انتقلت الإضاءة من الإضاءة التقليدية على أساس مصابيح خيوط التنغستن ومصابيح تصريف الغاز إلى إضاءة LED استنادًا إلى أجهزة أشباه الموصلات, والذي يتزامن مع عصر الإنترنت عبر الهاتف المحمول الذي يقفز إلى إنترنت الأشياء (IoT) وإنترنت الأشياء. لقد ولّد الجمع بين الاثنين خيالًا وابتكارًا جميلاً لا نهاية له, خلق عصر إضاءة ذكي واعد يعتمد على إنترنت الأشياء للأشخاص العاملين في مجال الإضاءة.
تنقسم خارطة الطريق لتطوير الإضاءة إلى خمس مراحل: الإضاءة التقليدية عالية الكفاءة, إضاءة LED, إضاءة ذكية, إضاءة ذكية موجهة نحو الخدمة وقابلة للترقية, ومحورها الإنسان (حمض الهيدروكلوريك) إضاءة. قيمة وتركيز الإضاءة هي: كفاءة عالية في استخدام الطاقة, قابلية التعديل الديناميكي, تطبيق إنترنت الأشياء وتحليل البيانات, الاقتصاد الدائري, وسهولة الاستخدام. يمكن ملاحظة أن الهدف التطويري للإضاءة هو الإضاءة الموجهة للأشخاص, والتي لا تركز فقط على التأثيرات المرئية للإضاءة, ولكنه أيضًا يولي المزيد من الاهتمام للتأثيرات غير المرئية. للإضاءة الذكية في عصر إنترنت الأشياء, يتم إيلاء المزيد من الاهتمام لتطبيق بيانات إنترنت الأشياء, إعادة تدوير صديقة للبيئة قابلة للترقية وقابلة للتبديل, بالإضافة إلى الإضاءة الذكية التي يمكنها تقديم الخدمات والعمليات. أقل, جنبًا إلى جنب مع خريطة طريق تطوير الإضاءة الخاصة بـ GLA, سنقوم بتحليل العديد من اتجاهات تطوير الإضاءة الذكية.
اتجاه التنمية 1: ينصب التركيز المهم للإضاءة الذكية على الإضاءة الموجهة للأشخاص
جوهر الإضاءة الذكية هو توفير الإضاءة الصحيحة لهدف الإضاءة في الوقت والمكان المناسبين, بما في ذلك الإضاءة المناسبة, درجة حرارة اللون المناسبة, اللون المناسب, مدة الإضاءة المناسبة, من خلال مفاتيح الإضاءة, يعتم, تعديل اللون, إلخ. الألوان المختلفة للضوء لها تأثيرات مختلفة على جسم الإنسان. بعض الألوان يمكن أن تعزز النوم, بعض الألوان يمكن أن تجعل الناس أكثر هدوءًا, وبعض الألوان يمكن أن تجعل الناس يقظين. من الأفضل استخدام إضاءة مختلفة في بيئات مختلفة, والتي يمكن أن تنظم صحة الناس وعواطفهم. هذا هو “الإضاءة الموجهة للناس”, وهو الاتجاه والهدف من تطوير الإضاءة الذكية. الإضاءة الذكية لا ينبغي أن تكون فقط ما نراه بأعيننا, ولكن أيضًا ما نفكر فيه بقلوبنا وعواطفنا. أخذ الإضاءة المعمارية كمثال, هناك تحول من التركيز على تطوير المباني الخضراء إلى التركيز على المباني الصحية.
اتجاه التنمية 2: الاتصال المناسب هو الخطوة الأولى للإضاءة الذكية
الإضاءة الذكية تتطلب التحكم في الإضاءة. أولاً, يجب إنشاء اتصال بين معدات الإضاءة ومعدات التحكم. الاتصال هو الخطوة الأولى نحو الإضاءة الذكية. في عصر إنترنت الأشياء, هناك العديد من تقنيات الاتصال, بما في ذلك التكنولوجيا السلكية القائمة على الحافلات, تقنية الاتصال اللاسلكي قصير المدى, وتقنية شبكة لاسلكية واسعة النطاق تمتد لآلاف الأمتار.
المنازل الذكية بحاجة إلى النظر في سهولة التشغيل, أمان, واتصال كامل مريح. تتضمن طرق الاتصال السائدة في المنازل الذكية الآن تقنية Bluetooth, واي فاي, و زيجبي. تتمتع تقنية Bluetooth و WiFi بتكاليف منخفضة نسبيًا ويمكنهما تلبية احتياجات أنظمة المنزل الذكي البسيطة, في حين أن بروتوكول الاتصال المستخدم لأنظمة المنزل الذكي المعقدة هو ZigBee.
