采用賽普拉斯WICED連接和PSoC MCU技術(shù)、用于商業(yè)LED照明的Inventek IoT解決方案

多年來，商業(yè)照明空間主要由熒光燈管照明。雖然它們比使用白熾燈照明節(jié)省了大量費用，但卻有嚴(yán)重的性能、維護(hù)和使用問題，如壽命短、色溫變化大、隨機(jī)閃爍和嗡嗡聲，無法有效調(diào)光以節(jié)省電力等。另外，根據(jù)使用要求頻繁打開和關(guān)閉熒光燈會大大縮短它們的使用壽命，并且增加了啟動期間的功耗，這通常抵消了燈具關(guān)閉時節(jié)省的電力。

商業(yè)LED照明的發(fā)展促使人們對如何實施商業(yè)照明進(jìn)行全面的反思。這包括增加智能控制系統(tǒng)作為全面能源管理的關(guān)鍵要素。這些LED燈具控制器(也稱為LED控制器和燈具)現(xiàn)在通常是聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。這些LED照明燈具是物聯(lián)網(wǎng)照明的基石。

LED照明燈具的新設(shè)計具有許多可提供更高效率的軟件元素。與傳統(tǒng)熒光照明燈具相比，其更高的效率可節(jié)省高達(dá)90%的電力。

目前存在幾個標(biāo)準(zhǔn)，可確保升級到更高效的照明設(shè)備時能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能。美國加利福尼亞州引入的“Title 24”標(biāo)準(zhǔn)是這些燈具必須符合的一個規(guī)格，以便符合相關(guān)法規(guī)。

下面將討論用于創(chuàng)建先進(jìn)照明解決方案的關(guān)鍵要素。

Inventek物聯(lián)網(wǎng)照明解決方案系統(tǒng)架構(gòu)

Inventek物聯(lián)網(wǎng)照明解決方案涉及許多要素的相互配合，共同為商業(yè)建筑提供完整的照明平臺。該系統(tǒng)的關(guān)鍵是iMatrix物聯(lián)網(wǎng)平臺。Inventek物聯(lián)網(wǎng)照明解決方案包含以下內(nèi)容：

1. 燈具控制器和電源管理

a. 賽普拉斯WICED^® Wi-Fi^®模塊用于燈具控制和通信

b. 賽普拉斯PSoC^®4 MCU用于特殊傳感器處理，用于有人/無人檢測

2. iMatrix WICED客戶端為控制器和傳感器提供云連接

3. Android和iOS的iMatrix移動應(yīng)用程序，用于配置和燈具控制

4. iMatrix云應(yīng)用程序，用于現(xiàn)場設(shè)計、平面布局和燈具布置

5. iMatrix云應(yīng)用程序，用于監(jiān)視和管理已布置的燈具和其他傳感器元件

圖1：Inventek iMatrix照明網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

燈具控制器和電源管理

燈具控制器和電源管理系統(tǒng)由三個主要模塊組成。

1. Inventek物聯(lián)網(wǎng)控制模塊包含一個由賽普拉斯提供支持的Inventek WICED Wi-Fi模組和一個賽普拉斯PSoC MCU控制器

2. 傳感器模塊

3. 電源模塊包含繼電器控制、功率測量和調(diào)光控制(輸入和輸出)

圖2：Inventek Systems的Wi-Fi模組

圖3：PSoC^® 4 MCU功能框圖

Inventek WICED Wi-Fi模組是燈具控制器中的關(guān)鍵元素。此模組主要由賽普拉斯雙頻Wi-Fi®和Bluetooth®無線子系統(tǒng)(帶完全認(rèn)證的集成天線)構(gòu)成。嵌入式處理器控制燈具操作的各個方面并監(jiān)控數(shù)據(jù)，例如：LED驅(qū)動器的亮度水平、日光采集、溫度、濕度、無線升級等。

賽普拉斯PSoC 4 MCU將Arm® Cortex® M0+與可編程模擬模塊結(jié)合在一起。在Inventek物聯(lián)網(wǎng)照明解決方案中，PSoC 4 MCU可用于分析來自被動式紅外(PIR)探測器的活動以及分析音頻監(jiān)視器。該雙元素系統(tǒng)用于確定照明空間是有人活動還是空置。PIR可以很好地檢測有人的情況，但許多僅有PIR的系統(tǒng)在有人的時候會錯誤地檢測到空置狀況。使用音頻監(jiān)視器可通過監(jiān)聽聲音(如點擊鼠標(biāo)或敲鍵盤)來幫助驗證房間是否有人。

