LUX MAGAZYN 1/2018
Koniec Wi-Fi początek Li-Fi ?
Dołącz do naszej społeczności
7 cze 2016 / Silvair /

Bluetooth a cyfrowa rewolucja w kontroli oświetlenia

Jeszcze niedawno uważane wyłącznie za technologiczną ciekawostkę, inteligentne oświetlenie (ang. smart lighting) zajmuje dziś zupełnie inne miejsce w świadomości osób zawodowo zajmujących się rynkiem oświetleniowym. Nikt już nie ma wątpliwości że mamy do czynienia z potężnym trendem technologicznym, który zapowiada być może największą rewolucję jaka kiedykolwiek miała miejsce w tej branży. Jej kołem zamachowym ma stać się Bluetooth Mesh, nowa generacja popularnego protokołu komunikacji bezprzewodowej Bluetooth. Prace nad nowym standardem dobiegają już końca, a przewodzi im krakowski startup Silvair.

Minęło już kilka lat od pojawienia się na rynku pierwszych rozwiązań określanych mianem smart lighting, jednak koncepcja inteligentnego oświetlenia bezustannie ewoluuje. Pierwszym produktem konsumenckim który zyskał szeroką rozpoznawalność wśród entuzjastów domowej automatyki były żarówki LED z serii Philips Hue. Wykorzystując technologię bezprzewodowej komunikacji o nazwie ZigBee, pozwalały one użytkownikom sterować światłem za pomocą aplikacji smartfonowej. Oferowały podstawowe funkcje, takie jak przyciemnianie światła czy zmianę jego koloru, i na tamten czas wydawały się pełnym urzeczywistnieniem wizji inteligentnego oświetlenia. Pomimo rozszerzenia oferty produktowej oraz dodania kilku nowych funkcji, seria Philips Hue w gruncie rzeczy niewiele zmieniła się od tego czasu. Niewiele zmieniła się również świadomość większości osób odnośnie tego, co kryje się pod pojęciem smart lighting.

Bluetooth a cyfrowa rewolucja w kontroli oświetlenia

Czym nie jest smart lighting

W dalszym ciągu inteligentne oświetlenie utożsamiane jest często wyłącznie ze sterowaniem żarówkami z poziomu aplikacji. Jakkolwiek intrygująca i atrakcyjna wydaje się na pierwszy rzut oka taka możliwość, w codziennym życiu okazuje się ona zupełnie niepraktyczna. Nikt z nas nie będzie chodził po domu ani biurze z telefonem w ręku, szukając odpowiednich przycisków w aplikacji aby włączyć lub wyłączyć konkretną żarówkę. Tradycyjne ścienne przełączniki są pod tym względem o wiele bardziej wygodne i nie powinniśmy się spodziewać że znikną one z naszych ścian w przewidywalnej przyszłości - choć niewykluczone że już niedługo zastąpią je przełączniki w pełni konfigurowalne, bezprzewodowe i przenośne. Zatem skoro smart lighting nie sprowadza się do sterowania światłem za pomocą telefonu, to co właściwie oznacza dzisiaj ten termin?

Zacznijmy od tego, że inteligentne oświetlenie może w pełni rozwinąć skrzydła tylko w przestrzeniach komercyjnych. Mnogość procesów i interakcji, zdecydowanie większa skala i dynamika, różne grupy potencjalnych użytkowników - to wszystko otwiera przez inteligentnymi LEDami całe morze możliwości. Mówimy tu zresztą o właściwości typowej dla całego Internetu Rzeczy (Internet of Things; IoT). Przewiduje się, że właśnie w komercyjnych zastosowaniach będzie on generował największą wartość. Mimo że w powszechnej świadomości Internet Rzeczy utożsamiany jest z typowo konsumenckimi produktami, takimi jak wspomniane Philips Hue czy Apple Watch, to profity (zarówno finansowe jak i wszelkie inne) generowane na rynku konsumenckim stanowić będą jedynie ułamek profitów generowanych w przestrzeniach komercyjnych. Nie inaczej jest z inteligentnym oświetleniem. Biura, przestrzenie handlowe, hotele, muzea, fabryki, magazyny - to w takich miejscach smart lighting będzie naprawdę błyszczeć.