في سيناريوهات تطبيق المباني الذكية, حيث تحتاج أنظمة الإضاءة الذكية بشكل عام إلى ربطها بأنظمة التشغيل الآلي للمبنى, لقد تم استخدام طرق الاتصال المعتمدة على الناقل على نطاق واسع في أتمتة البناء, مثل كنكس, باكنيت, أو داينت, والتي يمكن استخدامها للتحكم في الإضاءة. لكن, لمعدات الإضاءة, أصبحت DALI تقنية توصيل الإضاءة المفضلة نظرًا لبساطتها, مصداقية, وسهولة التركيب. لا تتطلب الشبكات اللاسلكية تعديل أسلاك المبنى, مما يجعل عملية التواصل أكثر بساطة ويقلل تكاليف التثبيت بشكل كبير. في تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية المتقدمة اليوم, أطلقت العديد من شركات تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية حلول البناء الذكية الخاصة بها, وتعد تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية أكثر أهمية للتخطيط الذكي للمباني.
في سيناريوهات تطبيق الطرق الحضرية, يتم إيلاء المزيد من الاهتمام للمسافات الطويلة, مصداقية, وسلامة الاتصالات. الناقل لخط الكهرباء (بلك) أو يمكن استخدام الترددات اللاسلكية قصيرة المدى للاتصالات المحلية, متقاربة في خزائن التحكم أو البوابات, ثم يتم توصيلها عن بعد بمساعدة شبكة اتصالات المشغل. بعد 2017, تطوير تقنية LPWAN, وخاصة التطور المزدهر لتكنولوجيا NB-IoT في الصين, لقد جعل توصيل مصابيح الشوارع أكثر ملاءمة. NB-Iot, بسبب استخدام نطاقات التردد المخصصة المرخصة وطنياً وبناء شبكات موثوقة من قبل المشغلين, سيصبح الخيار المفضل لوصلات إضاءة الطريق. تقنيات LPWAN الأخرى مثل LoRa, com.sigfox, UnB, زيتا, إلخ. ستكون مكملات مفيدة. قد يؤدي تحسين mMTC في 5G إلى توحيد عالم اتصالات إضاءة الطرق الخارجية.
سيناريو تطبيق التحكم في إضاءة المناظر الطبيعية, والتي تحظى بشعبية كبيرة في الصين, يستخدم الإضاءة لتعكس الخصائص الفريدة لكل منظر طبيعي أو معلم, دون التأكيد على وظيفة الإضاءة. يتطلب التحكم في الوقت الحقيقي للتغيرات الديناميكية لتركيبات الإضاءة لخلق جو. بروتوكول الاتصال لتوصيل الإضاءة بشكل عام DMX512/ردم, أو كي نت, آرت نت, إلخ.
اتجاه التنمية 3: تعد إمكانية الترقية خطوة أساسية في الإضاءة الذكية
المجتمع يتطور نحو مجتمع أكثر تحضرا, صديقة للبيئة, والتوجيه الذكي, مع تزايد الطلب على استغلال الموارد. في هذا الاتجاه, الاستخدام الرشيد للطاقة أمر بالغ الأهمية, والإضاءة الذكية خطوة مهمة نحو الذكاء الاجتماعي.
لنأخذ إضاءة الطريق الذكية كمثال, تشتمل مصابيح الطريق الذكية على وحدات تحكم ذكية في الطريق, أجهزة استشعار, إمدادات الطاقة, ومصادر الضوء. نمطيتهم تسمح بإعادة استخدامها, ويعتبر توحيد اتصالاتها وواجهات التثبيت خطوة أولى مهمة جدًا في دعم الاقتصاد الدائري. يمكن للنمطية وتوحيد الواجهة أن تجعل إضاءة الطريق جاهزة بشكل ذكي, تعمل واجهات التثبيت الموحدة بشكل خاص على تسهيل تثبيت أو ترقية تقنية التحكم في إنترنت الأشياء في مصابيح الطريق الآن وفي المستقبل, مما يسمح بتعديل المكونات واستبدالها في الموقع دون تفكيك المصابيح, ودعم بروتوكولات التعتيم المستخدمة على نطاق واسع مثل DALI و0/1-10V. لقد بذلت شركة Zhaoga جهودًا طويلة الأمد في توحيد مصادر إضاءة LED المعيارية. من أجل دعم اتجاه تطوير الإضاءة الذكية, تدعم استراتيجية Zhaoga الجديدة المقترحة الاقتصاد الدائري وتحدد واجهة التثبيت الذكية للتحكم في الطريق (كتاب تشاوجا18), وهي صغيرة الحجم, منخفضة التكلفة, قابل للتوصيل, وقابلة للتبديل. وسوف تصبح واجهة عالمية لتركيب وحدات التحكم في إنارة الشوارع في جميع أنحاء العالم.
