蓝牙+DALI——物联网照明的真正春天已经来临

本文编译综合自蓝牙联盟官网

2020年5月，蓝牙联盟和DiiA（数字照明接口联盟）宣布他们的合作，目标之一是指定一个标准化接口，允许在蓝牙Mesh照明控制网络上配置、监控和控制D4i智能灯具。

这两个组织之间的协调标准化将引领照明行业走向一个完全互操作、即插即用、可现场升级和面向未来的物联网照明系统。

该接口将使D4i（Dali for IoT）认证灯具和DALI-2设备能够部署在蓝牙Mesh智能照明控制网络中。这意味着，存储在传感器丰富的灯具中的数据现在可以在灯具之间自由流动，最重要的是，数据可以传输到建筑管理系统，消除了实现物联网照明的最大障碍，正如蓝牙Mesh照明技术的领先开发商Silvair的CTO兼创始人Szymon Slupik所说：“向可持续的、以人为中心的智能建筑迈进。”

最近，Chuck Sabin在Bluetooth SIG上发表了一篇文章，对此次合作的商业和市场影响进行了总结。

DiiA总经理Paul Drosihn表示：“将Bluetooth mesh与DALI相结合是商业照明行业的自然选择。这一组合使传感器丰富的照明系统得以实现，并将为建筑管理者提供强大的新物联网能力。”

世邦魏理仕全球工作场所解决方案总监Rick Jacobs表示，随着Bluetooth mesh等基础无线技术的引入，与实现以人为中心的照明相关的成本和由此产生的效益现在已趋于一致。

同时值得注意的是，照明并不是你能从智能灯具得到的唯一东西。流经智能连接照明网络的数据可以提高效率，同时还提供诊断、性能监控和预测性维护，有助于长期运营。

进军物联网市场

智能照明基础设施可以帮助满足日益增长的以人为中心的建筑环境的需求，同时实现有价值的节能、降低维护成本和增强对物业管理者的服务。同样的基础设施还可以帮助医院和交通等行业管理和定位其运营所需的关键设备，并帮助建筑管理人员了解空间利用率，以帮助确定未来照明需求，甚至当前的清洁和服务需求。

ABI Research最近的预测显示，到2021年，商业建筑中40%的连接端点将采用智能照明。根据Slupik的说法，“智能照明所提供的额外服务的价值是照明控制和节能本身的七到十倍。”

早期采用者的初步数据是有希望的。商业办公室实施的结果表明，以人为中心的照明方案使生产率提高了18%，工作精度提高了12%。更重要的是，每四个员工中就有三个感觉更幸福，一半的人甚至感觉更健康。

标准引领潮流

在D4i智能灯具和Bluetooth Mesh照明控制网络之间创建标准化接口是一个关键里程碑。正如Slupik提醒我们的那样，标准一直是“推动进步、创造新市场和推动技术创新广泛采用的催化剂”。没有这些标准，大规模采用是不切实际的，如果不是不可能的话。

Slupik在描述标准的价值时说：“它们带来了自主选择、透明性和安全性，这是专有技术永远无法达到的。而且，也许最重要的是，只有标准才能创造出全球可互操作的生态系统，让来自不同制造商的设备可以开箱即用，相互协作。”

Slupik是蓝牙Mesh工作组的主席，并在2017年蓝牙SIG中采用蓝牙Mesh网络规范，帮助开创了连接照明的新标准。

标准蓝牙Mesh技术的引入为商业照明带来了全球互操作性和易用性。连接照明发展的下一个步骤就是打开智能灯具部署中可用的数据，以使这些额外的服务变得生动起来。这就需要在照明控制网络和灯具内部网络之间建立一个桥梁。标准在实现这一目标方面则起着重要作用。

欧司朗标准化负责人Arnulf Rupp对此表示赞同：“为D4i智能灯具建立一个标准蓝牙Mesh接口，将为行业带来机遇，并使部署更先进、可互操作的物联网商业照明系统成为可能，同时确保两个标准之间具有同等的灯光控制行为。”