Czym jest smart lighting

Aby można było mówić o inteligentnym systemie oświetlenia - na miarę dzisiejszych oczekiwań i technologicznych możliwości - spełnione muszą być trzy podstawowe warunki. Po pierwsze, potrzebna jest łączność. Poszczególne źródła światła muszą być w stanie komunikować się ze sobą przy wykorzystaniu jednego z protokołów bezprzewodowej komunikacji. Po drugie, niezbędna jest sensoryka. Inteligentny system oświetleniowy musi mieć pewną świadomość tego, co dzieje się w danej przestrzeni. Jak ma ją zdobyć? Poprzez gęstą sieć czujników ruchu, światła, itp. Ponieważ komunikacja w smart lighting odbywa się bezprzewodowo, a niektóre z protokołów komunikacyjnych pozwalają maksymalnie ograniczyć zużycie energii w prostych urządzeniach, czujniki te nie muszą być połączone kablami ani ze źródłami światła, ani z żadną centralną jednostką sterującą oświetleniem, ani nawet ze źródłem prądu. W przypadku najbardziej wydajnych protokołów bezprzewodowej komunikacji, taki bezprzewodowy sensor może pracować przez kilka lat zasilany pojedynczą baterią guzikową. Brak konieczności instalowania jakiegokolwiek okablowania dla systemu sterowania światłem stanowi jedną z największych wartości inteligentnego oświetlenia na poziomie instalacyjnym. Jedyne kable jakie potrzebne są w przypadku smart lighting to te bezpośrednio zasilające oprawy oświetleniowe. Trzeci warunek, który musi być spełniony w przypadku systemów smart lighting, to generowanie danych. Równomiernie pokrywając właściwie każdą przestrzeń zabudowaną, infrastruktura oświetleniowa stanowi doskonałę platformę do generowania danych dotyczących procesów zachodzących w danym budynku - zarówno tych związanych z samym oświetleniem, jak i tych niemających ze światłem nic wspólnego.

Bluetooth a cyfrowa rewolucja w kontroli oświetlenia

Korzyści….

W systemie smart lighting zaprojektowanym zgodnie z trzema powyższymi zasadami oświetlenie przestrzeni staje się tylko jedną z wielu funkcji realizowanych przez infrastrukturę oświetleniową. Poza nią, lampy dostarczać mogą całą gamę zaawansowanych usług dostosowanych do potrzeb najemców i użytkowników danej przestrzeni. Benefitów wynikających z wdrożenia inteligentnego oświetlenia w przestrzeniach komercyjnych jest tak wiele, że stanowi to temat na zupełnie osobny artykuł. O tym jak imponujący jest to zestaw najlepiej świadczy fakt, że wśród czołowych amerykańskich i europejskich firm oświetleniowych nie ma już takiej, która pozwoliłaby sobie na ignorowanie tego trendu. Amerykańskim analitykom giełdowym zdarzało się już obniżać ratingi czołowych firm oświetleniowych, które zbyt opieszale inwestują w cyfrowe rozwiązania, a inteligentne oświetlenie już od jakiegoś czasu jest niezaprzeczalnie najgorętszym trendem największych targów branżowych, takich jak tegoroczne Light+Building we Frankfurcie czy Lightfair International w San Diego.

...i wyzwania

W tej beczce miodu jest też jednak solidna porcja dziegciu. Inteligentne oświetlenie w okrojonym, domowym wydaniu zdążyło już osiągnąć spory sukces we wciąż raczkującym segmencie automatyki domowej, zwanym potocznie smart home. Rozwiązań podobnych koncepcyjnie do Philips Hue jest już na rynku całe mnóstwo, a czołowi producenci - tacy jak Osram, GE czy wspomniany Philips - wypuszczają na rynek kolejne już, coraz bardziej dopracowane generacje swoich inteligentnych produktów.

