Tương lai đầy triển vọng cho Điều khiển Chiếu sáng

Tiềm năng của Internet of Things (Internet của Vạn vật) đã gây cảm hừng cho những người tham dự diễn đàn Lightfair Controls & Connectivity.

Công nghệ để tạo ra các tòa nhà có thể tự tối ưu hóa hiệu suất năng lượng của chúng, đảm bảo người sử dụng thoải mái, và dự đoán các bảo trì khi cần thiết. Ngày nay ngành công nghiệp chiếu sáng đang đạt đến vai trò quan trọng mà tương lai của sự kết nối này sẽ được áp dụng vượt ra khỏi tòa nhà đơn lẻ để phủ khắp toàn thành phố.

Đèn LED bạn đang dùng có tuổi thọ ngắn, chất lượng chiếu sáng không như ý? Bạn sẽ tìm thấy câu trả lời trong Tài liệu Kỹ thuật "Đèn LED: công nghệ, ưu nhược điểm và lợi ích" (tiếng Anh)

Trong thập kỉ qua, những từ thông dụng Internet of things (IOT) và Industrial Internet of Things (IIOT) dần được nổi lên, các sản phẩm thông minh như bộ điều chỉnh nhiệt độ Nest và các thiết bị đo theo dõi sức khỏe lôi cuốn người tiêu dùng. Trong IOT, vật dụng hàng ngày đều được trang bị cảm biến, bộ vi xử lý, và khả năng tương tác với các máy khác trên một hệ thống khu vực. Trong IIOT, đối tượng được kết nối mạng với nhau thu thập dữ liệu để phân tích, quản lý thông tin, chuyển giao kiến thức để tối ưu hóa hệ thống quy mô lớn, như các tòa nhà, nhà máy, cao ốc và các thành phố. (Đối với bài viết này, IOT sẽ được sử dụng để mô tả chung cả 2 khái niệm, cái đang bắt đầu tập trung cả về tầm nhìn và thực tế.)

Các cơ hội cho ngành công nghiệp chiếu sáng là rất lớn. Đèn chiếu sáng, chủ yếu xem xét trên mỗi inch vuông của không gian sống, là phương tiện truyền thông rõ ràng trong đó có thể lưu trữ các bộ cảm biến và công nghệ video cái mà có thể biến cả thế giới thành một ngân hàng dữ liệu ảo. Với pháp luật nhà nước (của Hoa Kỳ), luật xây dựng, và các tiêu chuẩn như Part 6 of California’s Title 24, New York City’s Local Law 88, và ASHRAE Standard 90.1 khuyến khích doanh nghiệp trang bị đèn LEDs, các khả năng để nâng cấp từ điều khiển on-off thông thường, công suất phòng và giảm độ sáng. “Sẽ là một sự hổ thẹn khi đưa vào hệ thống mà chí cho mục đích duy nhất” – Tanuj Mohan, người sáng lập và giám đốc công nghệ của Enlighted, của công ty Sunnyvale, California dựa trên công ty công nghệ được trưng bày tại Lightfair. “Bạn sẽ bỏ lỡ cơ hội để làm cho tòa nhà của bạn thật sự thông minh. Vì chi phí lớn nhất là nhân công, nếu bạn đặt sai cảm biến và sai nền tảng bạn sẽ bị kẹt khoảng 10 đến 20 năm tới”

Navigant Research building data flow

Nghiên cứu Navigant Một hệ thống điều khiển tòa nhà thông thường sử dụng dữ liệu thu thập được từ cảm biến và thiết bị nhỏ để thông báo cho một hệ thống quản lý tòa nhà, có thể giúp theo dõi sử dụng năng lượng của 1 cơ sở

Kiến trúc của IoT

Tạo năng lượng cho IoT là một phạm trù vật lý phức tạp và ảo. Tại giao diện chính của người tiêu dùng là những cảm biến thu thập dữ liệu có khả năng nắm bắt tất cả mọi thứ từ mức sáng xung quanh đến video, âm thanh, nhiệt độ, nồng độ CO2  và nhiều hơn nữa. Nó có thể được tích hợp vào bộ đèn trong sản xuất ban đầu hoặc có dây nối tại một thành phần trang bị thêm. Ví dụ các cảm biến NetSense Node sensors bởi hệ thống Sensity tại Sunnyvale, Calif., có thể cắm vào bất cứ LED nào với một cắm điện tiêu chuẩn.