DiiA负责DALI总线的定义、数字驱动程序中的功能以及报告数据的格式。蓝牙的作用则是启用灯具间无线Mesh网络（网格配置文件规范），并提供照明控制和传感功能（网格模型规范）以及兼容的数据格式（网格设备属性）。

虽然蓝牙技术和DALI之间的控制功能和数据类型的映射相当直观，但要将其提升到全球统一和可互操作的水平，则需要蓝牙到DALI的规范。多亏了两个组织之间的合作协议，这项工作一直在进行中。本规范还将实现一个联合认证计划，该计划将确保作为蓝牙Mesh和DALI中间层的设备（如传感器控制器）的互操作性和功能测试。

向物联网照明的未来迈进了一大步

蓝牙mesh网络不仅是商业照明应用中最具弹性和最易于部署的技术，而且蓝牙技术也是实现数据驱动智能建筑服务的最佳方式，这些服务代表了商业环境中智能照明的最大优势。蓝牙技术和D4i之间的标准化集成将允许高效地收集、移动和分析建筑的运营数据，帮助加快物联网商业照明系统的采用。

蓝牙联盟CEO Mark Powell说：“全世界的商业建筑业主都被要求在提高能源效率的同时提高居住体验。物联网智能照明系统这一合作使承诺能够提供这些建筑业主所需的精确解决方案。”

蓝牙Mesh网络

蓝牙SIG于2017年发布了mesh网络规范，该规范由三个规范组成：mesh Profile、mesh Model和mesh设备属性。网格配置文件指定通用网格网络的操作。虽然使用蓝牙技术构建低功耗无线网络的想法已经存在很多年了，但Mesh模型和Mesh设备属性在很大程度上出乎业界意料，尤其是考虑到它们所提供的范围。

Mesh模型规范包括构建可扩展和健壮的照明控制网络所需的一整套功能。将它们归类为照明控制是轻描淡写的，因为Mesh模型规范的一个重要部分涉及传感器和数据。今天，很明显传感器是照明控制系统的基本组成部分。在照明系统中，控制部分开始被来自非照明、环境传感器（如温度、空气质量、噪声、二氧化碳浓度等）的数据采集所掩盖。蓝牙Mesh模型规范从一开始就支持所有这些传感器。

除了传感器之外，还有一种预期，即行业越来越渴望从现场设备收集更多数据。这就是Mesh网络特性发挥作用的地方。2017年，Mesh设备属性规定了一百多个可在蓝牙Mesh设备之间交换的数据点定义。这是一个极其丰富的数据定义集合，使数据丰富的照明网络成为可能。2020年10月，蓝牙联盟刚刚发布了Mesh设备属性规范（MDPv2）的第2版。MD183的数量几乎翻了一番。而且，重要的是，大多数增加的数据定义都与照明系统有关，特别是DALI。

DALI

DALI是数字照明接口联盟所制定的，代表数字可寻址照明接口，正式名称为IEC62386。它是一套非常完善和广泛的照明标准，DALI部件25x（最显著的是251、252和253），统称为D4i（用于物联网的DALI）或灯具数据部件。

Part 251涵盖了灯具资产管理，包括数据，如序列号、制造日期和标称参数（瓦数、电压、CRI、CCT等）。

Part 252涉及能量计量，并定义了如何报告功率和消耗的电量。

Part 253被称为诊断和维护部分，它定义了各种报告的数据点——例如故障条件、欠压/过压事件、温度、功率循环次数等——既适用于灯具驱动器，也适用于光源本身。

这三者加起来接近100个数据点，可以由一个灯具报告。考虑到蓝牙mesh网络中可能有数千个灯具，可以公平地说，灯具业务可以被当成一个大数据业务。惊讶吗？也许吧。但是这些数据可以用于多种用途：管理照明系统、优化能耗和预测性维护。

