前幾天跟大家簡(jiǎn)單聊了下燈聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，收獲了不少閱讀量，今天筆者再就燈聯(lián)網(wǎng)的幾個(gè)問(wèn)題做深入探討。
為什么選擇燈作為感知層？
說(shuō)到燈聯(lián)網(wǎng)，就不得不說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)，正因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，讓我們對(duì)身邊的事物有了更多的想象，燈聯(lián)網(wǎng)也由此而來(lái)。當(dāng)我們看到室內(nèi)外無(wú)處不在的白光燈，就會(huì)聯(lián)想：如果以燈作為物聯(lián)網(wǎng)的感知層，簡(jiǎn)單地改造一下燈管，豈不是輕輕松松就打通了物聯(lián)網(wǎng)的“任督二脈”？
是的，以燈作為物聯(lián)網(wǎng)的感知層就是出于這種考慮。
燈在生活中不可或缺，使用燈來(lái)感知，就不需要另增新的感知設(shè)備，節(jié)省建設(shè)成本；
燈也隨處可見，使用燈來(lái)感知，能創(chuàng)建大量的感知節(jié)點(diǎn)，有利于與其他設(shè)備形成聯(lián)動(dòng)；
燈聯(lián)網(wǎng)之后，能感知環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)智慧照明，說(shuō)小了是節(jié)省電費(fèi)，說(shuō)大了就是節(jié)能減排新創(chuàng)舉。
真可謂是一舉多得。
燈聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)如何組成？
見上圖，在燈具里嵌入智能控制模塊，使其成為網(wǎng)絡(luò)載體，再由智能模塊中的傳感器自組網(wǎng)，使得每盞燈都能接入因特網(wǎng)、快速被識(shí)別、管理和控制，最終實(shí)現(xiàn)智能照明、環(huán)境感知、無(wú)線通信、室內(nèi)定位等多種功能，這就是燈聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
可見，燈聯(lián)網(wǎng)的核心就是燈中的智能芯片。這塊芯片高度集成環(huán)境感知傳感器系統(tǒng)、光通信自組網(wǎng)和多源定位模塊等，使得單燈具有如下特點(diǎn)：
人、車、物體感知
近距離無(wú)線通信
大規(guī)模無(wú)障礙通信
智能模式設(shè)置
節(jié)能、低碳、環(huán)保
燈聯(lián)網(wǎng)究竟用了哪些黑科技？
微波雷達(dá)及紅外傳感器小型化——“超級(jí)省電王”
主要作用是探測(cè)和感應(yīng)。其工作基本原理是多普勒效應(yīng)原理，當(dāng)有人員、車輛進(jìn)入感應(yīng)區(qū)時(shí)會(huì)干擾微波信號(hào)，感應(yīng)器檢測(cè)到干擾信號(hào)時(shí)智能燈亮度達(dá)到滿功率照明亮度，當(dāng)人員、車輛在感應(yīng)范圍內(nèi)活動(dòng)時(shí)智能燈保持常亮，當(dāng)人員、車輛離開感應(yīng)范圍或靜止不動(dòng)達(dá)一定時(shí)間后智能燈就自動(dòng)轉(zhuǎn)換為低功耗微亮休眠或全滅狀態(tài)。也就是人們常說(shuō)的“智慧照明”。
使用這種智能LED燈，比傳統(tǒng)熒光燈節(jié)能可達(dá)90%，比傳統(tǒng)LED燈節(jié)能可達(dá)80%。這么說(shuō)可能很多人沒概念，還是來(lái)算一筆經(jīng)濟(jì)賬吧。假設(shè)智能燈全亮?xí)r功率為14W，10%休眠亮度時(shí)為1.53W，50%休眠亮度時(shí)為6.6W，（在地下停車場(chǎng)綜合使用場(chǎng)景實(shí)測(cè)是2W-4W之間），那么智能燈的成本是0.09度/盞/天，普通燈的成本是0.85 度/盞/天，再假設(shè)某停車場(chǎng)有2000盞燈，一盞燈一天節(jié)省1元錢，每年節(jié)約電費(fèi)可達(dá)72萬(wàn)元！震驚了吧，智能燈簡(jiǎn)直就是超級(jí)省電王，有木有？
Mesh傳感器自組網(wǎng)——“掃一掃”燈光上網(wǎng)
支持Mesh拓?fù)浣M網(wǎng)，節(jié)點(diǎn)之間采用無(wú)線級(jí)聯(lián)方式通信，同時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可與其他節(jié)點(diǎn)使用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的方式連接，如下圖所示。
這樣做有如下好處：
可構(gòu)建的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一條以上的無(wú)線上聯(lián)鏈路，提高了無(wú)線傳輸服務(wù)的可用性