Sektor komercyjny to jednak zupełnie inna historia. Mimo niezliczonych korzyści jakie rozwiązania smart lighting mogą przynieść właścicielom i najemcom wszelkiego rodzaju przestrzeni komercyjnych, dotychczas nie udało im się zaistniać w tym środowisku. Główną barierą wciąż pozostaje brak odpowiedniej technologii bezprzewodowej komunikacji. Standardy używane dotychczas w rozwiązaniach smart lighting, takie jak ZigBee, Z-Wave czy Wi-Fi, po prostu nie są w stanie poradzić sobie z wszystkimi wyzwaniami tego segmentu, który okazał się zresztą jednym z najbardziej wymagających obszarów całego Internetu Rzeczy. W warunkach domowych - gdzie ilość źródeł światła oraz użytkowników pozostaje względnie nieduża, a margines tolerancji użytkownika na wszelkie niedociągnięcia jest znacznie szerszy - technologie te spisują się jeszcze całkiem przyzwoicie. Jednak w warunkach komercyjnych - gdzie zarówno liczba źródeł świała jak i liczba użytkowników nierzadko wyrażana jest w tysiącach, a w kwestiach takich jak responsywność czy bezpieczeństwo całej sieci absolutnie nie ma miejsca na kompromis - żadna z nich nie jest w stanie zagwarantować takiej niezawodności jak tradycyjne, przewodowe systemy kontroli oświetlenia. To ma się jednak zmienić jeszcze w tym roku.

Bluetooth wczoraj, dziś i jutro

Technologia, która w opinii wielu ekspertów ma szansę wprowadzić inteligentne oświetlenie na komercyjne salony, nazywa się Bluetooth Mesh i jest dalekim krewnym klasycznego standardu Bluetooth z którym prawdopodobnie każdy z nas miał w jakiś sposób do czynienia. Klasyczny Bluetooth zadebiutował kilkanaście lat temu jako protokół umożliwiający bezprzewodową wymianę danych między telefonami komórkowymi, z czasem stając się standardem dla bezprzewodowej komunikacji pomiędzy urządzeniami elektronicznymi wszelkiej maści. Istotnym punktem w jej ewolucji jest rok 2010, kiedy to światło dzienne ujrzał standard Bluetooth Smart, znany także jako Bluetooth Low Energy - wydajniejsza, energooszczędna wersja standardu Bluetooth zaprojektowana specjalnie na potrzeby zastosowań IoT. Bluetooth Smart zapewnia wyjątkowo szybką, efektywną i niezawodną komunikację, jednak mimo to zupełnie nie nadaje się do zastosowań takich jak smart lighting. Główną przyczyną jest topologia sieci opartych na tym rozwiązaniu. Bluetooth umożliwia budowanie bezprzewodowych połączeń pomiędzy jednym centralnym urządzeniem a kilkoma urządzeniami peryferyjnymi. Zbudowanie dynamicznej, inteligentnej sieci oświetleniowej, w której każdy z węzłów jest w stanie komunikować się z dowolnym innym węzłem, nie jest możliwe w oparciu o takie założenia. Smart lighting wymaga komunikacji opartej na topologii sieci kratowej (mesh), w której każdy z węzłów może nie tylko wysyłać i odbierać pakiety danych do/z innego węzła, lecz również przekazywać je dalej w głąb sieci. W przypadku infrastruktury oświetleniowej, której poszczególne węzły rozłożone są równomiernie w każdej przestrzeni zabudowanej, pozwala to na błyskawiczne przesyłanie danych w obrębie całego budynku. Cecha ta nabiera szczególnego znaczenia w obliczu faktu, że zasięg energooszczędnych protokołów bezprzewodowej komunikacji jest mocno ograniczony.