Inventek iMatrix物聯(lián)網(wǎng)云平臺照明系統(tǒng)組件

Inventek iMatrix WICED客戶端

Inventek iMatrix WICED客戶端運行在WICED模組上，是用于收集傳感器數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)發(fā)給iMatrix云系統(tǒng)的主要軟件，用于實時以及時間序列數(shù)據(jù)存儲。通過持續(xù)監(jiān)控?zé)艟呖刂破鞯母鞣N傳感器，當(dāng)檢測到錯誤或失效的情況時，可以使用觸發(fā)器進(jìn)行通知。采樣率和觸發(fā)電平是在產(chǎn)品初始定義期間在產(chǎn)品設(shè)計中定義的。可以使用iMatrix云服務(wù)更新一個或所有燈具的采樣率和觸發(fā)電平。iMatrix WICED客戶端為iMatrix云系統(tǒng)提供了安全的加密TLS/TCP連接。

Inventek iMatrix燈具軟件

該燈具控制器是一個具有復(fù)雜軟件要求的自主系統(tǒng)。它執(zhí)行許多任務(wù)，同時監(jiān)視環(huán)境變化以控制其操作。Inventek iMatrix云平臺可在每個燈具控制器的整個生命周期內(nèi)(從每個控制器的制造到安裝使用)實施穩(wěn)定的智能控制和監(jiān)控管理，無縫實現(xiàn)所有功能。

例如，在制造過程中，燈具控制器的每個特定模型類型被編程到每個特定燈具的Inventek模塊的配置系統(tǒng)中。燈具軟件可根據(jù)燈具控制器的調(diào)光水平得知預(yù)期的合適用電量。如果在某個調(diào)光水平下，功耗低于預(yù)期，那么可能的問題是驅(qū)動器或LED板發(fā)生故障?？梢蕴嵝丫S護(hù)人員并迅速為設(shè)備提供服務(wù)。

iMatrix云和系統(tǒng)的移動元素

完整的系統(tǒng)包括iMatrix云應(yīng)用程序(稱為Apollo)，以及對應(yīng)的用于控制和配置的Apollo移動應(yīng)用程序。

使用Apollo iMatrix云應(yīng)用程序，用戶可以開始創(chuàng)建其建筑物的平面圖，并布置燈具和其他物品(開關(guān)和其他BLE傳感器)。圖4的平面圖上顯示了燈具的典型安裝位置。

圖4：Inventik iMatrix Apollo Lighting API展示了在配置之前的燈具控制器位置

Inventek iMatrix Apollo Mobile Application Pro(iAMAPRO)用于配置現(xiàn)場的燈具。使用基于“地點 -> 建筑物 -> 樓層 -> 房間 -> 組”的分層結(jié)構(gòu)對燈具進(jìn)行分組。在配置周期中，燈具被分配到相關(guān)的組。然后將可以通過iAMAPRO移動應(yīng)用程序單獨或按組來控制燈具的操作和設(shè)置，如圖5所示。

圖5：控制三組不同的控制器燈具組的iMatreix iAMAPRO移動應(yīng)用程序示例

小結(jié)

Inventek System提供的豐富的引腳兼容、完全認(rèn)證的Wi-Fi和Wi-Fi + BT/BLE嵌入式串行Wi-Fi(eS-Wi-Fi)模組、eS-Wi-Fi連接固件、Inventek無線互操作網(wǎng)絡(luò)(IWIN )、Inventek iMatrix云平臺與賽普拉斯業(yè)界領(lǐng)先的Wi-Fi和藍(lán)牙技術(shù)、WICED軟件開發(fā)套件以及混合信號可配置PSoC MCU相結(jié)合，實現(xiàn)了迄今為止最高集成度和完整度的照明解決方案。通過使用WICED開發(fā)環(huán)境或簡化的基于IWIN AT的軟件，Inventek提供了高度可靠、智能且可擴(kuò)展的照明架構(gòu)，可加快產(chǎn)品上市，同時實現(xiàn)最大限度的節(jié)能和高效率。Inventek Systems可支持本文討論的設(shè)計以及許多其他物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。