燈與燈之間組成網(wǎng)絡(luò)，線下物聯(lián)網(wǎng)空間智能化，構(gòu)建室內(nèi)定位開放平臺(tái)，即手機(jī)可以通過(guò)任意一個(gè)單燈聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)掃描頭頂?shù)臒艄猓纯啥ㄎ粚?dǎo)航
自動(dòng)配置、自動(dòng)發(fā)現(xiàn)：系統(tǒng)具有自動(dòng)配置能力，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后，該節(jié)點(diǎn)內(nèi)的各模塊互相自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并且自動(dòng)確定各自的工作模式、智能掃描信道等，無(wú)需進(jìn)行每個(gè)設(shè)備的手工配置。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)一個(gè)或者多個(gè)新加入的節(jié)點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)也可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)新節(jié)點(diǎn)，通過(guò)管理界面對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行mesh組網(wǎng)授權(quán)后，新節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)下載配置。這種自動(dòng)配置和自動(dòng)發(fā)現(xiàn)的能力降低了網(wǎng)絡(luò)部署和管理運(yùn)維的工作負(fù)荷。
自動(dòng)調(diào)節(jié)、鏈路自愈：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接建立后形成mesh結(jié)構(gòu)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以一定的時(shí)間間隔不斷的執(zhí)行決策算法。每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有的分布式智能單元以信號(hào)強(qiáng)度和網(wǎng)絡(luò)性能為指標(biāo)，在多條無(wú)線鏈路中選取最優(yōu)路徑路由流量，并且不斷動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)路徑，限制了廣播并且消除了瓶頸。這保證了任何由于網(wǎng)絡(luò)單元被增加或是移除導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓伎梢粤⒓幢粰z測(cè)到并進(jìn)行相關(guān)的措施，保證網(wǎng)絡(luò)總是處于最優(yōu)的性能和運(yùn)行狀態(tài)。
以上用人話來(lái)說(shuō)就是，每盞燈都能聯(lián)網(wǎng)，手機(jī)“掃一掃”燈光就能上網(wǎng)，系統(tǒng)就像蜂巢一樣非常堅(jiān)固，多一盞燈少一盞燈不影響系統(tǒng)運(yùn)行，而且當(dāng)某盞燈壞了的時(shí)候還能發(fā)出“我需要維修”的信號(hào)。
可見光通信——高速率將WIFI秒成“渣”
通過(guò)微芯片來(lái)控制LED燈，可實(shí)現(xiàn)其每秒數(shù)百萬(wàn)次的閃爍，其中燈亮代表1，燈滅代表0，這樣二進(jìn)制的數(shù)據(jù)就被快速編碼成燈光信號(hào)，從而進(jìn)行有效的傳輸了。與此同時(shí)，燈光下的終端（電腦、筆記本、手機(jī)、平板、甚至是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等），通過(guò)一套特制的裝置接收信號(hào)，就能實(shí)現(xiàn)有燈光的地方有網(wǎng)絡(luò)。
燈聯(lián)網(wǎng)，利用可見光通信，有如下優(yōu)點(diǎn)：
方便快捷，不需要再新建任何基礎(chǔ)設(shè)施；
高帶寬，不受無(wú)線電頻譜管制；
高速率，理論傳輸速率可達(dá)224GB/s，是wifi上網(wǎng)速率150倍；
安全性高，光只能沿直線傳播，只有處在光線傳播直線上的人才有可能截獲信息，大大降低網(wǎng)絡(luò)攻擊風(fēng)險(xiǎn)；
無(wú)電磁干擾，信號(hào)穩(wěn)定。
以上筆者最看重光通信的超高速率，據(jù)說(shuō)最新的研究測(cè)試0.5秒下完一部電影！
多源融合定位技術(shù)——室內(nèi)定位小case
光定位、藍(lán)牙、慣性導(dǎo)航等室內(nèi)定位技術(shù)，在單獨(dú)使用時(shí)，都有各自的局限性。例如：
光定位，定位精度高、亞米級(jí)定位、適應(yīng)面廣、無(wú)需額外布設(shè)接入點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但是只有有光源的地方才可以穩(wěn)定定位，對(duì)于沒有光源的地方，就需要其他定位技術(shù)輔助定位。
