智能控制點(diǎn)亮藍(lán)牙照明的未來(lái)

作者：Nordic Semiconductor公司Lorenzo Amicucci

智能照明是智能商業(yè)建筑和互聯(lián)家居的關(guān)鍵組成部分，根據(jù)美國(guó)能源部（DoE）數(shù)據(jù)，LED燈具的能耗相比傳統(tǒng)白熾燈至少降低75%，使用壽命則延長(zhǎng)多達(dá)25倍，通過(guò)結(jié)合使用Nordic的nRF52、nRF53和即將推出的nRF54系列等低功耗藍(lán)牙SoC產(chǎn)品，智能照明將會(huì)引領(lǐng)照明行業(yè)進(jìn)入現(xiàn)代化的時(shí)代。

智能照明不僅可以最大限度地減少能源使用，例如，當(dāng)環(huán)境變亮?xí)r調(diào)暗燈具或者當(dāng)無(wú)人在場(chǎng)時(shí)關(guān)閉燈具，而且，智能照明裝置還可以構(gòu)成用于其他傳感器（例如接近監(jiān)測(cè)器和空氣質(zhì)量傳感器）的平臺(tái)。

藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（SIG）迅速推廣低功耗藍(lán)牙作為智能照明的優(yōu)良連接選擇，強(qiáng)調(diào)只有世界上部署最廣泛的無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)才能提供這樣的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是低功耗藍(lán)牙幾乎與市場(chǎng)上每一款智能手機(jī)都具有互操作性，使得智能手機(jī)成為調(diào)試和控制智能照明的方便接口設(shè)備。

然而，某些棘手的工程技術(shù)難題可能會(huì)阻礙智能照明的采用。好消息是，作為領(lǐng)頭羊的藍(lán)牙Mesh和最近藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)照明控制（NLC, Network Lighting Control）均提供了解決方案。

將Mesh網(wǎng)絡(luò)添加到藍(lán)牙應(yīng)用

開(kāi)始時(shí)，低功耗藍(lán)牙作為經(jīng)典藍(lán)牙的低功耗擴(kuò)展版本而推出。在早期，它是為消費(fèi)類應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，例如無(wú)線鍵盤(pán)和鼠標(biāo)，或者將健身可穿戴設(shè)備等外圍設(shè)備連接到智能手機(jī)。這樣的應(yīng)用需要相對(duì)簡(jiǎn)單的對(duì)等或星狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>。相比之下，像智能照明這樣的應(yīng)用的特點(diǎn)是密集安裝無(wú)線節(jié)點(diǎn)，最好使用Mesh網(wǎng)絡(luò)。

在Mesh網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，而不是僅限于與中央主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，這就帶來(lái)了內(nèi)置冗余等優(yōu)點(diǎn)：如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，可以簡(jiǎn)單地通過(guò)替代路徑重新路由傳送信息。

為了讓低功耗藍(lán)牙更適合智能照明，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟推出了藍(lán)牙Mesh。該技術(shù)于2017年面世，提供了創(chuàng)建大規(guī)模設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的功能和選項(xiàng)。如果沒(méi)有藍(lán)牙Mesh，各個(gè)燈具都是通過(guò)中央集線器進(jìn)行控制的，從而限制了每個(gè)燈具的位置，因?yàn)闊艟咝枰３衷诩€器的控制范圍內(nèi)。但是使用藍(lán)牙Mesh，只要節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間足夠接近以進(jìn)行通信，指令便可以在網(wǎng)絡(luò)中快速傳播，對(duì)于燈具的位置沒(méi)有限制，并且可以非常便利地在網(wǎng)絡(luò)中添加或移除燈具。

