作者/ Giovanni Frezza Molex 公司 集團產品經理

摘要：網絡互聯照明已經逐漸滲透到商業建筑物中，LED 在商業建筑物領域的滲透已經到了極大的規模，而新建的商業建筑物適合于使用網絡互聯照明系統。雖然傳統的互聯照明系統存在設計和調試困難，安裝、配置和調試流程也亟待簡化和標準化，但是在新的電源標準——以太網供電標準下， 全新的網絡互聯照明系統將會出現，其中包括Molex 的Transcend? PoE照明系統。

　　網絡互聯照明已經開始為照明行業以及照明行業所涉及的其他行業實現轉型。這一概念已經用于商業建筑物，隨著各種大型項目的啟動，相關應用必將在2016年實現突破。價格不斷降低、而效率日益提升，這推動著網絡互聯照明在商業建筑物中的使用，使得智能樓宇的概念和許多其他應用成為可能，推動著效率與生產力的發展。具有創新力的企業所有者和建筑物業主開始將網絡互聯照明基礎設施視為一種可以實現物聯網 (IoT) 和智能樓宇的應用以及為建筑物和企業帶來巨大附加值的資產。

不斷增長的市場滲透

　　盡管仍處于應用的早期階段，LED 在商業建筑物領域的滲透已經到了極大的規模，這使LED與其他照明技術相比就極具成本優勢，可以向更深層次的市場滲透。

　　當今，LED 技術在商業建筑物中的使用已經完成了市場份額不足 1% 的創新階段，根據美國能源部 2015 年的研究顯示，現已進入早期的接受狀態。從現在起的五年內，LED 技術在商業建筑物空間內的滲透預計將接近 25%。這一增長模式與其他照明類別的發展保持一致，例如交通信號和出口標志等，在這些類別中，LED 的滲透率已經進入晚期大眾階段，根據上述研究，即市場占有率已達 80% 至 90%。

新的控制方法

　　在商業建筑物內采用LED照明裝置正在引起人們對網絡互聯照明的巨大興趣，因為控制的效率更高、性能更高，從而在商業建筑物內的價格更易于接受。迄今為止，照明行業大多專注于使用 LED 來改造現有的照明裝置，取代原有的技術。例如熒光照明和緊湊型熒光燈。然而，受控的 LED 不僅會改進效率，而且還具有更好的照明質量、更平穩的強度/調光控制以及動態可調的色溫，無論何時何地都可按需提供適宜的照明效果。這樣，可以提高工作人員的舒適度，為人員帶來交互性更高、目的性更強的照明與空間效果。此類裝置能夠將照明控制遷移到基于網絡的基礎設施，使照明成為一種服務、一種物聯網的樓宇資產，與建筑物的其他功能一起以協同的方式進行控制。

　　需要注意的一點是智能照明和網絡互聯照明之間的區別。智能照明并不需要連接到中央網絡，而是使用能夠提供簡單本地控制的、獨立的 LED 和傳感器來改造原有的照明裝置即可方便地實施。另一方面，網絡互聯照明需要基于軟件的集中式控制系統，該系統能夠協調照明系統中所有組成部分，包括燈具、傳感器、執行機構和其他裝置。建筑物中始終都存在著照明基礎設施，并且極為細粒化。提高集成度則意味著不僅可以實現更好的控制，并且，作為照明網絡的一部分，分布式傳感器系統還可以收集更多的數據與信息。

　　這些數據有潛力為商業建筑物提出新的價值主張。當然，第一種應用必然是實時的能耗報告功能，而基于傳感器的占用報告、照明狀態和環境監測之類的應用，則可以通過一個全新的角度來查看商業建筑物的使用方式。通過對這些數據進行分析，我們將能夠了解到在給定的時間內建筑物中有多少人、他們所在的位置、利用的空間有多少、這些空間的狀態，以及包含多層、多座建筑物的園區中各個不同區域相對來說的使用情況如何。總之，網絡互聯照明可以大幅度提高物聯網集成到商業建筑物的速度。

