Совместный информационный проект:

Интернет вещей (IoT)

В недалеком прошлом для автоматизации управления освещением в определенном здании требовалось подбирать оборудование, работающее по единому стандарту. После того, как система установлена, добавлять в нее новое обрудование или менять его, как правило, могли только специалисты. Дальнейшее развитие концепции «умного света», а, в более широком смысле — «умного дома» потребовало новых решений. Так возникло понятие «Интернета вещей» (IoT – от англ. Internet of Things) — вычислительной сети из физических предметов, оснащенных встроенными средствами взаимодействия. Основой для решений «Интернета вещей» обычно (но не всегда) является сетевой протокол TCP/IP. На физическом и канальном уровне связь в IoT-решениях поддерживается по беспроводным протоколам Bluetooth LE, Wi-Fi, реже — ZigBee и Z-Wave, а также проводным Ethernet и RS-485. Управляющий компьютер может находиться на большом расстоянии от управляемых объектов, что позволяет осуществлять регулировку параметров освещения и смену сценариев с мобильных устройств в любой точке мира. Также для IoT часто использует облачные технологии, предоставляемые глобальными сервисами, позволяющие упростить настройку программного обеспечения, в частности, с пользователя снимается забота об актуальных обновлениях. Тем не менее, если к автоматизируемому объекту предъявляются повышенные требования, то облачные сервисы можно развернуть и на локальном компьютере.

Применения

Решения на основе «Интернета вещей» нашли широкое применение от домашней автоматизации до управления оборудованием на крупных предприятиях и объектах инфраструктуры.

Важная особенность IoT – возможность интегрировать в единое решение самые различные устройства: освещение, системы безопасности, электроприводы, видеонаблюдение, зарядные станции и т. п. Например, можно запрограммировать, что, если система видеонаблюдения во дворе распознает человека, движения которого являются подозрительными, автоматически будет включаться и выключаться освещение в комнатах, имитируя присутствие людей в доме.

Применительно к освещению, IoT наиболее широко применяется для реализации так называемого биодинамического освещения. Суть биодинамического освещения заключается в регулировке спектра и светового потока светильников в зависимости от времени суток, географических координат и ряда других параметров. В результате обеспечивается больший комфорт, повышение производительности труда, улучшение состояния здоровья людей, находящихся в помещении, освещаемым с использованием данной технологии. Алгоритмы, реализующие биодинамическое освещение, довольно сложные. К тому же, они периодически корректируются в зависимости от результатов новых исследований по зависимости самочувствия человека от освещения. Передача управления облачному сервису решает проблему установки и обновления соответствующего программного обеспечения.

Особенно удобен «Интернет вещей» для решений на основе светодиодных лент. Данные ленты сейчас применяются для общего освещения, подсветки ниш, декоративной подсветки. В зависимости от изменения дизайна и просто по желаю хозяев периодически конфигурация системы управления меняется. Традиционный подход требует каждый раз заново производить настройку системы, а то и физическое переключение кабелей. IoT позволяет настраивать все в автоматическом режиме, процесс настройки запускается с мобильного устройства.

Умное освещение автомобильных дорог
Благодаря IoT-системам появляется возможность регулировать освещенность автомобильных дорог в зависимости от потока машин, снижая световое загрязнение окружающей среды

Перспективным направлением является использование «Интернета вещей» для уличного освещения. Многочисленные датчики передают в облачный сервис информацию об интенсивности потока автомобилей. На основании этих данных регулируется освещенность трассы. Дело в том, что нормы по освещенности, как правило, привязаны к плотности потока машин по дороге, соответственно, когда машин мало, освещенность можно уменьшить. И дело не только в экономии электроэнергии — избыточное освещение оказывает негативное влияние на природу.

Принцип работы

В случае использования «Интернета вещей» для освещения управление осветительными приборами осуществляется в большинстве случаев следующим образом. Мобильное устройство (смартфон или планшет), на котором установлена специальная программа, подключается через Wi-Fi к облачному сервису. Пользователь выбирает сценарий или отдельные настройки, данные передаются в облако. Как правило, именно облачный сервис, а не программа на мобильном устройстве определяет, какие действия и на каких устройствах нужно запустить. Иногда предусматривается возможность управления простейшими операциями (например, включить/выключить, диммировать) напрямую с мобильного устройства в обход облачного сервиса на случай перебоев в доступе в Интернет.