完美的搭配

蓝牙+DALI的体系结构非常匹配，控制功能可以精确映射，数据可以精确映射，蓝牙分布式控制体系结构完全符合DALI应用程序控制器的概念。很少有独立的体系结构能够很好地相互匹配和扩展。

这项技术的匹配，加上蓝牙SIG和DiiA之间的紧密合作，意味着市场将从更多可互操作的智能照明组件中受益。这反过来又加速了智能化、物联网照明系统在改造和新建环境中的应用。最终，这将节省能源，提高舒适度和用户体验，这是每个人都能负担得起的。

蓝牙Mesh如何与Dali连接

为了解释蓝牙Mesh如何连接到DALI，我们的起点将是灯具，尽管形式不同，它们都非常相似，包括光源（LED）和驱动程序（为LED供电）。通常，灯具也内置有占用和光电平传感器。传统上，传感器通过模拟线路（0-10V线路）控制驱动器。在0 V时，驱动至off，在10V时，它处于全功率状态，中间的任何电压（大约）转换为DIM电平，例如4V时变暗至约40%。这是模拟世界。

随着蓝牙Mesh网络的到来，传感器已启用网格化。传感器设备，通常包括占用和环境光水平传感器，现在也可以包括微处理器和蓝牙射频（通常作为集成的片上SoC系统）。而且，传感器可以开始通过Mesh网络交换信息，不是盲目控制驱动程序，而是发布自己的数据并接收其他传感器的数据。严格地说，在蓝牙mesh网络中，传感器无法收到另一个传感器的数据，因为它没有处理接收到的数据的手段。

这是蓝牙Mesh模型中最强大的武器——照明控制（LC）。LC是一种软件，它设计用于在传感器内部的微处理器（或SoC）上运行，将傻瓜传感器转换为智能传感器的照明控制器。

由于小型化，该装置看起来仍然像一个传感器，但它的功能却更强大。它能够驱动完整的照明控制策略，如占用、空置或采光。更重要的是，它的行为就像一个智能有机体中的细胞——协调与相邻灯光的动作，以实现完全同步的动作。所有这些都没有经过任何中央控制器，这是典型的前几代网络照明系统。控制箱已不存在——嵌入在灯具传感器中的分布式控制器将灯具网络转换为一个集体智能照明系统；一个没有单一故障点的系统，因为每个灯具完全自主，但又与其他灯具完全同步。

数字DALI总线

数字世界由DALI负责，传感器控制器和驱动器之间的0-10V控制线被数字总线取代。该总线很简单，只有两条，首先，这两线总线既提供通信又能提供电源，因此传感器不需要任何外部电源；其次，DALI总线的通信是数字的。现在已经没有大约40%的近似值了，而是精确为40%（或任何其他需要的亮度）。类似的区别是录音带和光盘之间的差别——精度。第三，DALI不仅支持控制命令，而且支持查询，查询可以报告一些数据——这在模拟世界是不可能的。严格地说，蓝牙mesh设备（具有所有网络、传感和控制功能）是（使用DALI）内部照明应用程序控制器。

现代DALI驱动程序（称为D4i驱动程序）收集了大量数据。通过DALI总线实现双向数字通信，所有这些数据都可以被收集并提供给蓝牙网络，以便进一步处理和分析。

参与企业的利益

有了从数字驱动器读取数据的能力，传感器控制器突然有了一个新的角色：它可以通过Mesh网络将驱动器和光源的数据转发到云系统中，在那里可以对其进行转换、分析，并提供给各种应用程序。空间利用应用程序可以可视化收集的占用数据，照明维护应用程序可以监控每个灯的操作条件，观察异常情况并在灯发生故障之前就触发维修操作，能源报告应用程序可以将数据传送给公用事业单位，以帮助改善能源平衡。种种可能性。