IoT в индустриалното осветление

Oт времето на първите изпратени имейли през Web 2.0 и чак до облачните услуги и мобилния достъп, интернет направи невероятен напредък през последните десетилетия. Една от основните иновации на бъдещето е Интернет на нещата (Internet of Things) или мрежово свързаните уреди и машини, които динамично и интелигентно се адаптират към нуждите и предпочитанията на потребителите. Ключова роля в тези иновации играе осветлението.

С развитието и разширението на възможностите за дигитално и свързано осветление интелигентната инфраструктура все повече се превръща в ключов елемент между физическия и дигиталния свят. Всички тези технологични новости, свързани с Интернет на нещата, водят и до създаването на т.нар. концепция “Интернет на светлината”. В света на свързаната интелигентност осветлението има реална възможност да се превърне в централна част от всекидневната среда на хората.

Осветлението, което в момента се разглежда като услуга, се развива като модерна сградна комуникационна инфраструктура, която се използва от потребителя за много повече приложения, отколкото първоначалното й предназначение. А тъй като индустриалното осветление от своя страна се развива все повече в посока цифрови, LED-базирани решения, за осветителните системи се създава сериозна причина да служат като основен компонент в индустриалния Интернет на нещата (IIoT).

IoT функционалност може да се добави към съществуваща осветителна мрежа само чрез актуализация на драйвер. Висящите осветителни системи се срещат навсякъде в съоръженията и често са разположени по определен начин, който е оптимален както за жичното, така и за безжичното им свързване. Фиксираната им позиция е идеална и за приложения като системи за вътрешно позициониране и термографски изследвания.

Контролерите, които управляват останалите системи в съоръжението, са свързани мрежово чрез жични или безжични мрежи. Системата работи постоянно и може да захранва IoT устройства, така че за тях не са необходими батерии или допълнително окабеляване. Всяко осветително тяло може лесно да бъде оборудвано с интелигентни сензори, които измерват конкретни данни и ги връщат към back-end платформа за електронна обработка.

В случай че всяко осветително тяло разполага със собствен IP адрес, то управителите на съоръженията могат да ги използват в своя полза. IoT осветлението позволява дистанционното наблюдение на осветителните инсталации за повреди в самите лампи, неизправности на аварийното осветление и евентуално дори амортизация на светлинно оборудване. По този начин управителите на съоръженията могат да контролират кога точно в сградата трябва да се извърши поддръжка на място.

Освен това тази поддръжка не е необходимо да се извършва от човек. Цялостната процедура изисква известна първоначална инвестиция за монтиране на осветителите, но тези разходи лесно се компенсират с времето благодарение на повишената ефективност на поддръжката.

Популяризиране на сензорите
Осветителните тела са просто източник на светлина, докато към тях не се свърже сензор, още известен като устройство за управление на осветлението – след това сензорът става интелигентно устройство. В зависимост от данните, които събира сензорът (най-често за светлина или движение), източникът на светлина автоматично се включва и изключва. Сензорните модули за осветителни тела сами по себе си са станали толкова сложни през последните години, че възможностите за управление вече са много по-разнообразни от просто включване и изключване. Модерните осветителни системи могат да изключат определен брой осветителни тела в дадено пространство според количеството естествена светлина в помещението или да ги димират до известна степен, когато е необходимо.

Понастоящем сред най-разпространените индустриални приложения на сензорите за светлина са пасивните инфрачервени фоточувствителни датчици, които създават по-ефективна работна среда, като изключват светлините, когато в помещенията няма хора. Мрежовите контролери пък работят със софтуер, който позволява дистанционно наблюдение, конфигурация, привеждане в съответствие с местни регулации, димиране според извършваните дейности, настройка и създаване на системни известия и отчитане на енергия. Командният център за управление на осветлението и сензорите е самият контролер, така че добавянето на интелигентни възможности обикновено изисква само модернизиране на самото устройство.