Để chuyển các dữ liệu lên Internet các cảm biến phải có địa chỉ. Với lãnh vực công nghệ, người ta dự đoán 50 tỉ thiết bị sẽ có trong không gian IoT vào năm 2020, và điều đó sẽ trờ thành cực kỳ tốn kém chi phí để gán địa chỉ IP cho mỗi cảm biến và quản lý mạng lưới liên quan đến IP, Sohrab Modi nói – giám đốc công nghệ và phó chủ tịch kỹ thuật tại Echelon, một công ty kiểm soát ở San Joe, Calif., Thay vào đó, cảm biến có thể được nối mạng bằng cách sử dụng điện – thông tin liên lạc tiêu chuẩn không dây, như ZigBee. Lần lượt, các mạng có thể “dựa vào các cổng giao tiếp (gateway) và router để chuyển tiếp thông tin qua các mạng riêng của họ” Modi nói.

Sau đó các cảm biến phải cung cấp những thông tin mà nó thu thập thông qua một giao thức truyền thông. Thế giới IT hội tụ trên TCP / IP và Ethernet vào cuối thế kỷ 20, Modi nói, nhưng một tiêu chuẩn cho các không gian IOT vẫn còn mở ngỏ. Cho đến nay bao gồm ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi, và Z-Wave. Các phương pháp truyền thông truyền khác nhau khác nhau về tốc độ, băng thông, bảo mật, độ tin cậy, và phạm vi.

Gateway cho phép các thông tin từ các kênh khác nhau giao tiếp với nhau và hơn nữa với một Ethernet, IP, hay mạng dịch vụ Web mà sau đó cho phép một máy tính hoặc con người truy cập, quản lý và kiểm soát dữ liệu, Modi nói. Nếu mạng có một API mở (ứng dụng giao diện lập trình), nhà phát triển bên thứ ba có thể tạo ra các ứng dụng mà sử dụng các dữ liệu.

Ứng dụng IOT trong các tòa nhà

Công nghệ đằng sau IOT là trước những gì thị trường đã sẵn sàng, Noah Goldstein nói, một Giám đốc nghiên cứu ở San Francisco cho khảo sát Navigant đã trình bày nghiên cứu Intelligent Buildings and Big Data tại Lightfair với Greg Walker, giám đốc nghiên cứu của các tòa nhà Continental Automated Association (CABA), tại Ottawa, Canada. Chuyển đổi hệ thống chiếu sáng của tòa nhà thành đèn LED vẫn còn là một phong trào tương đối mới. Tuy nhiên, trong điều kiện của IOT, “Chiếu sáng không chỉ là thu hoạch những trái đang chín tới, mà còn là với những trái cây đã chín rụng”, Walker nói.

Nghiên cứu, hoàn thành vào tháng hai, được ủy quyền bởi Caba để xác định tiềm năng cơ sở sở, kinh doanh, và quản lý sử dụng năng lượng cho Big data, chẳng hạn như tòa nhà tự động hóa, lập kế hoạch vốn, và dự đoán bảo trì. Các thị trường cho big data liên quan đến phần mềm, phần cứng và dịch vụ cho các tòa nhà được dự báo sẽ lên đến 512 triệu USD vào năm 2020, ba lần doanh thu dự kiến trong năm nay 171 triệu USD, Goldstein nói.

Ngoài ra bán hàng trực tiếp của sản phẩm IoT và các dịch vụ, báo cáo tháng 6 năm 2015 The Internet of Things: Mapping the Value Beyond the Hype của viện toàn cầu McKinsey ước tính các tác động kinh tế hàng năm của quản lý tiết kiệm năng lượng thông minh giữa 50 tỉ USD và 110 tỉ USD cho hộ gia đình, và khoảng 12 tỉ USD đến 21 tỉ USD cho văn phòng đến năm 2025. Những gía trị đó ước lượng chiếm khoảng 20% trong sử dụng năng lượng tổng thể. Sử dụng IoT trong các ứng dụng an toàn và an ninh tăng các giá trị này lên 15 tỉ USD đến 20 tỉ USD.