Современные точки доступа обычно имеют встроенный роутер. Это позволяет реализовать беспроводную локальную сеть из нескольких устройств. Устройства управления осветительных приборов могут подключаться к точке доступа Wi-Fi напрямую. Но встает проблема — есть ограничение на количество одновременно обслуживаемых точкой доступа устройств (обычно не более 5). Для ее решения по Wi-Fi подключаются хабы, управляющие драйверами светильников и светодиодных лент через Bluetooth.

Релейный модуль Arlight TY-706-WF-DIN
Релейный модуль Arlight TY-706-WF-DIN на 6 каналов, предназначенный для IoT, подключается к Wi-Fi напрямую

Также известны системы, в который исполнительные устройства (светильники, лампы-ретрофиты и т. п.) со встроенной поддержкой протокола ZigBee или Z-Wave управляются через шлюз между Wi-Fi и соответствующим стандартом.

Bluetooth LE

Разновидность технологии Bluetooth для «Интернета вещей». Аббревиатура LE расшифровывается как Low Energy (низкое энергопотребление — англ.) Режим Bluetooth LE поддерживается в Bluetooth, начиная с версии 4.0. Максимальная скорость передачи данных в Bluetooth LE ограничена значением 270 Кбит/с. Этого вполне достаточно для систем «умного света», зато появились важные преимущества.

Отличительной чертой Bluetooth LE является пониженное энергопотребление, благодаря чему можно реализовать автономное питание конечных устройств. Применительно к «умному свету» это важно главным образом для датчиков. Bluetooth LE позволяет связывать устройства на большие расстояния, чем обычный Bluetooth, снято ограничение на количество конечных устройств, подключаемых к одному хабу (оно теперь зависит только от конструктивных особенностей хаба).

Для новых версий Bluetooth также поддерживается mesh-архитектура сети, когда элементы сети могут не только принимать и передавать, но еще и ретранслировать информацию. При этом выбирается оптимальный путь прохождения сигнала. При наличии сильных помех или же препятствия для распространения радиоволн выбираются обходные пути.

Платформа Tuya Smart

Существует множество платформ для реализации «Интернета вещей». Но для «умного света» наиболее удобна Tuya Smart, разработанная стартапом из Юго-Восточной Азии. Отличительная особенность данной платформы — полностью автоматическое распознавание подключаемых устройств и автоматическая настройка соединения с ними. Благодаря такой особенности пользователь, имеющий лишь базовые знания по электротехнике, может собрать систему «умного света» из отдельных элементов у себя дома.

Bluetooth-диммер Arlight TY-102-DIM-WF-SUF
Bluetooth-диммер Arlight TY-102-DIM-WF-SUF — пример конечного устройства, поддерживающего платформу Tuya Smart

Светодиодные ленты давно уже стали «народным» источником света, широко применяемым в интерьерах. Не удивительно, что российский бренд Arlight, являющимся одним из лидеров отечественного рынка светодиодных лент, выбрал именно платформу Tuya Smart в качестве основы для своей IoT-системы «умного света».

Развитие стандарта

В настоящее время наблюдается эволюция «Интернета вещей» в сторону повсеместного использования Bluetooth LE. Для управления уличным освещением разрабатываются и внедряются беспроводные технологии, обеспечивающие передачу данных на расстояние до 10 км. Что же касается более отдаленного будущего, то оно для IoT связано с мобильными сетями стандарта 5G.

Преимущества

Системы управления освещением на основе «Интернета вещей» отличаются гибкостью и многофункциональностью. Интеграция с остальными элементами «умного дома» не требует дополнительного оборудования, если и они тоже поддерживают IoT.

Недостатки

При использовании облачного сервиса перебои в доступе к Интернету приводят к неработоспособности части функций. Проблема решается наличием локального сервера, но такой подход увеличивает общую стоимость оборудования, а также затраты на его обслуживание.

Ссылки

Решения на базе протокола TUYA

Управление освещением в интерьере по протоколу TUYA

Управление освещением в интерьере

Смотреть
Источник: ArlightArlight

Руководства и документация

Видео

Новости

Показать еще

Получить консультацию специалиста

Спасибо!

Ваш вопрос отправлен консультанту