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薛家祥

深圳市光迹科技有限公司通讯技术专家

从事通讯测试、智能照明应用端

阿拉丁新媒体特约撰稿人

内容提要

本篇主要概述了在智能照明的施工环节目前在施工面积，周期，资源分配上的受限状况，并提出了智能照明CAD工程图作为一种新型的解决方案。

在物联网兴起的前夜，一束灯光指引着，向我们隐约展示着未来发展的方向。它该有着怎样的颜色，怎样的芬芳，才能成为这个市场中，结着希望花朵的姑娘。

施工

一、施工周期长，覆盖面积广，现场人力支配繁杂。

1、施工周期：施工周期在项目中扮演着一个前期布局，后期调试的收尾性角色，它受到土建、弱电施工、软装等项目中各个部门的进度影响，周期难以控制。

2、覆盖面积：智能照明的覆盖面积上穷天花棚顶，下至落地埋灯、楼上楼下，隔断众多，区域较为分散。施工中附加信号布局成为智能照明的重要一环。

3、人力支配：与土建、电气、设备安装、室内软装等各个工种均需要配合。

二、施工中依托多。

所有的智能照明系统工程施工都是需要与土建、设备安装、室内装饰之后进行或者并行交叉施工，施工现场需要借助土建和设备安装的脚手架，梯子等各种设备；甚至有时会使用设备安装的水电临时线路，如果不能有一个好的统筹安排，就会导致现场混乱不堪，工期延误，坐失良机。

三、工程复杂性强。

1、智能照明在建筑过程中，由于设备调试，管理，返工，维修等均需要现场人员协助，工程方或者灯具厂商对智能照明的施工应用很难迅速掌握，导致现场频繁出错，耗费时间和人力。

2、智能化系统有许多辅助设备，感应，控制，组合外接，各种配套产品繁多，需要有人能够协调管理。

施工创新

一：电气施工人员的培训

1、智能照明施工培训体系

建立培训体系是我们一直以来所致力于推广的。智能照明如果是鱼，灯具厂、设计师、工程商、渠道商的配合就是液体，整个市场就是一个巨大的容器。具体落实到施工端的人力培训就是液体的密度， 培训越高效专业，这个密度就越低，智能施工就如鱼得水，在市场中能够得到施展的区域就越大。

2、完善电气施工图纸机制

要推动使用智能照明建筑的电气施工工作顺利进行，还必须积极的完善在智能照明的电气图纸的相关规范及标准，这样才能推动智能照明更健壮的发展。 在施工之前就能够根据图纸在上面标识相关的智能设备，如设备属性，接线方式等施工指南，更在灯具安装步骤测试并解决控制问题，日后软装作业才不会导致二次施工，耗时耗力。

另外，由于目前施工流程中电气设计端和施工端是分开来的，在我们交于施工人员的设计方案中，也能及时根据施工中所产生的问题弥补不足，有章可循，在施工中的各个环节做好交接以及跨专业施工环节的磨合与协调，保证各项施工工作能够顺利的实施。

3、施工速度和效率

有线：传统的智能照明依旧停留在DALI，总线式等有线式的施工形式上，这种施工形式受限于早起的协议，技术等明确好的控制节点和数量。需要前期布线，专业人员调试，一套系统下来成本相当高，安装好了以后也不能随意更改布局，随着人们对个性化的需求的日益强烈，系统在其延伸性上也很受有线的限制。

无线：在传统的有线式智能照明基础上，为了避开繁琐的施工布线对现场施工人员造成的困难，许多智能照明厂家开始着力于使用无线的智能照明协议，像WI-FI、ZigBee、Bluetooth等无线的智能照明解决方案。

这次，施工的周期被压缩了，但是施工上产品接线、无线覆盖、信号测试等问题依旧没有得到有效地解决。

现在，我们给出了一种全新的解决模式——智能照明电气施工图。

装一套智能控制，可以在毛坯房的时候不考虑布线吗？

可以不一定需要原厂人员亲力亲为去调试吗？

可以做到可以渠道应用，快速复制吗？

既然有线的方案迟早要被时代所抛弃，而其他厂家对于智能照明的无线方案又不够成熟。 我们经过反复的商议讨论，在CAD电气图纸设计师的配合下得出的方案是智能照明需要有一份属于自己的标准图纸。