McKinsey Internet of Things economic impact

McKinsey & Co. / McKinsey Global Institute Viện McKinsey Global ước tính tác động kinh tế hàng năm của các ứng dụng IOT trong các thiết lập khác nhau trong báo cáo năm 2015 của The Internet of Things: Lập bản đồ các giá trị Beyond the Hype.

Các IOT đang được sử dụng trong các ứng dụng xây dựng, nhưng trong hầm chưa đồ hơn là trong tích hợp thời trang, Walker nói. Các mô hình hiện tại của thành phần biệt lập imbuing hoặc một hệ thống tòa nhà duy nhất, chẳng hạn như ánh sáng hoặc HVAC, với việc lắp thêm điều khiển thông minh có thể tạo ra 5% đến 20% tiết kiệm năng lượng cho hệ thống cụ thể, theo ông Stephen Selkowitz – cố vấn khoa học xây dựng cao cấp tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley (LBNL). Tuy nhiên, một phương pháp sử dụng các biện pháp đa hệ năng lượng hiệu quả có thể dẫn đến tiết kiệm 30% đến 50% trên toàn bộ tòa nhà. Những biện pháp này sẽ là cần thiết để nhận ra hiệu suất cao, các tòa nhà năng lượng net-zero.

Cảm biến và điều khiển tiên tiến là một phần của bước quan trọng đầu tiên. “Nếu bạn không biết hiệu suất của một cái gì đó, làm thế nào bạn quản lý nó?”-Selkowitz hỏi. Khi nhiều thành phần xây dựng trở nên trực tuyến, hệ thống điều khiển thông minh sẽ trở nên dễ tiếp cận hơn cho người tiêu dùng, các nhà khoa học LBNL Eleanor Lee cho biết. Tương tự như phần cứng máy tính trong không gian IT, chi phí của các bộ cảm biến đang giảm trong khi khả năng dữ liệu thu thập và truyền thông của họ đang ngày càng tăng. Khi khoảng cách giữa IT và công nghệ vận hành thu hẹp, khả năng tương tác plug-and-play của phần cứng máy tính là ví dụ, tự khám phá và thiết bị cấu hình tự động sẽ được truyền cho điều khiển chiếu sáng và cảm biến.

Một số chương trình thí điểm và kiểm tra toàn diện được tiến hành để xác định ảnh hưởng của các điều khiển thông minh trong việc xây dựng hệ thống. Tại LBNL’s FLEXLAB, ở Berkeley, Calif., Lee đang dẫn đầu dự án High Performance Active Perimeter Building Systems, trong đó lĩnh vực kiểm tra và đánh giá các khả năng tương tác và hiệu suất của hệ thống rèm che, ánh sáng tự nhiên, và chiếu sáng.

Các tổ chức phi lợi nhuận Building Energy Exchange (BEEx) tại New York được theo dõi vài điểm trình diễn để định lượng các tác động của nâng cao điều khiển ánh sáng và rèm trang bị thêm cho tòa nhà thương mại cao tầng. Trích dẫn các báo cáo năm 2010 Energy Efficiency Potential Study for Consolidated Edison Co. of New York, Inc., trong bài trình bày của mình tại Lightfair, giám đốc điều hành BEEx-Richard Yancey nói rằng hệ thống chiếu sáng nội thất và ngoại thất sử dụng 32% lượng điện tiêu thụ bởi các tòa nhà thương mại ở New York (chi phí làm mát liên quan đến sử dụng thêm 17%).

BEEx và LBNL hiện đang nghiên cứu các tòa nhà văn phòng chiếm đóng ở New York. Sử dụng cái gọi là “state-of-the-shelf” công nghệ điều khiển chiếu sáng và rèm, các dự án Living Lab Demonstration Project sẽ đo năng lượng tiết kiệm và sự hài lòng của người cư ngụ tại tòa tháp Ngân hàng của Mỹ ở One Bryant Park và tại Goldman Sachs’ trụ sở chính tại 200 West Street. Các chương trình trình diễn sẽ giúp đẩy nhanh tiến độ học tập và đường cong thông tin, tích hợp điều khiển tòa nhà bằng cách ghi các kết quả của họ cho các chủ sở hữu, các trình cài đặt, nhà thiết kế, và nhà sản xuất.