新的部署

　　新建的商業建筑物適合于使用網絡互聯照明系統，該系統的設計可以作為建筑物基礎設施的一個組成部分，但是，也可以開展深度改造項目。在商業建筑物中已經為網絡互聯照明從事了重要的試點安裝項目，而在 2016 年則將在建筑物內進行更大規模的系統安裝。

　　在伊利諾伊州的萊爾，作為一次重大改造項目的一部分，Molex 已經在其主要企業園區的一處建筑物中開始安裝網絡互聯照明系統。這座綜合性建筑現在稱為“愿景樓”，將用于展示以太網供電照明技術以及可以提供的各種可能性。預計愿景樓將于 2016 年上半年竣工，Molex 將在其中的空間內安裝并展示Transcend?網絡互聯照明系統。Transcend 是一種全系統的網絡互聯照明基礎設施，主要以以太網供電的配電和數據分布為基礎(如圖1)。

主要障礙

　　網絡互聯照明系統的部署已經取得了進步，而現在必須克服幾個障礙，才能更進一步地實現市場滲透。當今，傳統的互聯照明系統的設計和調試極為困難。安裝、配置和調試流程必須簡化和標準化，這樣才會大幅度得到采用。

　　此外，網絡互聯照明系統對于照明建筑師、建筑物業主、設施經理、安裝人員以及用戶必須簡單易懂，這樣他們才可以充分利用這類系統所帶來的價值。照明基礎設施及其安裝不能對建筑物的管理造成破壞。另外，用于控制網絡互聯照明系統的軟件也必須做到簡單、易用。

　　迄今為止，大部分已安裝的網絡互聯照明系統都以專用的系統為基礎，而行業則需要開放的標準和互操作系統，進而簡化與樓宇自動化網絡其他部分的集成過程。

新的電源標準

　　以太網供電 (PoE) 是一種最具發展潛力的技術，可以實現包括照明在內的樓宇自動化網絡的 IP 融合，而無需使用專用的系統(如圖2)。LED 技術需要使用低壓直流電，與以往的照明光源不同，后者采用的是交流電，而后轉換為低壓電源。智能網絡控制的 LED 照明系統需要用于控制的低壓配電和數據通信。采用 IT 行業已經部署了 15 年的相同基礎設施，即可在低壓布線上實現電源供電和數據通信。

　　PoE 可以在分類電纜布線上將供電輸送至網絡設備，部署廣泛，在商業建筑物內可以為形形色色的終端設備供電，包括網絡電話、攝像頭、暖通空調以及現在的照明。PoE 對于供電來說具有極高的可用性，確保服務不會發生中斷，而且可以降低運營費用，方法則是將備用電源合并到一起，以更低的成本來提供網絡的彈性。在新的網絡上，這種供電方式不再需要在每個終端處提供電源插座，從而可以加快部署速度。

　　推動 LED 的高效率的因素在于每瓦特功率具有出色的照明輸出效果，遠遠超出了原有的照明技術。盡管 LED 技術已經足夠先進，這一技術正在進一步變得更加通用、高效、安全，并且在 IEEE 820.3xx 標準下能夠支持網絡互聯照明系統中更高的可用功率。這一標準已經被證明是一種分類機制，用于進行電源連接所需的各種終端設備。

　　比如說，最初的 PoE 標準，即IEEE802.3af，以每個交換機電源端口 15.4 瓦為基礎，在當前標準 PoE+ (IEEE802.3at) 中已經提升至 30 瓦。然而，現在已經開發出了一種稱為 UPOE 的事實標準，每個交換機端口可以輸送 60 瓦的功率。這一標準即將迎來下一次變化，那就是最新推出的HDBaseT供電 (POH) 標準，支持每端口超過 95 瓦的功率。IEEE 致力于在 802.3bt 規范下實現 60 瓦和 95 瓦以太網供電方案的標準化，這一工作應于 2017 年完成。該技術向下兼容，可以與現有的 IEEE 標準實現互操作。