我们基于原有的电气施工图增加了专属的图例，以及接线说明，控制尺寸，布线要求，本着在工程端能够让甲方，设计师，施工队无差别理解的目的，做了以下修改。

在前期客户考虑到布线的时候，我们根据电气施工图将图例打入其中，在建筑结构中，直接布局信号、网关、智能开关、传感器，灯具控制器等各个智能设备。

通信支持

在智能照明应用中，用户和设计师对现场的灯光控制需要有非常准确的把控。优秀的通信协议能够轻松解决施工中很多难以避免的问题。

打开和关闭是否会延时？

调节照度和色温是否会频闪？

系统中一次性能管理多少个灯具？

无线信号是否具有可穿墙能力？

如何判断施工队安装中，信号控制OK ？

能否通过互联网云端远程控制？

照明网络安全系数如何？

考虑到这一层面，针对照明的协议体现在应用层是一个非常特殊的存在，由于人眼对光线的感知特别敏感，所以快速开关，良好的一致性对智能照明的体验起到了重要作用。

刚才我们讨论过了施工周期的影响，PASS掉了有线方式，那无线目前常用的有这么多种，我们就来具体的聊一聊它们之间不同的优劣性。

智能照明的未来发展方向一定是基于无线的基础上发展的，但是目前常见的蓝牙，Wi-Fi，ZigBee等无线协议都并不尽如人意。蓝牙组网方便，但是灯具多了会控制命令超时响应，调光效果差。

说起Wi-Fi，它是十多年前互联网时代相互竞争的无线电技术中最后的赢家。而针对囊括互联网的物联网而言，由于WIFI的高功耗功耗不利于物联网中各种可穿戴设备，控制性传感器还有其他Micro stuffs的应运，在过去的2015年中，市场大力推行使用低功耗的标准IEEE802.15.4（Google的Thread底层无线电技术）。

蓝牙作为物联网标准而言，其致命性缺陷是替代点对点有线传输技术，它甚至不属于互联网技术，更谈不上物联网。即使是针对Bluetooth Mesh而言，依旧在很多测试结果中显示类似mesh联网均以失败告终。

结论：目前全球市场中市场最大的三类核心物联网无线电技术为

1、IEEE/802.11/WIFI —— 适用于内容分发。

2、IEEE802.15.4/ZigBee —— 适用于智能家居等Sentroller等物联网网络。

3、蓝牙 —— 适用于围绕手机连接个人网络及可穿戴设备。

下面我们来聊聊常用的这几种通信协议的差别：

带宽：在调光中，多大的通道才能满足使用呢？ WiFi的带宽是最大的，因为它是为互联网时代收发内容而建立的，但是一定是越大越好吗？

一次调光数据中大约包括<头文件/地址信息/调光信息/校验信息/等>。一次数据长度不到100bit，要收发这样一段数据，理想环境下大约是3ms。实际过程中大约为30ms，而人眼对小于100ms的调光是不敏感的。250kbps大约等于31.25kb/s，这样的速率是足够收发调光数据的。

所以WiFi的带宽最大，但确是最不合适的，因为Wi-Fi能连接的实际数量甚至不能超过几十个，哪怕每一路上面速度再快，也是不适用于照明的。

固有的IP寻址能力：从互联网到物联网的转换，物的地址信息成了物沟通交流的首要难题。据统计分析物物通信的数量将会是现在互联网通信结点数量总和的30倍以上，现有的互联网地址技术已经难以适应互联网的发展。而目前的IPV6寻址技术则正好可以解决这个问题。

从号码地址——IPV4（互联网）——IPV6（物联网）

考虑到互联网IPV4时代中，

1、DHCP的接入地址分配对服务器提出过高要求。

2、IPV4的安全性缺陷是固有的薄弱环节。

3、传统的节点应用层加密及认证不能达到物联网的水平。

而同属于Google Thread的EasyConnect技术则属于IPSO联盟的一份子，通过IPV6技术实现信号放大器，传感器等节点与其他灯具驱动的互联。那么，IPV6和IPV4的区别到底在哪呢？