Управлението на осветлението играе ключова роля в индустриалното IoT планиране по два начина – на първо място то подобрява комуникацията. Когато устройствата за управление на осветлението са свързани мрежово то същата мрежова инфраструктура може да се използва и за извличане на данни за IIoT, като така се премахва нуждата от създаване на допълнителна мрежа за обмен на данни. На второ място, съвременните устройства за управление на осветлението позволяват актуализиране на софтуера за приложения, които преди това не са били разглеждани.

Свързани с интернет устройства
Сензорите за осветление сами по себе си не свързват дадено устройство към IoT – за това е необходима интернет връзка. С въвеждането на уеб-базирани осветителни системи, било то безжични или кабелни, отделните устройства стават не само интелигентни, но и част от все по-разрастващия се и малко необичаен IoT пейзаж. Потребителите могат да анализират събраната информация, след като свържат устройствата и получените от тях данни към интернет. В днешно време редица сензори, които събират разнообразна информация за околната среда – от замърсяване до задръствания по пътищата, са свързани към осветителни тела.

“Интернет на светлините” се среща с Интернет на нещата
Т. нар. “Интернет на светлините” се сформира, когато всички интелигентни осветители в дадено пространство се свържат в цифрова мрежа и комуникират помежду си, със сървър или портал, както и със сензори и системи за контрол на осветлението. При такава конфигурация Интернет на светлините действа като своеобразен гръбнак на мрежата за сградно управление или домашна автоматизация. Факторът, който прави тази система изключително привлекателна в промишлените предприятия, е, че осветлението е инсталирано почти навсякъде и вече притежава електрическа мощност, която захранва самата светлина. Същата тази енергия може да се използва и за захранване на други електронни компоненти и устройства, интегрирани във или приложени към свързаните мрежово светлини.

Интернет на светлините се обуславя от успеха на светодиодното осветление. В миналото да се интегрира електроника в осветлението беше трудна задача заради високата температура, електромагнитните смущения и ограничения експлоатационен живот на крушката. Светодиодите обаче са полупроводникови компоненти, които работят при ниски температури, близки до температурите, при които работят останалите силови полупроводникови устройства в електрониката. Затова е и много лесно към LED модулите да се добавят и допълнителни функции. Освен това почти всички електронни компоненти, които се използват за комуникация и контрол, както и сензорите, са нисковолтови и могат да се захранват от един и същ източник, като така намаляват необходимите за инсталация компоненти и разходите.

Връзката между светлините и другите устройства в индустриалната мрежа е съсредоточена върху управлението на осветлението и оперативните данни от самите светлини. Те могат да се контролират от потребителско устройство (компютър), а оперативните данни да се четат чрез сървъра и да се представят на клиента. Тези данни представляват актуална информация за експлоатационните часове на интелигентния модул (колко време работи), температурите на различните компоненти на осветителния модул, история на температурата в процеса на работа (производителност при различни температури), както и електрически характеристики на захранването и натоварването на светодиода.

Тези данни могат да се използват на същия принцип като километража или индикацията за проверка на двигателя в колите – те могат да известяват за оставащия експлоатационен живот на светлината или да показват на системата за сградно управление, че има проблем, много преди лампата да изгасне. Предварителното известие позволява на управителите на сгради да извършват своевременна поддръжка на осветлението.

Сензорите и контролерите могат пряко да се свързват със осветителните тела и осветителната мрежа или пък да се въведат в системата чрез късообхватния решения за безжична връзка като 6LoWPAN или Bluetooth Smart. По този начин светлините се превръщат в IoT точки за достъп, които имат късообхватни безжични радиопредаватели с много дълъг живот на батерията поради близкото си разположение. Тъй като радиопредавателите в светлините са свързани към електрическата мрежа, те постоянно следят останалите устройства и са в състояние да определят местоположението им, стига и физическото местоположение на светлините в сградата да е известно.