اتجاه التنمية 4: يعتبر نظام الإضاءة الذكي الموجه نحو الخدمة والتشغيل هو الأساس
من خلال الاستفادة من تقنية الاتصال بإنترنت الأشياء, يتم توصيل معدات الإضاءة وأجهزة الاستشعار ذات الصلة لجمع البيانات عن المعلومات البشرية, المعلومات البيئية, ومعلومات تشغيل معدات الإضاءة, والتحكم في معدات الإضاءة وفقًا لاحتياجات الإنسان أو معلومات الاستشعار. في أنظمة الإضاءة الذكية, منصة التفاعل بين الإنسان والآلة, منصة معالجة البيانات, ومنصة التحكم في الجهاز هي جوهر نظام الإضاءة الذكي, وهي أيضًا المنصة التشغيلية لتقديم خدمات الإضاءة. تم بناء منصة التشغيل هذه بشكل عام على الحوسبة السحابية.
لنأخذ إضاءة الطريق الذكية كمثال, توفر المنصة التفاعلية لإدارة إضاءة الطريق القائمة على السحابة إعدادات المعلمات, إدارة السلامة, واجهات إدارة التحكم, وجمع المعلومات البيئية لتركيبات إضاءة الطرق. يمكنها توفير خدمات إدارة التحكم لإضاءة الطريق (مفاتيح, يعتم, تعديل اللون, إلخ.), خدمات إدارة الأصول (مراقبة حالة تشغيل المعدات, صيانة سريعة), وخدمات تحليل البيانات (التقارير, إحصائيات, التنبؤات).
اتجاه التنمية 5: ما وراء الإضاءة هو القفزة من الإضاءة الذكية إلى الإضاءة الذكية
من الناحية الفنية, تركز الإضاءة الذكية بشكل أساسي على التحكم في الإضاءة القائم على القواعد والتحكم الآلي البسيط بناءً على العوامل البيئية والاحتياجات البشرية. الإضاءة الذكية تجعل الإضاءة أكثر ذكاءً, قادرة على التفكير والتعلم مثل الكائنات الحية الذكية, مع العواطف, جعل الإضاءة أكثر ذكاءً وأكثر دفئًا. ويجب أيضًا دمجها مع تكنولوجيا معالجة البيانات الضخمة وانتظار تحسين تكنولوجيا وصناعة الذكاء الاصطناعي, تجاوز الإضاءة نفسها وتحقيق التطور من الإضاءة الذكية إلى الإضاءة الذكية.
من منظور كائنات التحكم في الاتصال, في عصر إنترنت الأشياء حيث كل شيء مترابط, كل شيء ممكن. الإضاءة الذكية لا توفر للناس وسائل الإضاءة فقط, ولكن يمكنها أيضًا التفاعل والتحكم مع الأنظمة الأخرى. أصبح الضوء لغة ذكية جديدة, توفير مجموعة واسعة من الخدمات خارج نطاق الإضاءة.
في إضاءة المنزل الذكي, يمكن أن تتفاعل الإضاءة الذكية مع أنظمة المنزل الذكي الأخرى مثل أنظمة الأمان, أنظمة الترفيه (مكبرات الصوت, أجهزة التلفاز, إلخ.) من خلال التفاعل الصوتي, وتطبيق تقنية الذكاء الاصطناعي لجعل النظام أكثر ذكاءً. يمكن أن يتيح التفاعل السلس بين الناس, إضاءة, والأجهزة المنزلية (الأجهزة), جعل حياة الناس أكثر راحة, ثري, وآمنة; في المباني التجارية ومحلات السوبر ماركت الكبيرة, يمكن دمج أنظمة الإضاءة الذكية المنتشرة في كل مكان مع البنية التحتية لاتصالات Ethernet لدمج أنظمة الإضاءة الذكية وأنظمة اتصالات إنترنت الأشياء عبر Ethernet بشكل مثالي من خلال Power over Ethernet (بو). بالإضافة إلى, من خلال الجمع بين الاتصالات بالضوء المرئي VLc, يمكن توفير الوصول إلى اتصالات LiFi اللاسلكية عالية السرعة والآمنة, أو يمكن الاستفادة من خدمات تحديد المواقع بالضوء المرئي لجعل التسوق أكثر ملاءمة وإثارة للاهتمام.
الإضاءة الذكية لا توفر فقط الإضاءة التي تركز على الإنسان في بيئات مثل المنازل, المباني, والطرق الحضرية, ولكن يمتد أيضًا إلى توفير الإضاءة لكل الأشياء, مثل إضاءة الحيوانات والنباتات. وهذا أيضًا مجال تطبيق واسع, ولكن هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث حول تركيبات الضوء وطرق قياس الإضاءة الجديدة لمختلف أنواع الإضاءة الحيوانية والنباتية.