由欧盟在地Horizon 2020计划中资助的 OpenAIS 项目，已经展示了物联网技术如何能够更加深入地整合在一起，并且在不久的将来，作为智能连接建筑的一部分，物联网技术如何能够更加深入地整合在一起。

该架构可交付的成果描述了使用基于 IP 数据包的数字网络通信进行照明控制以及收集传感器数据。 这便利了照明设备的安装和维护。 同样的网络基础设施可以重新用作其他应用程序领域的全建筑骨干，或与通用的信息技术和建筑管理系统进行无缝集成。

OpenAIS架构及其在全尺寸真实办公楼试验示范中的实例化也展示了开放的协作生态系统如何使社区能够提供智能照明解决方案，这些解决方案在一起运作良好，并且易于安装、使用和维护。

网络架构

OpenAIS的连接性架构是基于一个共同的 IPv6有线和无线混合的网络结构。 系统技术的建议是为有线段和无线Thread使用以太网/PoE。然而，OpenAIS 网络也可以支持任何其他IPv6传输。

IPv6数据包可以通过廉价且通用的交换或路由设备相互连接，而这些设备不需要照明应用程序域知识。 可以以统一的方式安装和管理主干和边缘网络，利用信息技术网络领域的专门知识或现有的基础设施。 此外，这个通用网络可用于各种其他的机器对机器信令或数据收集。

保证多个供应商的互操作性是 OpenAIS 网络系统定义的一个基本要求。 对于无线领域，互操作性的要求促使使用线程协议作为物联网的主要 IPv6网络技术的建议。

总之，OpenAIS 架构描述了一个具有以下特性的网络系统:

• 以 IPv6为基础的通信作为传输层，支持跨越有线或无线网络段IPv6组播

• 所有应用层通信都使用 IETF 定义的标准化 CoAP 协议，用于受限的嵌入式设备

• 数据通信的安全性和隐私性是通过运输层和应用层的调试、配置和加密的组合来实现的

照明域的通信模式

扩展一般的 IP 网络，以便在多个异质网路部分大规模地覆盖照明控制，这带来了挑战，当解决了这些问题，就产生了一些最有价值的 OpenAIS 架构定义:

扩展一般的IP网络，以便在多个异质网络部分大规模地覆盖照明控制，这带来了挑战，当解决了这些问题，就产生了一些最有价值的 OpenAIS 架构定义:

• 定义为低延迟、高同步群通信模式和协议。 这假定了一个多对多的拓扑，使用了多播 IPv6地址。 对于照明控制，群组通信处于中心位置，并被推荐用于增加高节点计数系统的可伸缩性，而不是更传统的客户端-服务器或设备对云的单播模式。

• 描述了一个分布式控制操作模型，该模型不依赖于一个基本通信的中央管理服务器。 这种控制模型可以建立在冗余的基础上，即使与这些中央基础设施的连接丢失或无法使用，也可以优雅地降级以实现基本功能。 这样的基本功能可能很简单，但是必要的光开关是实时的。

• 提供了一个灵活的应用层 API，优化底层网络—— OpenAIS 项目定义并提供了一个高智能、多功能和面向未来连接照明设备功能的对象模型。

图一  IoT的照明域架构

OPENAIS 实践

在2018年上半年，位于荷兰爱因霍温市中心的工业遗产大楼 De Witte Dame 的 GGD 办公室安装了 OpenAIS 系统。

图二 荷兰爱因霍温

这一实践包括：

• 400 + 照明节点灯具，由数字 IP 网络连接，使用以太网/PoE/UPoW 为无线骨干和有线连接

• 先进的照明控制策略，包括当地占用和每个灯具的光敏传感器，粒度感应和控制策略(局部调光) ，以及通过智能手机办公应用程序进行个人控制

• 收集了有关区域占用情况的汇总数据，并提供给设施管理人员，以便他们能够评估空间利用效率

对于这一实验而言，一些 OpenAIS 联盟成员提供了Thread技术构件，对已部署的组件实施了Thread Group的认证程序。使用Thread作为本地 的IPv6协议，每个节点都有自己的 IPv6地址，也允许连接无线网络的光点与通过通用Thread 边缘路由器连接的基于以太网的有线网络之间的自然互联。 此外，Thread 允许在所有有线和无线设备上重用相同的非差异应用程序固件模块。

OpenAIS 联盟的项目合作伙伴分别是Signify(以前的飞利浦照明公司) ，Zumtobel Lighting，Tridonic，Johnson Controls，Dynniq，NXP，ARM，埃因霍温理工大学和 TNO-ESI。

对 OpenAIS 最终架构的详细描述和试验性演示验证结果可在联盟网站上查阅。