IoT vươn xa hơn cả ứng dụng trong tòa nhà tự động

Truyền rao tin tức là chứng minh trực tiếp nhất cho IOT, Goldstein nói. Hệ thống chiếu sáng thông minh có thể được sử dụng phù hợp với sở thích trình duyệt ảo của khách hàng đến các khu vực trong một cửa hàng và cung cấp có liên quan giảm giá, đề xuất sản phẩm, và mẹo wayfinding. Nó cũng có thể giúp ngăn chặn trộm cắp và đẩy nhanh kiểm tra của khách hàng và thanh toán.

Các IOT thậm chí có thể ảnh hưởng đến trải nghiệm của khách hàng trước khi bắt đầu mua sắm. Tại Lightfair, CEO Sensity của Hugh Martin và phó chủ tịch Simon Property Group Edward Sayers thảo luận cách IOT sẽ giúp khách hàng quen tìm chỗ đậu xe và chiếu sáng con đường vào ban đêm. Các công ty cũng đang phát triển các ứng dụng với nhau, Sensity Giám đốc tiếp thị sản phẩm Joel Vincent nói. Một trong những ứng dụng này sẽ theo dõi vỉa hè đổi màu để cung cấp xác định sớm các vấn đề bảo trì bãi đậu xe. “[Simon Property] đã có một danh sách của 90 ý tưởng ứng dụng, mà chúng tôi thu hẹp xuống 10 hoặc 12,” Vincent nói. “Điều này nhấn mạnh triết lý của việc có [mở] một nền tảng nơi mà chúng tôi cung cấp các API và để cho mọi người hiểu những gì các hệ thống và dữ liệu có thể làm việc với đội ngũ phát triển của chúng tôi.”

Với 4 tỷ thêm vào đường cao tốc, đường bộ, và vỉa hè trên toàn thế giới, Martin cho biết, cơ hội cho các IOT để ảnh hưởng đến cuộc sống hàng ngày, giao thông, vận tải công cộng, nước và chất lượng không khí, và an toàn công cộng, là vô tận.

Những rào cản đối với một IOT phổ thông

Đối với các IOT để trở thành chủ đạo, cần phải vượt qua một số kỹ thuật số, vật lý, trở ngại tâm lý. Thiết bị không đáng tin cậy và tốc độ đường truyền mạng chậm vẫn còn lo ngại chính đáng, và câu hỏi của một giao thức truyền thông chuẩn cho các thiết bị IOT trong không gian tòa nhà vẫn chưa được giải quyết.

Vì vậy, những gì nhà thiết kế chiếu sáng và các chuyên viên có thể làm gì bây giờ? Họ có nhu cầu các sản phẩm và hệ thống mà mô phỏng theo thế giới IT, Lee nói. Cảm biến, công tắc, và các thiết bị hướng đến các thiết bị kích hoạt IP có thể hoạt động trên các phương tiện truyền dẫn tiêu chuẩn, chẳng hạn như Wi-Fi, Bluetooth, và Ethernet. API mở cũng sẽ làm thay đổi “chiếu sáng trở thành một nền tảng ứng dụng” tương tự như điện thoại thông minh, Vincent nói.

Và các vấn đề về bảo mật dữ liệu và sự riêng tư cá nhân chắc chắn phải được giải quyết. Vincent nói rằng Sensity có một cách tiếp cận lớp để bảo mật. Những thiết bị có thể truy cập thông tin cá nhân được đảm bảo an toàn và các dữ liệu mã hóa kĩ; ở cấp độ mạng, giao thức xác thực như mật khẩu đang sử dụng. Enlighted cũng sử dụng xác thực dựa trên mật khẩu cho mạng của mình. Phó chủ tịch phát triển kinh doanh Zach Gentry nói “Kiểm soát truy cập bị hạn chế bởi người dùng và vai trò, lĩnh vực của họ”.


Với những ai còn xa lạ với khái niệm “Lighting Control”, vui lòng tìm đọc Ebook “Căn bản về điều khiển chiếu sáng” (Download Miễn Phí tại đây), nó cung cấp cho bạn các nền tảng thiết thực nhất.