　　60 瓦和 95 瓦的標準基于使用四對的電能轉換模式，而不是 30 瓦的 PoE+ 標準所使用的兩對格式。新標準改進了效率，支持更廣范圍的設備，同時可以與 PoE+ 標準一樣，采用相同的低壓 D 級(超 5 類)電纜。

　　對于現有的PoE+標準，兩對的 30 瓦系統可在超 5 類布線所提供四條雙絞線的其中兩條上輸送電源。在該系統中，1、2 和 3、6 線對用于將電源從 PSE(供電設備)輸送至 PD(受電設備)，而備用的線對(4、5 和 7、8)則保持閑置。60 瓦的 UPOE 標準采用與 30 瓦的PoE+標準相同的布線，而兩對系統則使用一臺 PSE 控制器，通過電纜的信號為 PD 供電，四對系統使用兩臺 PSE 控制器來同時為信號對和備用線對供電。由于采用了全部四條雙絞線來輸送電源，UPOE 與 PoE+ 相比可以提供更高的功率、和更高的效率，從而降低信道損耗。

全新的照明模式

　　通過開發各種新產品以及效率更高的新標準，網絡互聯照明正在迅速成為商業建筑物設計的一個主要組成部分，而為這一新技術創造出促成技術的企業則將有助于在這一過渡期推動行業的發展。

　　然而，當今的 IT 和照明在極大程度上是兩個相互分離的領域。我們需要在這兩個世界之間架設起一座橋梁，不僅僅是在技術方面，還需要深入地了解照明架構、施工與安裝的最佳實踐，以及 IT 系統管理、控制和安全性的最佳實踐。

　　這一情況已經初露端倪。多家照明裝置的制造商已經加入了 IEEE 標準委員會，而 IT 企業則在積極地參與照明標準委員會。Molex 的Transcend? PoE照明系統便是一個良好的范例，展示出了 IT 和照明/樓宇自動化這兩個領域是通過何種方式進行融合的。業內正在進行著一次過渡，在此過程中，照明建筑師、電工、MEP(機械/電氣/管道承包商)、安裝人員以及低壓供電和數據專家們都對以太網供電互聯照明系統表示出了極大的熱情。據估計，與傳統的線路電壓 LED 照明控制系統相比，以太網供電網絡互聯照明系統(以及一般而言的低壓照明系統)平均可以節省 10% 至 25% 的資本支出。

　　潛在的優勢無比巨大。與傳統的照明控制相比，網絡互聯照明可以將照明效率提高70%。然而，如之前所述，效果更好、效率更高的照明還可以提高工作人員的生產效率，這樣可以對企業的績效產生深遠的影響。例如，據落基山研究所在 2012 年開展的一次研究顯示，一處普通商業建筑物的年能源成本約在每平方英尺 3 美元。該處建筑物的年抵押貸款成本或租金成本約在每平方英尺 300 美元。這就是說，如果建筑物中工作人員的生產效率可以提高 1%，那么每年每平方英尺可以節約 3 美元，這樣便有助于降低總的能源成本。

　　研究顯示，提高照明效果、增加自然采光，可以推動生產效率上的改進，并且促進人員的健康和幸福感。卡內基梅隆大學的建筑性能和診斷中心開展了 12 項研究，發現照明設計上的改進可以將個人的生產效率提高 1% 至 23%。這些研究顯示，通過提高閱讀理解能力、文字處理能力以及一系列其他任務的處理能力，并且減低員工的缺勤率，可以衡量出生產效率的增長。

　　此外，如同任何新技術一樣，網絡互聯照明潛在的新優勢也會逐漸浮現。在商業建筑物通過互聯網協議遷移到物聯網的過程中，將會為大數據分析打開一扇大門，而我們才剛剛開始懂得這一發展過程作為網絡互聯照明價值主張的一個組成部分的長期意義。

本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第10期第33頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。