為智能照明帶來(lái)更大的互操作性

藍(lán)牙Mesh幫助解決了一些智能照明工程難題，但仍然有一些挑戰(zhàn)。藍(lán)牙Mesh功能具有可選性，這意味著供應(yīng)商必須為其產(chǎn)品細(xì)分選擇功能子集。如果在同一產(chǎn)品領(lǐng)域運(yùn)營(yíng)的供應(yīng)商選擇了一套與另一供應(yīng)商的產(chǎn)品不兼容的選項(xiàng)，就會(huì)出現(xiàn)挑戰(zhàn)。例如，當(dāng)一個(gè)制造商為LED驅(qū)動(dòng)器選擇的功能與另一個(gè)制造商為燈具開(kāi)關(guān)選擇的功能不兼容時(shí)，消費(fèi)者會(huì)感到沮喪。這些問(wèn)題損害了智能照明的互操作性和消費(fèi)者采用。

要確保完全的互操作性，需要在無(wú)線照明控制解決方案的無(wú)線電、通信和設(shè)備層面實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。通過(guò)使用低功耗藍(lán)牙協(xié)議，可以在無(wú)線電層面確?；ゲ僮餍?；通過(guò)藍(lán)牙Mesh，可以在通信層面確?；ゲ僮餍裕坏侥壳盀橹?，還沒(méi)有針對(duì)設(shè)備層面的解決方案。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟開(kāi)發(fā)了稱為Bluetooth Mesh Device Profiles的規(guī)范，這些配置文件定義了藍(lán)牙Mesh規(guī)范的哪些選項(xiàng)和功能對(duì)于某種終端產(chǎn)品是強(qiáng)制性的，從而確保來(lái)自不同制造商的該類型設(shè)備之間保持互操作性。

第一套Mesh設(shè)備配置文件統(tǒng)稱為NLC配置文件。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟指出，這些配置文件建立在藍(lán)牙Mesh上，以形成藍(lán)牙NLC，這是“世界上第一個(gè)全棧、多供應(yīng)商互操作的無(wú)線照明控制無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)”。

通過(guò)nRF Connect SDK充分利用藍(lán)牙NLC

Nordic是全球領(lǐng)先的低功耗藍(lán)牙科技企業(yè)，積極支持藍(lán)牙Mesh和現(xiàn)在的藍(lán)牙NLC。因此，我們立即在nRF Connect SDK中加入NLC配置文件，從而讓開(kāi)發(fā)人員更輕松地開(kāi)始使用這項(xiàng)技術(shù)。

軟件開(kāi)發(fā)套件中的NLC配置文件用于實(shí)現(xiàn)可互操作的網(wǎng)絡(luò)控制照明設(shè)置，包括環(huán)境光和占用傳感器、燈光控制器、能源監(jiān)控、場(chǎng)景選擇器和調(diào)光器控制。每個(gè)配置文件指定一組模型和一組性能參數(shù)。nRF Connect SDK提供演示，顯示了如何將這些配置文件作為套件中包含的藍(lán)牙示例來(lái)實(shí)施。

無(wú)線智能照明的光明未來(lái)

照明控制解決方案從有線到無(wú)線的轉(zhuǎn)變，主要由三項(xiàng)優(yōu)勢(shì)驅(qū)動(dòng)：更大的設(shè)計(jì)靈活性、更低的部署成本和未來(lái)的可擴(kuò)展性。

無(wú)線系統(tǒng)允許開(kāi)關(guān)、燈具和其他設(shè)備安放在最佳的放置，包括有線系統(tǒng)無(wú)法放置的地方。無(wú)線照明控制無(wú)需使用控制線纜，提供了更低的部署成本。減少勞動(dòng)力和材料費(fèi)用、最小化安裝期間的中斷，并減少維護(hù)成本，也帶來(lái)了大量的節(jié)省。最后，一旦完成部署，無(wú)線系統(tǒng)更容易進(jìn)行擴(kuò)展，并可以方便地添加高級(jí)控件。

這些優(yōu)勢(shì)意味著無(wú)線照明將會(huì)蓬勃發(fā)展。例如，美國(guó)能源部預(yù)測(cè)，到2035年28%的商業(yè)照明部署將實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接。隨著藍(lán)牙NLC給無(wú)線控制系統(tǒng)的設(shè)備層面帶來(lái)互操作性，藍(lán)牙智能照明將會(huì)大放異彩。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟表示，從現(xiàn)在到2027年，藍(lán)牙NLC設(shè)備出貨量將以115%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。智能照明的未來(lái)無(wú)限光明。