Vincent nói “Bảo mật là một phần và từng phần [bảo mật dữ liệu]”. Các thông tin được thu thập bởi mạng Sensity thì tồn tại rất ngắn, ông nói. “Đây không phải là một máy quay video phong cách dropcam nơi chúng trực tuyến dữ liệu liên tục và lưu trữ nó. Chúng tôi lưu trữ dữ liệu cho đến khi nó có ý nghĩa đối với chúng tôi để làm các phân tích mà ứng dụng đòi hỏi.” (Tuy nhiên, một người dùng có thể chọn để phát triển một API và quản lý hệ thống dữ liệu để lưu trữ thông tin về các trang web cụ thể của họ.) Vincent cho biết thêm rằng phát triển phần mềm, những người muốn sử dụng dữ liệu của Sensity phải đăng ký cho chương trình phát triển của nó, chấp hành chính sách bảo mật của công ty, và miêu tả làm thế nào họ sử dụng các dữ liệu.

Nhưng mặc dù dữ liệu về sử dụng năng lượng của tòa nhà và sự thoải mái của người sinh sống có thể được thu thập, nghiên cứu và Navigant Caba tìm thấy trong nghiên cứu của họ mà nhiều nhà quản lý cơ sở không hiểu tiềm năng của nó, vì họ đã không sử dụng phân tích trong quá khứ. Goldstein cho biết các nhà cung cấp IOT tiềm năng phải được trực tiếp tại sân của họ, “trình bày rõ mệnh đề giá trị, và không nói chuyện về khoa học hay thống kê. Thay vào đó, họ nên nói, ‘Chúng tôi sẽ giúp làm giảm chi phí bảo trì của bạn, và đây là cách làm.’ ”

Nghiên cứu cũng thấy rằng tiền là yếu tố quan trọng nhất trong việc chủ sở hữu quyết định nâng cấp một tòa nhà. Goldstein cho biết lợi nhuận trên đầu tư cho một hệ thống tự động hóa tòa nhà có thể dao động từ gần như tức thời, ví dụ, một cơ sở thương mại hoạt động đầy đủ vào cuối tuần, khoảng ba năm cho một tòa nhà được quản lý bởi một bên thứ ba, đến khoảng năm năm cho một chủ sở hữu điều hành tòa nhà. Hơn nữa, ông nói, “những gì các phân tích dữ liệu có thể mang lại không chỉ tiết kiệm dưới dòng chi phí về năng lượng, mà còn tiết kiệm hoạt động, đó là một số khó khăn hơn để tính toán vì nó liên quan rất nhiều bộ phận khác nhau của cơ sở.”

Enlighted’s Gentry cho biết rằng chi phí hình ảnh lớn của việc nâng cấp hệ thống chiếu sáng với cảm biến IOT là bằng hoặc thấp hơn so với chi phí của một hệ thống điều khiển thông thường. Trong khi nhiều phần cứng hơn là cần một cảm biến trên mỗi đèn trong IOT, thay vì một cảm biến duy nhất cho mỗi nhóm đèn, thời gian lưu lại trong hoạt động, thiết lập, và cuối cùng là trong các hoạt động cải tiến hơn có thể tạo nên phần cứng cao cấp ban đầu, ông nói. “Kiến trúc sư và các chuyên viên phải đảm bảo các hệ thống đi vào tòa nhà đang tận dụng những công nghệ đã được kích hoạt ngày hôm nay.”

Wanda Lau, LEED AP, viết cho chuyên mục công nghệ của ARCHITECT và Architectural Lighting.

 

Để lại Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

FREE DOWNLOADS!
Chúng tôi hiện có nhiều Ebook (cả tiếng Anh lẫn tiếng Việt) liên quan đến các lãnh vực điều khiển chiếu sáng, HVAC, Security, BMS, Tiết Kiệm Năng Lượng...cũng như các Tools, Software, Reports...Tất cả đều có thể DOWNLOAD MIỄN PHÍ. Bạn có muốn xem qua?
Free Ebook
NEW EBOOK
Nhiều E-book mới, hay, hữu ích và miễn phí download chúng tôi vừa mới chia sẻ trong kho Resource. Bạn có muốn xem qua?