藍(lán)牙定位部署方便、功耗低、成本低，但藍(lán)牙受噪聲信號(hào)干擾大，穩(wěn)定性稍欠佳。
慣導(dǎo)定位數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好，但有累計(jì)誤差，不適用于大場(chǎng)景長(zhǎng)距離情況下使用。
燈聯(lián)網(wǎng)將光定位、藍(lán)牙慣導(dǎo)等多種定位技術(shù)融合。可以達(dá)到：
更好的覆蓋性(可擴(kuò)展性)；
低功耗；
移向接近(簡(jiǎn)易化)。比如蘋果微定位技iBeacon的位置推送廣告；可以進(jìn)行設(shè)備間通信恢復(fù)。
組織融合和信息采集。將定位信息、環(huán)境信息和個(gè)人愛好的一致性集成，可以根據(jù)來(lái)自物理定位和語(yǔ)義定位的環(huán)境推斷，從環(huán)境推理所在位置，可以更好的支持環(huán)境(功耗、歷史數(shù)據(jù)和覆蓋)。
以上總結(jié)就是，部署燈聯(lián)網(wǎng)后，室內(nèi)定位的實(shí)現(xiàn)就只是小菜一碟啦。
人工智能大數(shù)據(jù)技術(shù)——下一個(gè)AI就是燈
燈聯(lián)網(wǎng)中所有智能燈均攜帶多種類型傳感器（例如，紅外、溫度、電壓、電流等傳感器），傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性，按一定的頻率周期性采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)大到一定程度，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)處理能力和效率有要求，這時(shí)，人工智能就能發(fā)揮作用。
在燈聯(lián)網(wǎng)中，人工智能一個(gè)主要應(yīng)用是用于大數(shù)據(jù)分析，深度學(xué)習(xí)，從而決策、行動(dòng)以及創(chuàng)造。比如十字路口的智能紅綠燈，可以根據(jù)人流監(jiān)測(cè)信息自動(dòng)調(diào)節(jié)跳燈時(shí)間；智能路燈可以感知光線明暗自行調(diào)節(jié)明暗程度，而不需要人為設(shè)置具體開關(guān)時(shí)間。
燈聯(lián)網(wǎng)有何商業(yè)價(jià)值？
智能交通：對(duì)于城市路燈、紅綠燈、景觀燈等進(jìn)行燈聯(lián)網(wǎng)改造，可實(shí)現(xiàn)按需照明、快捷上網(wǎng)、環(huán)境（溫度、濕度、污染）等數(shù)據(jù)采集，人流/安全性等監(jiān)控、應(yīng)急、反恐等場(chǎng)景中疏散人群、能耗上報(bào)、故障告警等。
智能家居：舒適照明、快捷上網(wǎng)、與其他家居聯(lián)動(dòng)、家庭安防、娛樂、助眠等。
智能駕駛： 路燈與車燈之間通信，根據(jù)路燈感知路況并傳輸給每輛車，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性智能導(dǎo)航；不同車之間的車燈通信，比如前車碰到經(jīng)濟(jì)情況剎車，這一信息很快通過(guò)前車的車燈傳輸給后車車燈，后車又傳輸給后一輛車，如此實(shí)現(xiàn)智能駕駛，避免交通事故。
室內(nèi)定位：主要應(yīng)用商場(chǎng)、停車場(chǎng)、工廠、展覽、醫(yī)院、圖書館、交通樞紐等場(chǎng)所，其可實(shí)現(xiàn)：按需照明、分時(shí)分區(qū)、遠(yuǎn)端控制、能耗上報(bào)、狀態(tài)監(jiān)控、上網(wǎng)、安防預(yù)警、擁堵疏導(dǎo)、室內(nèi)導(dǎo)航、位置營(yíng)銷、數(shù)據(jù)采集等。
燈聯(lián)網(wǎng)的商用目前還主要集中在商務(wù)領(lǐng)域和公共設(shè)施領(lǐng)域，如酒店、會(huì)展場(chǎng)館、市政工程、道路交通領(lǐng)域。隨著美迪索科等一眾公司的大力研究和推廣，家居領(lǐng)域的應(yīng)用有望得以普及，融入主流的智能家居平臺(tái)為主，采用適合的硬件模塊、滿足各個(gè)平臺(tái)的協(xié)議接口規(guī)范，實(shí)現(xiàn)與其他各類相關(guān)家居家電設(shè)備的互聯(lián)互通，并最終融入包羅萬(wàn)象的物聯(lián)網(wǎng)。
結(jié)語(yǔ)
俗話說(shuō)，科技創(chuàng)造美好生活。燈聯(lián)網(wǎng)在實(shí)現(xiàn)智慧照明的同時(shí)，還能讓你隨時(shí)隨地有燈就能上網(wǎng)，有燈就能導(dǎo)航，有燈就能通信。讓燈打通物聯(lián)網(wǎng)“任督二脈”，讓燈實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物相連，美迪索科希望這一美好的技術(shù)早日服務(wù)大眾。
