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

　　多年來，商業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省了大量費用，但卻有嚴重的性能、維護和使用問題，如壽命短、色溫變化大、隨機閃爍和嗡嗡聲，無法有效調光以節省電力等。另外，根據使用要求頻繁打開和關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閉時節省的電力。

　　商業LED照明的發展促使人們對如何實施商業照明進行全面的反思。這包括增加智能控制系統作為全面能源管理的關鍵要素。這些LED燈具控制器(也稱為LED控制器和燈具)現在通常是聯網設備。這些LED照明燈具是物聯網照明的基石。

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

　　目前存在幾個標準，可確保升級到更高效的照明設備時能夠實現節能。美國加利福尼亞州引入的“Title 24”標準是這些燈具必須符合的一個規格，以便符合相關法規。

　　下面將討論用于創建先進照明解決方案的關鍵要素。

　　Inventek物聯網照明解決方案系統架構

　　Inventek物聯網照明解決方案涉及許多要素的相互配合，共同為商業建筑提供完整的照明平臺。該系統的關鍵是iMatrix物聯網平臺。Inventek物聯網照明解決方案包含以下內容：

　　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移動應用程序，用于配置和燈具控制

　　4. iMatrix云應用程序，用于現場設計、平面布局和燈具布置

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

　　圖1：Inventek iMatrix照明網絡架構

　　燈具控制器和電源管理

　　燈具控制器和電源管理系統由三個主要模塊組成。

　　1. Inventek物聯網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鍵元素。此模組主要由賽普拉斯雙頻Wi-Fi?和Bluetooth?無線子系統(帶完全認證的集成天線)構成。嵌入式處理器控制燈具操作的各個方面并監控數據，例如：LED驅動器的亮度水平、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合在一起。在Inventek物聯網照明解決方案中，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視器。該雙元素系統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的系統在有人的時候會錯誤地檢測到空置狀況。使用音頻監視器可通過監聽聲音(如點擊鼠標或敲鍵盤)來幫助驗證房間是否有人。

　　Inventek iMatrix物聯網云平臺照明系統組件

　　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據并將其轉發給iMatrix云系統的主要軟件，用于實時以及時間序列數據存儲。通過持續監控燈具控制器的各種傳感器，當檢測到錯誤或失效的情況時，可以使用觸發器進行通知。采樣率和觸發電平是在產品初始定義期間在產品設計中定義的。可以使用iMatrix云服務更新一個或所有燈具的采樣率和觸發電平。iMatrix WICED客戶端為iMatrix云系統提供了安全的加密TLS/TCP連接。

　　Inventek iMatrix燈具軟件

　　該燈具控制器是一個具有復雜軟件要求的自主系統。它執行許多任務，同時監視環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(從每個控制器的制造到安裝使用)實施穩定的智能控制和監控管理，無縫實現所有功能。

　　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模塊的配置系統中。燈具軟件可根據燈具控制器的調光水平得知預期的合適用電量。如果在某個調光水平下，功耗低于預期，那么可能的問題是驅動器或LED板發生故障。可以提醒維護人員并迅速為設備提供服務。

　　iMatrix云和系統的移動元素

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

　　使用Apollo iMatrix云應用程序，用戶可以開始創建其建筑物的平面圖，并布置燈具和其他物品(開關和其他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)用于配置現場的燈具。使用基于“地點 -> 建筑物 -> 樓層 -> 房間 -> 組”的分層結構對燈具進行分組。在配置周期中，燈具被分配到相關的組。然后將可以通過iAMAPRO移動應用程序單獨或按組來控制燈具的操作和設置，如圖5所示。

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

　　小結

　　Inventek System提供的豐富的引腳兼容、完全認證的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無線互操作網絡(IWIN )、Inventek iMatrix云平臺與賽普拉斯業界領先的Wi-Fi和藍牙技術、WICED軟件開發套件以及混合信號可配置PSoC MCU相結合，實現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開發環境或簡化的基于IWIN AT的軟件，Inventek提供了高度可靠、智能且可擴展的照明架構，可加快產品上市，同時實現最大限度的節能和高效率。Inventek Systems可支持本文討論的設計以及許多其他物聯網應用。