Polski startup definiuje standardy

Gdy krakowski startup Silvair zaczął eksperymentować z różnymi protokołami bezprzewodowej komunikacji, szybko okazało się że dostępne na rynku rozwiązania nie pozwolą na zrealizowanie ambitnego planu, jakim było stworzenie uniwersalnej platformy smart lighting dla zastosowań komercyjnych. Uwagę firmy przykuł jednak standard Bluetooth Smart, który zarówno pod względem szybkości transferu, efektywności energetycznej, responsywności poszczególnych węzłów sieci, czy zastosowanych mechanizmów unikania kolizji pakietów danych wydawał się idealny do obsługi tak dynamicznego i wymagającego środowiska. Pozostawał problem topologii, jednak widząc pewne możliwości manewru w tym zakresie, inżynierowie z Silvair podjęli wyzwanie zbudowania sieci meshowej na bazie standardu Bluetooth Smart. Po wielu miesiącach wytężonej pracy stało się jasne, że nie jest to niemożliwe, a wstępne efekty tych starań były nad wyraz obiecujące. Tak obiecujące, że Bluetooth SIG - organizacja zreszająca niemal 30 tys. firm technologicznych, która definiuje, rozwija i certyfikuje technologię Bluetooth - na początku ubiegłego roku zaprosiła krakowski startup oraz kilka innych firm eksplorujących podobne rozwiązania do udziału w grupie roboczej, której celem było opracowanie globalnego, otwartego standardu Bluetooth Mesh. Dyrektor technologiczny Silvair jest dziś wiceszefem tej grupy, a wkład krakowskiego startupu w rozwój tej technologii jest większy niż jakiejkolwiek innej firmy - mimo że wśród zaangażowanych podmiotów są tacy giganci jak Google czy Apple.

Co dalej

Prace nad Bluetooth Mesh dobiegają już końca, a globalny standard ujrzy światło dzienne w przeciągu kilku najbliższych miesięcy. Ma on umożliwić budowanie w pełni skalowalnych i bezpiecznych sieci inteligentnego oświetlenia, które niezawodnością i responsywnością nie będą ustępowały tradycyjnej kablowej infrastrukturze. Silvair - już teraz oferujący autorską platformę inteligentnego oświetlenia z której korzysta rosnąca liczba producentów - będzie pierwszą firmą na świecie gotową dostarczyć kompletną technologię smart lighting zgodną z międzynarodowym standardem Bluetooth Mesh. Krakowski startup opracował zestaw narzędzi i rozwiązań, które umożliwiają producentom z branży oświetleniowej wejście w segment inteligentnego oświetlenia przy minimalnym nakładzie pracy i środków z ich strony. Firma dostarcza moduły zapewniające bezprzewodową łączność w technologii Bluetooth Mesh, gotowe pakiety oprogramowania dla różnych grup urządzeń (LEDy, drivery, przełączniki, czujniki, itd.), aplikację smartfonową do konfigurowania i zarządzania niewielkimi sieciami smart lighting, oraz urządzenie Silvair Logic służące do zarządzania wielkimi sieciami inteligentnego oświetlenia oraz monitorowania ich działania w czasie rzeczywistym, jak również do agregowania i przesyłania do chmury generowanych przez nie danych. Właśnie taką pilotażową instalację Silvair wdrożyło - we współpracy z opisywaną przez nas niedawno firmą Organic Response - w nowoczesnym, energooszczędnym biurowcu giganta energetycznego AGL w Melbourne. Pierwsze efekty tego wdrożenia były na tyle obiecujące, że lada dzień z Krakowa do Melbourne wysłane zostanie kolejne 1000 inteligentnych modułów z logiem Silvair oraz kilka dodatkowych urządzeń Silvair Logic do obsługi całego projektu. Następne pilotażowe instalacje - m.in. w krakowskim muzeum oraz w sieci francuskich drogerii - uruchomione zostaną lada dzień. Wszystko wskazuje na to, że zarówno Bluetooth Mesh jak i krakowski Silvair już wkróce mogą spowodować niemałe zamieszanie na globalnym rynku oświetleniowym.

Góra
Komentarze
Brak komentarzy, podziel się swoją opinią jako pierwszy....
Katalog Firm
Realizacje firm

Kalendarium

mar
20
AMPER 2018
Targi AMPER zaliczają się do najważniejszych imprez targowych w branży elektrotechnicznej i elektronicznej w regionie Europy Środkowej i Wschodniej.