ZigBee助理智能照明 為行業拓展新空間
近年來,智能控制在辦公樓宇照明、戶外照明以及家庭照明系統中的應用迅速普及,使得電子信息通信領域的多種標準組織和各家公司都在積極推出適用的標準和技術,如日前(4月19日)全球企業聯盟ZigBee聯盟宣布,為智能照明提供無線控制解決方案的ZigBeeLightLink標準已經完成制定和認證并正式啟用。德州儀器(TI)、飛思卡爾(Freescale)、恩智浦半導體(NXP)、上海順舟電子、立達信等IC設計公司、網絡設備公司、照明系統公司也分別推出芯片級和系統級的基于ZigBee技術的解決方案。與其他照明通信系統相比,ZigBee具有低功耗、低數據速率、低成本等特點,在照明智能化日益普及的背景下,ZigBee技術有其獨具的優勢,對智能照明的應用有著補充和推進作用。同時,智能照明也將為ZigBee技術的普及提供廣闊的市場空間。近年來,智能控制在辦公樓宇照明、戶外照明以及家庭照明系統中的應用迅速普及,使得電子信息通信領域的多種標
準組織和各家公司都在積極推出適用的標準和技術,如日前(4月19日)全球企業聯盟ZigBee聯盟宣布,為智能照明提供無線控制解決方案的ZigBeeLightLink標準已經完成制定和認證并正式啟用。德州儀器(TI)、飛思卡爾(Freescale)、恩智浦半導體(NXP)、上海順舟電子、立達信等IC設計公司、網絡設備公司、照明系統公司也分別推出芯片級和系統級的基于ZigBee技術的解決方案。與其他照明通信系統相比,ZigBee具有低功耗、低數據速率、低成本等特點,在照明智能化日益普及的背景下,ZigBee技術有其獨具的優勢,對智能照明的應用有著補充和推進作用。同時,智能照明也將為ZigBee技術的普及提供廣闊的市場空間。
ZigBee推動智能照明應用
ZigBee可將節能燈、LED燈具、傳感器等接入同一網絡,對照明智能化有著重要作用。
隨著節能意識的提高,人們對樓宇、道路照明中的節能技術越來越重視。中建國際設計顧問有限公司(CCDI)技術副總裁李興林向記者指出:“上世紀八九十年代,人們對照明的需求很簡單,主要是解決基本的照度問題。而后,隨
著人們生活水平和生活品位的提高,燈光的綠色節能照明開始受到重視。智能照明系統漸漸成為設計師的新寵。智能化照明可以使照明變得更加省電、環保。”而ZigBee作為一種近年推出的無線通信技術,在照明智能化日益普及的背景下,可以將節能燈、LED燈具、傳感器、定時器、遙控器和開關等方便地接入同一個網絡。消費者將能夠輕松安裝產品,并在照明網絡中添加其他的裝置,對照明的智能化系統搭[FS:PAGE]建有著重要作用。
4月19日,ZigBee聯盟宣布,ZigBeeLightLink標準制定和認證已經完成并正式啟用,可為全球照明解決方案提供高效靈活的無線控制。Zigbee聯盟主席BobHEILE告訴記者,LightLink主要針對普通大眾,即消費者,具有安裝容易、使用簡單的特點,是為智能照明提供的網絡標準,可為照明提供非常精美、簡單的無線控制。部分廠商推系統級解決方案
TI、飛思卡爾、NXP等公司分別推出芯片級和系統級的基于ZigBee的解決方案。
任何一項通信協議標準都離不開上游芯片廠商的支持和推動。ZigBee作為一項具有低功耗、低速率、無線短距離傳輸特點的技術,自然也離不開芯片廠商的支持。如ZigBee聯盟的主要廠商TI就推出了專為ZigBeeRF4CE芯片市場設計的CC2533。該產品以CC2530系統單芯片為基礎,芯片內建內存,有64KB、96KB、256KB等選項;功耗很低,包括1μA睡眠模式的4種彈性電源模式,相較紅外線(IR)遙控技術,可延長電池使用壽命達10倍。另一家ZigBee主要成員飛思卡爾推出的MC1321xZigBee網絡方案集成了IEEE802.15.4標準兼容的2.4GHz低功耗收發器和8位微控制器的低成本ZigBee無線網絡解決方案。收發器部分包括了低噪音放大器,正常輸出功率1mW的功率放大器以及壓控振蕩器(VCO)。微控制器是基于HCS08系列,有60KB的閃存和4KB的RAM。
部分廠商目前也推出了照明系統級的解決方案,比如日前NXP推出兼容ZigBee的GreenChip智能照明解決方案。根據NXP國際產品市場經理張偉(微博)超的介紹,其新的理念在于將物聯網概念帶進照明領域,通過無線IP與照明技術聯系在一起,讓每一個節能燈、LED燈泡或燈管都具有一個IP地址,并允許任何人不管身在全球哪個角落,都可以利用移動互聯設備(如手機、平板電腦、筆記本電腦、PDA等)遠程控制家里或辦公室里的任何一個燈泡或燈管,實現單獨監控、管理和控制等功能。而且在這個系統中,燈具還會根據環境因素用檢測信息實現自動控制,比如根據當前自然光的亮度和房間使用情況進行自動調節,從而改變了以往設計、控制和管理照明的方式。
