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ZigBee 为基石,能源管理、人因照明、机器互连一把抓

时间:2018-09-17 08:10来源:Compotech 作者:任苙萍 点击:
——达盛突破ZigBee底层禁制,UPP+胜在架构、亲民&低功耗
在蓝牙 (Bluetooth) 将网状网络 (Mesh) 纳入标准后,有人说,ZigBee 恐就此黯然失色……,果真如此?自2002 年创立之初即专注于无线控制芯片设计的达盛电子 (UBEC)对此不以为然。身为全球第三家 ZigBee 芯片供货商先驱——仅次于德州仪器 (TI) 旗下 Chipcon 和恩智浦 (NXP) 收购的飞思卡尔 (Freescale),一路伴随 ZigBee 成长逾十年的达盛揭秘:"通信不稳"与"互操作性"是阻碍 ZigBee 开疆拓土的两大痛点,迫使有些用户最后只得宣告弃守;不过达盛电子总经理苏桓平博士透露,若芯片商拥有专业知识且愿意调试底层协议,上述困境并不存在。
 
"可惜,国际大厂通常不允许修改底层,这才是造成不同供货商无法稳定互通的源头",苏桓平直言。ZigBee 是工厂和居家自动化的优选技术,无论初始设置或日常操控皆十分简易——由于第一线负责部署IoT设备的承包商未必具备电子专业;如果装设工序过于麻烦,势必影响市场普及。其次,就是终端使用者的使用便利性,蓝牙须仰赖手机应用程序 (APP) 操作,步骤多、回应慢,有时光是开启 APP 就要等上好几秒,目录式操作也不够明快,何况像疗养院等特定场域根本不允许使用手机。
 

照片人物:达盛电子总经理苏桓平博士 (右) 及交通大学电子工程学系暨电子研究所教授郑晃忠博士 (左)
 
分批部署、中控管理,为老旧灯具/建筑倾注智慧
更关键的思考面向是:传输数据要储存在蓝牙手机?还是连网设备的芯片?苏桓平认为,手机内存有限,自动化的数据量若都集中管理,所需之内存极为庞大,但 ZigBee 芯片的分区储存空间,更适合长时间采集第一线感测数据,而"灯控"是自动化的绝佳起点。因为灯具是数量最多、最普遍的连网设备,且可整合智能电表等能源管理系统,以网关 (Gateway) 作为边缘运算 (Edge Computing) 节点及管理平台,将耗电量等传输数据预做处理后,定时存盘、上传至私有云,对照时间轴进行后续分析和应用。例如,依不同时段自动开关或调整灯光明暗。
 
达盛力推的"UPP+"无线灯控方案主攻售后市场 (AM),已获许多企业办公室、会议厅、商场、厂区、学校、医疗单位、公家机关及地下停车场采用,就连知名电动车大厂的卫星供货商都是用户。苏桓平介绍,该方案最大的特点是:传统白炽灯或电子驱动的 LED 灯皆适用,不须忍痛汰换掉既有照明设备;相较于一次性的中控部署,"UPP+"可分批/分区导入,享有更低的预算与更高的架构弹性,特别适合旧建筑的智能化工程,成本只需原灯具价格的 1/3。经他们实证,单是在非办公时间实施智慧控制的结果,至少能省下 20% 电力,约十个月即回本。
 

图1:达盛智能电表系统
资料来源:达盛电子提供
 
其他好处还包括:1.适用于所有灯具、易于部署,小范围区域自行安装非难事;2.可将多盏灯设为一个群组、由一个传感器监控,大幅减少节点数目,简化装设及管理工作;3.提供跨厂、跨国、跨时区监测以及远程后台中控接口。苏桓平强调, 若单改用手机或声控等科技媒介、却不脱人为操控灯具的手段,绝对称不上"智慧照明",而是要让"照明"这件事本身,通过系统监控、管理变得更智能。有别于传统无线灯控只能一对一、或一对多星状 (Star) 控制,需要大功率遥控器;ZigBee Mesh 拓朴像跳棋,只要有灯,信号就可跳传过去,耗电量极低。因此,"UPP+"遥控器只需两颗 CR2032 钮扣电池,电力可维持五年。
 
IoT与其坐等一统江湖,不如"应用分流"拼创意
达盛迄今已装设逾万盏灯具,控制器可悬挂于墙上、嵌入迎宾柜台/保全中控台或任何习惯拿取的角落。苏桓平解释,"UPP+"三个字母即是取"UBEC Press & Play"之义,要求直观式按键操作,当中那个"+"符号更见精髓,所蕴含的深意是:易于异质网络结合,扩展性佳。他主张,物联网 (IoT) 与其奢望一统江湖,不如转向"应用分流"——只要基础架构对了、确保无线网络联机及功能稳定,就能大展创意,苏桓平说。
 

图2:达盛电子"UPP+"无线灯控方案配置灵活
资料来源:达盛电子提供
 
他重申,时至今日,如何"设置"无线网络远比钻研通信底层技术重要,故类似积木堆栈般的平稳扩充才更实际,也是达盛提倡"拼图式智慧照明"的初衷。不同的通信模块可经由"通用异步收发传输"(UART) 接口桥接,要跟蓝牙共存也没问题。创客们亦得借助 Arduino 等开发板做各式创新应用,例如,结合信标 (Beacon) 做室内定位服务 (LBS) 或射频识别 (RFID) 门禁卡做身份辨识,基于 ZigBee 的"UPP+"可快速完成配对联机。与飞利浦 (Philips) Hue智慧照明技术一脉相承,达盛去年 11 月更放眼"人因照明"层次,不到半年即成功展示。
 
苏桓平表示,过于绚烂夺目的灯光变换在生活中并不实用,但模拟太阳光和烛光并依排程自动调控照明色温与强度的双色平板/LED 灯,有助于人们健康作息、提升工作效率;甚至有研究显示,利用色温变换情境可缓解老年失智症状,根据不同时间改变灯光色温情境,尤其受到医院和疗养院欢迎。在达盛的蓝图规划里,既然无线网络的稳定度不逊于有线,那么何不搭配微控制器 (MCU),将工厂内部的无线灯控网络兼任低量传输之机器互连控制线路?"即使号称不开灯工厂,也总得安装必要的照明,而它们就是物联网/工业4.0 的骨架,可谓一举两得",苏桓平乐观其成。
 

图3:达盛"UPP+"无线灯控整合 RFID 做身份识别
资料来源:达盛电子提供
(责任编辑:helen)
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