1、IPV6在IPV4的基础上改进了协议和架构，能够提供海量的地址

（185亿个），并通过无状态地址分配技术实现节点随时接入。

2、IPV6具有QOS服务质量体系，它保证了在带宽、丢包率、延时等参数都能在物联网应用中获得一个承诺的服务水平。某种程度上大家可以理解为Carl zeiss为相机镜头做的认证，有这个标志，就有一个专业的品质保证。

安全：在IPV4上，一个黑客在网络中扫描主机，找到缓存区的溢出漏洞或后门漏洞的主机，就有可能获得控制主机。这种方式在物联网中也会有可行。在这方面，IPV6通过自身架构和分段设计增加了这种获取的难度。

节点海量，网络中扫描难度大。

通信接口协议栈可以嵌入IPS协议，无节点之间的通信可以加密。

IPV6的地址分段可以在网络中对黑客的地址实施实时监控，网络预防能力大幅度提升。

在LT的EasyConnect上面，有一个贴心的技术细节值得称道：无线网络中每一次发送的数据包都有一个不同的二级密码，在接收端必须要判断这个二级密码是由主控产生的而非黑客复制的原始包，这样，黑客无法破解AES128的外围密码，也无法查悉我们的二级密码，所以用在商业照明上，安全性上面得到了最大的保障。

网状结构：在物理层协议上WiFi是单跳模式，作为收发点对点进行工作，只是它所连接的点比较少。

而Bluetooth和ZigBee是Mesh结构，在这种结构原理上，从发出命令到接受端，中间可能会经过多次跳传，在AODV中，一个节点需要连接时，则将广播一条路由请求报文，其他节点在路由表中查找，如果有到达目标节点的路由，则向源节点反馈，源节点挑选一条可靠、跳数最小的路线，并存储信息到本地路由表以便用于未来所需，如果一条路由线路失败，节点能够简单的选择另一条替代路由线路。

如果源和目的地之间的最短线路由于墙壁或多径干扰而被阻塞，ZigBee会找到一条更长但可用的路由线路。这就是为什么ZigBee会有常见的调光延时，命令丢失等问题。而路由表机制也导致了它实际上的照明节点网络系统中不能大规模接入。

EasyConnect在这一端做的比较好，首先它绕过了传统的路由表机制，完全是为了管理/调节灯具而自主研发的。它有较强的功率，能够在室外（150m）室内(50m)左右的距离上对每一个灯具发送调光命令，所以这样会有更好的一致性。

WiFi

ZigBee / Bluetooth

EasyConnect

简单的IP桥接：在智能照明施工端，现场区域可能会受到面积大小，墙体隔断，金属屏蔽等各种各样的实际环境影响，当有一些区域中信号无法覆盖的情况下，需要进行IP网络桥接，对信号进行延伸和放大。WIFI有AP可以进行信号布局，而在智能照明中，LiteTrace也引入了中继设备，保证了现场施工端信号的稳定。

实际的网络容量显示：由于WiFi和蓝牙的网络协议特点，它们只能具有大约30个左右的灯具节点数量，而ZigBee具有250多个灯具节点（但是前面我们讲了，ZigBee节点多，但是Mesh结构导致调光命令丢失），而LT 的协议EasyConnect协议却可以在保证一致性调光的基础上，一个网关控制240个灯具，网关与网关之间可以互相级联，理论上可以接纳无限个灯具。

没有单点故障：任何电子设备都是有死机的可能性存在的，作为照明而言，灯具如果不能正常亮起会带给用户很大的困扰。为此，我们LT EasyConnect网络中存在一个“心跳模式”。网关每隔180s（这个时间可以设定）给照明网络中的电源发送一次“心跳数据包”，电源在工作状态下会检索，当超过300s——600s还没有收到“心跳数据包”，智能电源就会自动重启，保证无论何时都能够可靠，正常工作。

来源 | 阿拉丁照明网 作者 | 薛家祥

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