本土廠商上海順舟電子也針對照明領域推出自有產權的ZigBee解決方案。如該公司推出的SZ05系列數據透傳嵌入模塊,具有232485個TTL通信接口,可以結合現有的LED驅動電源及電子整流器的整合,讓電源更智能化,從而實現對燈具的遠程開關控制,調光及監控電壓電流等各種數據。在提供嵌入式解決方案的背景下,上海順舟還推出了(智慧心)照明管理系統。
燈具廠尚無選配ZigBee[FS:PAGE]意識
雖然ZigBee技術涉足的應用領域越來越多,但整體市場仍然處于起步階段。
ZigBee技術推出不久,雖然涉足的應用領域越來越多,芯片出貨量也連年遞增,但整體市場仍然處于起步階段,在照明領域應用更屬于初期階段,還沒有真正上量起飛。對此,張偉超對記者指出:“ZigBee作為一種無線通訊技術對傳輸距離有較多限制,相對更加適用于室內,而室外的環境更加惡劣,在一定程度上將限制ZigBee對照明產品的操控。拋開技術本身,ZigBee畢竟剛剛進入照明領域,用戶對一種新的技術必然有一個熟悉認知的過程。”
上海順舟電子科技有限公司照明控制事業部經理姜洪飛認為,照明控制信號傳輸系統有一個從有線到無線的過渡過程,目前有線網絡更加成熟,無論是樓宇還是戶外,使用無線網絡進行照明系統改造都將涉及照明系統中多種配套環境的升級。“目前國內燈具廠商還沒形成標配或選配ZigBee智能控制端的意識,在燈具的尺寸上都還沒有預留合適的空間,這給成本以及制造都帶來了一定的困難。
此外,價格成本也是影響ZigBee技術在實際中使用的因素之一。
盡管ZigBee通過簡化協議,降低了對通信控制器的要求,相比Wi-Fi和UWB等這些適用于無線局域網和多媒體應用的高速率無線標準而言,成本要低許多,但是推廣初期受制于出貨量不大的限制,上游芯片成本仍然較高,連帶也推高了終端燈具的價格,普通家庭還很難接受。記者所見一款支持ZigBee的LED筒燈,售價竟達上千元。因此,張偉超認為對于ZigBee技術的推廣應用,必須采用一套新的商業模式,從芯片廠商到系統廠商,共同協作,盡快構建出一個適合該技術推廣的生態系統,如此才能解決ZigBee的商業應用問題。
不過,總體來看,目前在ZigBee聯盟的推動下,ZigBee技術正朝著開發SoC(片上系統),更多規范,與IPv6結合等方向發展。在樓宇、室內、戶外等照明系統中以無線IP的方式進行控制調節,必將給用戶帶來全新的體驗。因此,未來的市場空間無疑是巨大而誘人的。
IC觀察:需重視無線照明技術開發
陳炳欣
實現照明智能化的通信技術大體包括三類:有線、電力載波和無線。
有線,顧名思義,需要布線。缺點是布線麻煩,施工量大,增減設備還需重新布線,系統可擴展性差,安裝與維護成本高,移動性能差等。用戶使用不便,不適合日常家居應用。
電力載波方式免去了重新布線的麻煩,但其信號損失嚴重;為過濾掉電網及各種家電多余雜波而安裝的濾波器和阻波器,會使配套設備成本[FS:PAGE]上升;設備的安裝和維修也都需專業人士操作。
無線技術的優點是不用布線,其搭建方式屬積木式,某個開關出現故障,不影響其他燈光的正常使用,擺脫各種專業布線和專業技術的束縛,使得用戶在照明的設計和管理上,更加“隨心所欲”。因此,隨著智能家居的發展,無線智能照明更適合家居照明的發展需求。
以ZigBee技術為例,其非常適合無線傳感器網絡的相關應用,主要特點為:適宜大規模組網,無線智能照明系統的各個燈節點往往需要組成一個星型網、網狀網或簇狀網,節點數量在幾十到幾千個之間,ZigBee可采用星狀、片狀和網狀網絡結構,由一個主節點管理若干子節點,理論上一個協調器能容納最大節點個數可以達至65535個,很好地滿足了系統對網絡結構以及容量的要求;數據速率較低,因智能照明系統中只需傳輸開關信號和調光信號等開關量,因此較低數據傳輸速率即可滿足,而ZigBee一般工作在20k~250kbps的較低速率,分別提供250kbps(2.4GHz)、40kbps(915MHz)和20kbps(868MHz)的原始數據吞吐率,滿足低速率傳輸數據的應用需求;近距離傳輸,因智能照明系統的范圍大多限于房間之間,這就要求傳輸網絡擁有較強的穿墻信號傳遞功能,ZigBee傳輸范圍一般介于10~100m之間,增加RF發射功率后,亦可增加到1~3km,信號具有一定的穿墻能力。
近年來,國內物聯網取得了快速發展,已被列入國務院確定的首批加快培育的七大戰略性新興產業。借助物聯網的發展契機,近距離無線通信技術不斷涌現,其中主流技術包括藍牙、Wi-Fi、UWB和ZigBee技術等。無線技術的發展,讓傳統的照明控制系統從有線的束縛中慢慢解放出來,無線技術的不斷應用,成為未來智能照明控制的潮流。因此,未來ZigBee等無線技術必將具有更廣的市場。前景看好的情況下,企業應重視并加快無線智能照明通信技術的開發。
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